烏蘭察布冠軍蓄電池
北京金業(yè)順達(dá)科技有限公司
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電力行業(yè)蓄電池容量測(cè)試方案
電力操作電源主要由充電屏、蓄電池及監(jiān)控模塊構(gòu)成。其中蓄電池組的作用尤為重要。在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，將由蓄電池組直接對(duì)繼電保護(hù)裝置、合閘分路、控制分路及其它重要負(fù)載提供電力供應(yīng)。????
??? 隨著技術(shù)的進(jìn)步，閥控閉封鉛酸蓄電池以其重量輕、占地少、無(wú)酸霧污染，少維護(hù)工作等突出優(yōu)點(diǎn)，大規(guī)模地取代了以前的防酸隔暴電池。閥控電池在具有突出優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也帶來(lái)先天的不足，比如：容易難以測(cè)試，不能加水，對(duì)浮充電壓、使用環(huán)境要求高等等。因此蓄電池投入使用后，由于電池出廠前的設(shè)計(jì)、工裝設(shè)備、質(zhì)量控制等因素，以及所有后的浮充電壓設(shè)定，使用環(huán)境溫度等，會(huì)導(dǎo)致活性物質(zhì)脫落、變壞、正極柵格腐蝕及硫化等現(xiàn)象，從而會(huì)使得整組電池出現(xiàn)容量丟失，電壓差不均，以及單體電池落后等情況。這樣將給安全生產(chǎn)帶來(lái)極大的隱患，出現(xiàn)電網(wǎng)故障時(shí)需電池供電，而電池放不出電的惡性事故，因此，維護(hù)規(guī)程中要求對(duì)蓄電池進(jìn)行核對(duì)性容量試驗(yàn)和脫載試驗(yàn)，目的就是測(cè)知電池組的實(shí)際容量，找出落后電池，消除隱患。
??? 但目前，由于缺乏必要的專業(yè)儀器儀表，對(duì)蓄電池組容量測(cè)試還停留在人工檢測(cè)水平上，這是一項(xiàng)操作繁瑣、工作量大，效率極低的工作，同時(shí)造成大部分局均未能按照規(guī)程要求對(duì)蓄電池進(jìn)行容量測(cè)試維護(hù)。目前在用的蓄電池組從工程竣工交付使用后至今沒(méi)有做過(guò)一次徹底容量測(cè)試的現(xiàn)象極為普遍。電池作為電力操作電源最后一道關(guān)口，如果聽任其長(zhǎng)期處于狀態(tài)不明的情況下運(yùn)行，那么隱患之處將多不勝數(shù)。隨著時(shí)間的推移，電池使用年限的增加，由電池引起的中斷事故將防不勝防。
本公司蓄電池組智能容量測(cè)試儀，使傳統(tǒng)的蓄電池容量測(cè)試維護(hù)只的人工操作和手工檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄，變?yōu)橐晕⒖刂破骱臀㈦娔X智能化自動(dòng)測(cè)試記錄，極大地提高測(cè)試的準(zhǔn)確性，減輕了維護(hù)人員的工作量，提高了工作效率，從而達(dá)到消除隱患，確保安全生產(chǎn)的目的。
一、測(cè)試目的： 1、找出落后電池，進(jìn)行活化整治提高電池容量或者作出更換決定 2、測(cè)量出蓄電池組的容量
??? 二、測(cè)試方案
??? 1、采用MPR-2（120）便攜式蓄電池監(jiān)測(cè)儀 在每次測(cè)試前進(jìn)行電池組連線，可以進(jìn)行電池組在線或離線測(cè)試。 在線或離線測(cè)試都需要電池組作短暫放電。放電時(shí)監(jiān)測(cè)儀以1次/秒的掃描速度將電池的電壓值采集下來(lái)并繪成曲線。維護(hù)人員可一目了然地找出落后電池，然后用單體電池活化整治儀對(duì)落后電池進(jìn)行在線活化整治。若經(jīng)活化整治后，落后電池恢復(fù)容量，則可繼續(xù)供用；若整治后落后電池不能恢復(fù)容量，則必須進(jìn)行單體更換；若落后電池?cái)?shù)量超過(guò)整組的1/3，則需整組更換。
