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分散式直流屏蓄电池监控系统

2021-05-25

直流屏是广泛应用于发电厂、变电站和厂矿企业的重要设备,为信号设备、继电保护、自动装置、事故照明、断路器分合闸操作提供电源,并能在外部电源中断的情况下,由直流屏给重要设备提供电源。直流屏的可靠性、安全性直接影响到供电系统、厂矿企业的安全运行和可靠运行。直流屏的心脏是电池,对电池进行科学的监控是直流屏维护的核心工作。本文提出一种对单体的监控方法,它一改单体电池的传统监控方法。1整体设计直流屏的电池组由多只电池串联而成,我们对每一个电池设里一个监控单元。该监控单元能够实现实时检测某一只蓄电池的端电压、蓄电池的温度、充放电过程中电压和电流的变化,并根据这些数据进行分析,对某一个蓄电池的内阻和容量进行测量,也根据这些数据对电池的充电方式进行切换。这样,一套直流屏将设置几十到一二百个监控单元,具体数量跟系统电压和电池电压有关。简单起见,这些监控单元采用共同的单12V电源供电,并用双绞线采用RS一485总线方式将这些监控单元和直流屏综合管理单元连接起来,整个系统采用分散结构,其系统图如图1。控单元卜L月位控单科~L月盆往单元目响握控单元目.’…L摊睑控单元姗合,理单圈1系统监控圈2监控单元监控单元除了完成某一个特定电池的电压、温度等参数监测外,还要通过系统中共用的RS一485现场总线通信网向管理单元发送相关数据。监控单元主要由CPU及周边电路、电池电压测量电路、温度检测电路、通信电路等组成。为了降低成本,监控单元不设人机对话功能,仅设一LEO指示灯表示其运行正常和通信正常,人机对话功能设在管理单元上。监控单元的结构如图2。电汀及周路电通信电路电压侧.地址设定沮度洲.圈2监控单元结构圈2.1CpU及周边电路每个监控单元仅监测一路电压和一路温度,监测的物理量相对较少,另外,单片机电路本身也需要少量口线,因此我们需要选择一种廉价的、资源较少且满足该监控单元使用的单片机。AT89C2051是DI户20封装、15根口线、低电源电压、高性能CMOSS位微处理器,满足本监控单元使用。其主要特性如下[2]:(1)与MCS一51系列产品兼容;(2)片内含有ZkB的F以S日程序存储器,擦写周期为1000次;(3)具有15根可编程口线;(4)含有2个16位定时器T0和T1;(5)具有全双工串行UAR丁通信口。为使单片机可靠工作,电路设置看门狗电路。看门狗电路采用MAX813L芯片来完成。另外,系统中接有多只相同的监控单元,为了区分这些单元,对每个单元需要设定一个惟一的地址。地址设定采用8位拨码开关来设定,共可以设定256个不同的地址,即系统中最多可以监测256只电池,对于常用的直流电源屏,已足够了。2.2电压侧.电路每个单体电池的电压最大为1.2一12V左右,测量这个电压并不是困难的事,但这些电池是串联在一起的,2个不同的电池的正极(或负极)之间最大可能存在3OOV左右的电压差。而所有的单片机系统,由于连接在同一通信线上,需要一个共同的电位基准和电压等级。由于存在约300V的固有的电位差,系统无法对每一个电池的电压进行直接测量,采用WF转换、光电隔离等电路来实现电压测量。首先用WF转换电路LM331将被测电池的电压信号变成频率信号,然后用光电隔离电路TILll7将该频率信号传送后给C户U。TILI17光电隔离电路的隔离电压为1000V,可以满足本模块需要。CPU的信号测量采用计数器T0来完成。单片机只要用定时技术器T0测量出这个频率信号,也就间接测t了电池电压。

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