專利名稱：變電站直流系統(tǒng)數(shù)字化全功能狀態(tài)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估裝置，特別涉及一種變電站直流系統(tǒng)數(shù)字 化全功能狀態(tài)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估裝置。
背景技術(shù)：
蓄電池組在變電站的直流電源裝置有著重要的地位，在充電過程中，電池組會(huì)產(chǎn) 生熱失控現(xiàn)象，是變電站安全工作的一個(gè)隱患。熱失控是在蓄電池充電時(shí)出現(xiàn)的一種故障， 溫度上升并伴隨引起蓄電池不正常的充電電流增加，電流可以增加到使電池冒氣并開始干 涸的程度；當(dāng)蓄電池干涸時(shí)，內(nèi)阻增加，產(chǎn)生更多的熱，會(huì)發(fā)生槽體軟化故障，或在極端情況 下導(dǎo)致鉛件熔化。一個(gè)公開號(hào)為CN101004440A的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種基于485總線方式的蓄 電池內(nèi)阻測(cè)試裝置，該裝置在所述485總線結(jié)構(gòu)中設(shè)置各測(cè)試單元和監(jiān)測(cè)單元，每一節(jié)蓄 電池獨(dú)立配置與其自身匹配的測(cè)試單元，各測(cè)試單元內(nèi)置單片機(jī)，并以單片機(jī)作為實(shí)時(shí)、反 復(fù)測(cè)量本節(jié)蓄電池端電壓的電壓測(cè)量單元，各蓄電池輸出電壓通過電壓變換電路為與其自 身匹配的測(cè)試單元提供工作電源，單片機(jī)輸出通訊信號(hào)通過光耦隔離電路連接到RS485總 線。該裝置能夠?qū)π铍姵亟M中的每個(gè)電池單獨(dú)進(jìn)行監(jiān)控，精確度高，但是對(duì)每一節(jié)蓄電池都 配置測(cè)試單元和內(nèi)置單片機(jī)，需要的高端設(shè)備較多，使得測(cè)試裝置的成本大大提高，而且對(duì) 每一塊電池監(jiān)控就需要布很多條線，這樣提高了監(jiān)控裝置的安裝和維護(hù)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種變電站直流系統(tǒng)數(shù)字化全功能狀態(tài)監(jiān)測(cè) 及安全評(píng)估裝置。該裝置只需要一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)整個(gè)蓄電池組的電池電壓、充放電電流、電 壓紋波、電流紋波、回路竄入電壓、充放電功率、充放電能量、電池內(nèi)阻、電壓穩(wěn)壓率、轉(zhuǎn)換效 率等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，根據(jù)這些記錄的參數(shù)，通過模糊判斷和專家系統(tǒng)預(yù)測(cè)蓄電池組 的熱失控狀態(tài)，在不影響監(jiān)控精度的前提下，大大降低了設(shè)備的成本。為解決上述技術(shù)問題，所述的變電站直流系統(tǒng)數(shù)字化全功能狀態(tài)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估 裝置，主要包括外殼、設(shè)置在外殼表面上的顯示單位、設(shè)于外殼內(nèi)的中央處理器、FLASH數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器、地址編碼和電源模塊，顯示單位、FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和地址編碼分別與中央處理器 連接，電源模塊為裝置提供電源；其特征在于在所述外殼內(nèi)還設(shè)有電流測(cè)量模塊、電壓測(cè) 量模塊和A/D轉(zhuǎn)換器，電流測(cè)量模塊、電壓測(cè)量模塊將測(cè)量到的模擬信號(hào)分別經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換 器轉(zhuǎn)換后傳輸給中央處理器，經(jīng)中央處理器處理后將變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組的電池電 壓、充放電電流、電壓紋波、電流紋波、回路竄入電壓、充放電功率、充放電能量、電池內(nèi)阻、 電壓穩(wěn)壓率、轉(zhuǎn)換效率等相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在顯示單位上。其中，在所述外殼上還設(shè)有用于將本裝置與上位機(jī)相連接的RS485通訊端口，中 央處理器輸出的通訊信號(hào)通過光耦隔離電路連接到RS485總線。在所述外殼上還設(shè)有USB 連接端口。所述顯示單位包括一個(gè)IXD顯示面板、兩個(gè)用于顯示報(bào)警編號(hào)的數(shù)碼管和三個(gè)用于指示三種工作狀態(tài)的LED指示燈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)有電流測(cè)量模塊、電壓測(cè)量模塊和A/D轉(zhuǎn)換器，電流測(cè) 量模塊、電壓測(cè)量模塊將測(cè)量到的模擬信號(hào)分別經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳輸給中央處理器， 經(jīng)中央處理器處理后將變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組的電池電壓、充放電電流、電壓紋波、電 流紋波、回路竄入電壓、充放電功率、充放電能量、電池內(nèi)阻、電壓穩(wěn)壓率、轉(zhuǎn)換效率等相關(guān) 數(shù)據(jù)顯示在顯示單位上。這套裝置包括了變電站直流系統(tǒng)的全部監(jiān)測(cè)內(nèi)容，以一臺(tái)小的設(shè) 備代替了現(xiàn)有技術(shù)的多個(gè)監(jiān)測(cè)儀表，提高了集成度，降低了設(shè)備成本，減少故障點(diǎn)，增加了 系統(tǒng)可靠運(yùn)行時(shí)間，并且能夠保存蓄電池后備系統(tǒng)運(yùn)行中的所有數(shù)據(jù)，通過PC機(jī)專家分析 軟件可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步的深入分析，了解可能會(huì)出現(xiàn)的臨界狀態(tài)，起到安全預(yù)警的作 用，避免一些安全問題的出現(xiàn)，避免由于直流系統(tǒng)故障引起的大面積停電事故。