電池測(cè)試儀同時(shí)還將給出整組電池的容量值。
??? 2、采用RTU-3100固定式蓄電池監(jiān)測(cè)儀 本方案一次性將電池和監(jiān)測(cè)儀連結(jié)好，在平時(shí)例行的電池放電過(guò)程中，測(cè)試儀可將電池的充放電數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，在定期巡檢時(shí)，只要用手提電腦將模塊中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)讀出就可查出整組電池的容量，找出落后電池。
??? 三、兩種方案的優(yōu)劣：
??? 1、 便攜式：節(jié)省投資。但每次測(cè)試時(shí)需臨時(shí)布線，測(cè)試完后再拆線，工作量相對(duì)較大。
??? 2、 固定式：一次性布好線，平時(shí)任何一次的電池放電數(shù)據(jù)都可作為測(cè)試數(shù)據(jù)，工作量少。但每組電池都需安裝一臺(tái)測(cè)試儀，投資相對(duì)較大。
??? 四、所需用儀表： MPR-2（120）便攜式蓄電池監(jiān)測(cè)儀 RTU3100系列固定式蓄電池監(jiān)測(cè)儀 SBCT單體電池容量測(cè)試活化診治設(shè)備
BDCT電池組恒流放電容量測(cè)試設(shè)備 （ 離線測(cè)試時(shí)需要）
??? 五、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布線圖
??? 1、 使用RTU3100固定式蓄電池監(jiān)測(cè)儀構(gòu)成的電池監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布線圖 使用RTU3100構(gòu)成電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在一個(gè)局點(diǎn)可不需要監(jiān)控主機(jī)（如果需要用液晶顯示，則需要加入帶液晶顯示的監(jiān)控主機(jī)），其布線網(wǎng)絡(luò)如下：
2、機(jī)樓電池測(cè)量系統(tǒng)的分布網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
六、測(cè)試圖表分析
1、 池充放電后，可通過(guò)查詢電池充放電曲線來(lái)分析電池的內(nèi)阻及性能好壞。
圖注：分析第3組的8號(hào)電池(藍(lán)色曲線)，15號(hào)電池(黃色曲線)放電曲線圖，該放電曲線分三階段：
第一階段為浮充階段,由圖上可知各電池較為接近。
第二階段為放電階段，從該階段中可以得知各電池的性能如何,放電一開始15號(hào)電池電壓便
急劇下到1.9V以下，以后回升到1.9V左右,且維持了一段時(shí)間，很快便開始下降,到最后<
充電時(shí),電壓已接近終止電壓了,說(shuō)明該電池已維持不了多少時(shí)間了。
再看8號(hào)電池,放電時(shí)下降不多,下降到2.05V左右，少許回升后，端電壓基本保持恒定，
說(shuō)明放電時(shí)勢(shì)頭強(qiáng)勁，電池性能較好。
從以上分析，很明顯8號(hào)電池比15號(hào)電池性能好得多。
第三階段為均充階段,后面又有一上升是因?yàn)椴僮鲉T又加入一整流模塊對(duì)電池充電。從中心，
查看電池曲線，即可分析班組人員或電池設(shè)備是如何對(duì)蓄電池進(jìn)行維護(hù)的。
2、 用戶可以查詢，任意時(shí)刻的電池參數(shù)值
如黃色方框中所示: 用戶可通過(guò)多種方式來(lái)查詢某一時(shí)刻的各項(xiàng)電池參數(shù)，具體可以選擇的參數(shù)有: 采集點(diǎn)的時(shí)間、當(dāng)時(shí)的電流值，當(dāng)時(shí)電池的剩余容量，當(dāng)時(shí)所計(jì)算出的剩余放電時(shí)間和所放出容量(從放電開始到當(dāng)時(shí)時(shí)刻放出的容量).
3、用戶可以查詢各電池組的性能比較圖:
圖注：以上六組均為同一個(gè)設(shè)備提供電力，通過(guò)本監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試后，給出六組電池的綜合性能的比較圖。從圖中可知：前三組電池性能較差，后三組電池性能較好，尤其是第三組性能最差，事實(shí)為前三組已使用了5年時(shí)間，而后三組才使用了2年。
4、 告警查詢---本系統(tǒng)能及時(shí)指出自身設(shè)備的故障,尤其由于電池接點(diǎn)較多，常有電池接頭線因接觸不良等原因，造成測(cè)量誤差，本系統(tǒng)能及時(shí)指出此類問(wèn)題，及模塊出故障或通信線路的故障，方便維護(hù)人員的工作。
上圖為由于通信線斷開產(chǎn)生的告警(有聲音告警)。本系統(tǒng)有強(qiáng)大的自檢功能，可以對(duì)本本身的硬件故障產(chǎn)生告警：如通信線路斷，線頭接觸不良，電壓，電流模塊出故障等。
5、 電池異常告警、電池組維護(hù)分析。系統(tǒng)能智能地分析電池的性能狀況及可能造成的性能差的原因，盡量給維護(hù)人員提供一些維護(hù)意見，以減輕維護(hù)人員的負(fù)擔(dān)。
通信電源蓄電池溫度的監(jiān)測(cè)方案
通信電源被稱為通信系統(tǒng)的心臟，電源系統(tǒng)將直接影響通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。目前，通信系統(tǒng)電源供電大都是由不間斷的蓄電池提供的，蓄電池溫度過(guò)高勢(shì)必影響到電池的工作效率和壽命。因此對(duì)蓄電池的工作溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)具有實(shí)際意義。美國(guó)APC公司的一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果表明，大約有75％以上的通信系統(tǒng)故障都是由于電源設(shè)備故障而引起的。
議題內(nèi)容：
蓄電池溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)組成
蓄電池溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)
解決方案：
電壓、溫濕度采集、溫度采集
模塊之間的通信
數(shù)據(jù)顯示
系統(tǒng)組成
蓄電池溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。主要由電壓、溫濕度采集、溫度采集、89S51單片機(jī)、鍵盤控制模塊、顯示電路模塊、通信模塊組成。該系統(tǒng)能完成6組或6組以上通信電池的溫度測(cè)量、1路機(jī)房環(huán)境測(cè)量(溫度、濕度測(cè)量)、2路直流電壓和2路交流電壓測(cè)量，傳輸數(shù)據(jù)距離大于200m。
硬件設(shè)計(jì)
1單片機(jī)選擇
該系統(tǒng)單片機(jī)選用89S51，該單片機(jī)采用0．35新工藝。成本降低，功能提升，與傳統(tǒng)的89C51單片機(jī)相比主要具有以下特點(diǎn)：
(1)功能增多，性能有了較大提升，價(jià)格基本不變；
(2)ISP在線編程功能；
(3)最高工作頻率為33MHz，計(jì)算速度更快；
(4)具有雙工UART串行通道；
(5)內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器；
(6)雙數(shù)據(jù)指示器；
(7)兼容性強(qiáng)，向下完全兼容51全部子系列產(chǎn)品。
2溫度傳感器的選擇及其與單片機(jī)的連接
溫度采集選用DS18B20，DS18B20具有獨(dú)特的單總線接口方式，通過(guò)串行通信接口(I／O)直接輸出被測(cè)溫度值接口方式，CPU只需一根端口線就可與DS18820實(shí)現(xiàn)雙向通信；在使用中不需要任何外圍元件；內(nèi)含寄生電源，既可采用寄生電源，也可由VDD直接供電；允許電壓范圍是3．0～5．5V，進(jìn)行溫度／數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)的工作電流約為1．5mA，待機(jī)電流僅為1μA，典型功耗為5mW；溫度測(cè)量范圍為－55～125℃，在0～85℃之間，誤差小于0．5℃；支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以掛接在一根總線上，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫；具有負(fù)壓特性，當(dāng)電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。
DS18B20和單片機(jī)的連接如圖2所示，由VCC直接供電，連接一個(gè)4．7kΩ左右的上拉電阻，DQ直接連到單片機(jī)的P1．0口上。