圖1為本發(fā)明變電站直流系統(tǒng)數(shù)字化全功能狀態(tài)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估裝置的連接關(guān) 系圖。圖2為本發(fā)明變電站直流系統(tǒng)數(shù)字化全功能狀態(tài)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖。圖中1、外殼，2、地址編碼，3、RS485通訊端口，4、USB連接端口，5、電壓測(cè)量模塊， 6、電流測(cè)量模塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
如圖1和圖2所示的變電站直流系統(tǒng)數(shù)字化全功能狀態(tài)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估裝置，主要包 括外殼1、設(shè)置在外殼1表面上的顯示單位、設(shè)于外殼1內(nèi)的中央處理器、FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器、地址編碼2和電源模塊，顯示單位、FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和地址編碼2分別與中央處理器 連接，電源模塊為裝置提供電源；在所述外殼內(nèi)還設(shè)有電流測(cè)量模塊6、電壓測(cè)量模塊5和 A/D轉(zhuǎn)換器，電流測(cè)量模塊6、電壓測(cè)量模塊5將測(cè)量到的模擬信號(hào)分別經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換 后傳輸給中央處理器，經(jīng)中央處理器處理后將變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組的電池電壓、充 放電電流、電壓紋波、電流紋波、回路竄入電壓、充放電功率、充放電能量、電池內(nèi)阻、電壓穩(wěn) 壓率、轉(zhuǎn)換效率等相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在顯示單位上。模擬部分有兩個(gè)獨(dú)立AD轉(zhuǎn)換器可以將電壓、電流、電壓紋波、電流紋波和竄入電 壓等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳給中央處理器。中央處理器以ARM芯片作為嵌入式系統(tǒng)的芯片，在嵌入式系統(tǒng)的外圍，實(shí)時(shí)時(shí)鐘 為RX8025、F LASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，保存字庫(kù)和采樣的數(shù)據(jù)為AT45DB161、USB主機(jī)方式控制器 為CH376、485串行通訊為Max485。其中，在所述外殼上還設(shè)有用于將本裝置與上位機(jī)相連接的RS485通訊端口 3，中 央處理器輸出的通訊信號(hào)通過光耦隔離電路連接到RS485總線。在所述外殼上還設(shè)有USB 連接端口 4。所述顯示單位包括一個(gè)IXD顯示面板、兩個(gè)用于顯示報(bào)警編號(hào)的數(shù)碼管和三個(gè) 用于指示三種工作狀態(tài)的LED指示燈。LCD用來(lái)顯示采樣的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)曲線和各個(gè)控制參數(shù) 的設(shè)置。
設(shè)備的軟件使用多任務(wù)的嵌入操作系統(tǒng)，根據(jù)各個(gè)參量判斷出蓄電池工作狀態(tài)， 各個(gè)運(yùn)行參數(shù)是否處于報(bào)警狀態(tài)，再這些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析一段時(shí)期內(nèi)的數(shù)據(jù)趨勢(shì)， 利用模糊算法判斷蓄電池組是否已處于熱失控狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)有電流測(cè)量模塊、電壓測(cè)量模塊和A/D轉(zhuǎn)換器，電流測(cè) 量模塊、電壓測(cè)量模塊將測(cè)量到的模擬信號(hào)分別經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳輸給中央處理器， 經(jīng)中央處理器處理后將變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組的電池電壓、充放電電流、電壓紋波、電 流紋波、回路竄入電壓、充放電功率、充放電能量、電池內(nèi)阻、電壓穩(wěn)壓率、轉(zhuǎn)換效率等相關(guān) 數(shù)據(jù)顯示在顯示單位上。