CPU對(duì)DS18B20的訪問(wèn)流程是：對(duì)DS18B20初始化即ROM操作命令、存儲(chǔ)器(包括便箋式RAM和E2PROM)操作命令即數(shù)據(jù)處理。單總線上所有處理都從初始化開始，初始化時(shí)序由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和一個(gè)或多個(gè)從機(jī)發(fā)出的應(yīng)答脈沖組成。主機(jī)接收到從機(jī)的應(yīng)答脈沖后，說(shuō)明有單總線器件在線，主機(jī)就可以開始對(duì)從機(jī)進(jìn)行ROM命令和存儲(chǔ)器操作命令，使DS18B20完成溫度測(cè)量并將測(cè)量結(jié)果存人高速暫存儲(chǔ)器中，然后讀出此結(jié)果。
3交、直流電壓以及機(jī)房溫濕度的測(cè)量
直流電壓、交流電壓以及機(jī)房溫濕度的測(cè)量選用TLC1543，TLC1543為10位11通道的A／D轉(zhuǎn)換器，與單片機(jī)的連接如圖3所示。機(jī)房環(huán)境測(cè)量(溫度、濕度)采用JWS溫濕度變送器，輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)0～5V直流電壓信號(hào)；直流電壓的數(shù)據(jù)采集經(jīng)電阻分壓后直接送至A／D轉(zhuǎn)換器，交流電壓的采集經(jīng)分壓整流后也直接送至A／D轉(zhuǎn)換器。
4顯示電路設(shè)計(jì)
溫度顯示采用6位LED，與單片機(jī)的連接如圖4所示。顯示模塊由8279鍵盤、顯示接口芯片和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路組成。8279的掃描線SLA～SLC在掃描過(guò)程中，可將芯片內(nèi)部顯示單元的內(nèi)容送到輸出數(shù)據(jù)線OA0～OA3和OB0～OB3掃描線經(jīng)74HC138譯碼，作為多位LED數(shù)碼管的位選線，通過(guò)74LS04反相后，再經(jīng)過(guò)位驅(qū)動(dòng)芯片，用于對(duì)不同的數(shù)碼管進(jìn)行位驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，用OA0～OA3和OB0～OB3送出的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)地驅(qū)動(dòng)每個(gè)數(shù)碼管的8個(gè)顯示段，使6個(gè)數(shù)碼管輪流驅(qū)動(dòng)發(fā)光。驅(qū)動(dòng)芯片采用SN75491和SN75492，分別驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的段和位顯示，保證6位數(shù)碼管都被點(diǎn)亮?xí)r需要的最大電流。
5通信模塊設(shè)計(jì)
為了滿足數(shù)據(jù)傳輸距離大于200m，通信采用75LBC180全雙工485芯片，單片機(jī)通信電平和計(jì)算機(jī)電平的轉(zhuǎn)換采用MAX232完成，如圖5所示。MAX232芯片是專為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路，使用+5V單電源供電。另外。RS232到RS485的轉(zhuǎn)換可采用專用的轉(zhuǎn)換器，如BOK－60或ATC－160A無(wú)源轉(zhuǎn)換器。
軟件設(shè)計(jì)
蓄電池溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、外部中斷子程序、顯示子程序等。圖6是該系統(tǒng)的主程序流程圖。用于完成對(duì)DS18B20的調(diào)用、中斷管理、測(cè)量溫度值的計(jì)算及溫度值的顯示等功能。主機(jī)89S51首先復(fù)位脈沖使信號(hào)線上所有的DS18B20芯片都被復(fù)位，接著發(fā)送跳過(guò)ROM操作命令，激活在線的所有DS18B20，然后系統(tǒng)轉(zhuǎn)人中斷處理流程，完成溫度轉(zhuǎn)換，讀取等工作。外部中斷子程序完成對(duì)溫度測(cè)量數(shù)據(jù)的讀取，顯示子程序完成液晶顯示器的初始化及顯示溫度值。
基于89S51和DS18B20的通信電源蓄電池溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，接口簡(jiǎn)單，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路，與傳統(tǒng)裝置相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性和測(cè)溫精度高，功耗低，應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)。