這套裝置包括了變電站直流系統(tǒng)的全部監(jiān)測(cè)內(nèi)容，以一臺(tái)小的設(shè) 備代替了現(xiàn)有技術(shù)的多個(gè)監(jiān)測(cè)儀表，提高了集成度，降低了設(shè)備成本，減少故障點(diǎn)，增加了 系統(tǒng)可靠運(yùn)行時(shí)間，并且能夠保存蓄電池后備系統(tǒng)運(yùn)行中的所有數(shù)據(jù)，通過PC機(jī)專家分析 軟件可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步的深入分析，了解可能會(huì)出現(xiàn)的臨界狀態(tài)，起到安全預(yù)警的作 用，避免一些安全問題的出現(xiàn)，避免由于直流系統(tǒng)故障引起的大面積停電事故。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及其優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人士應(yīng) 該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施條例的限制，上述實(shí)施條例和說(shuō)明書中描述的只是用于說(shuō)明 本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理和范圍的前提下，本發(fā)明還可有各種變化和改進(jìn)，這些 變化和改進(jìn)都屬于要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍同所附的權(quán)利要求書及其它等效物界定。
權(quán)利要求
一種變電站直流系統(tǒng)數(shù)字化全功能狀態(tài)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估裝置，主要包括外殼、設(shè)置在外殼表面上的顯示單位、設(shè)于外殼內(nèi)的中央處理器、FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、地址編碼和電源模塊，顯示單位、FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和地址編碼分別與中央處理器連接，電源模塊為裝置提供電源；其特征在于在所述外殼內(nèi)還設(shè)有電流測(cè)量模塊、電壓測(cè)量模塊和A/D轉(zhuǎn)換器，電流測(cè)量模塊、電壓測(cè)量模塊將測(cè)量到的模擬信號(hào)分別經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳輸給中央處理器，經(jīng)中央處理器處理后將變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組的電池電壓、充放電電流、電壓紋波、電流紋波、回路竄入電壓、充放電功率、充放電能量、電池內(nèi)阻、電壓穩(wěn)壓率、轉(zhuǎn)換效率等相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在顯示單位上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站直流系統(tǒng)數(shù)字化全功能狀態(tài)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估裝置，其 特征在于在所述外殼上還設(shè)有用于將本裝置與上位機(jī)相連接的RS485通訊端口，中央處 理器輸出的通訊信號(hào)通過光耦隔離電路連接到RS485總線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變電站直流系統(tǒng)數(shù)字化全功能狀態(tài)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估裝 置，其特征在于在所述外殼上還設(shè)有USB連接端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站直流系統(tǒng)數(shù)字化全功能狀態(tài)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估裝置，其 特征在于所述顯示單位包括一個(gè)IXD顯示面板、兩個(gè)用于顯示報(bào)警編號(hào)的數(shù)碼管和三個(gè) 用于指示三種工作狀態(tài)的LED指示燈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變電站直流系統(tǒng)數(shù)字化全功能狀態(tài)監(jiān)測(cè)及安全評(píng)估裝置，該裝置設(shè)有電流測(cè)量模塊、電壓測(cè)量模塊和A/D轉(zhuǎn)換器，電流測(cè)量模塊、電壓測(cè)量模塊將測(cè)量到的模擬信號(hào)分別經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳輸給中央處理器，經(jīng)中央處理器處理后將變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在顯示單位上。這套裝置包括了變電站直流系統(tǒng)的全部監(jiān)測(cè)內(nèi)容，以一臺(tái)小的設(shè)備代替了現(xiàn)有技術(shù)的多個(gè)監(jiān)測(cè)儀表，提高了集成度，降低了設(shè)備成本，減少故障點(diǎn)，增加了系統(tǒng)可靠運(yùn)行時(shí)間，通過PC機(jī)專家分析軟件可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步的深入分析，了解可能會(huì)出現(xiàn)的臨界狀態(tài)，起到安全預(yù)警的作用，避免一些安全問題的出現(xiàn)，避免由于直流系統(tǒng)故障引起的大面積停電事故。
文檔編號(hào)H02J13/00GK101944779SQ20101051958
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者蘭海濤, 陳為 申請(qǐng)人:上海天晶電力科技發(fā)展有限公司