一種閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]閥控鉛酸蓄電池作為電力系統(tǒng)直流操作電源的后備電源具有重要的作用，在變電站主變二次側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)，交流失電后直流系統(tǒng)整流模塊無(wú)輸出，保護(hù)系統(tǒng)通過(guò)后備電源啟動(dòng)保護(hù)并跳閘，如果后備電池的故障(開路，容量不足)無(wú)法提供保護(hù)跳閘所需的直流電源，將導(dǎo)致主變的燒毀；由于直流系統(tǒng)后備電池故障導(dǎo)致的電廠、變電站損失的案例舉不勝舉。蓄電池的設(shè)計(jì)壽命為12年，往往部分蓄電池運(yùn)行不到6年就發(fā)生容量下降和失水劣化，需要一套行之有效的方法將這些在設(shè)計(jì)壽命周期內(nèi)劣化的蓄電池分辨出來(lái)，時(shí)間證明蓄電池內(nèi)阻與電池的容量關(guān)聯(lián)性最大，內(nèi)阻的明顯增加反映了蓄電池容量的降低或是內(nèi)部極板腐蝕、硫化狀況在加重，需要提前對(duì)蓄電池進(jìn)行活化或維修。
[0003]目前內(nèi)阻測(cè)試方法有交流法和瞬間大電流放電直流法；前者需要向蓄電池注入一定頻率的交流信號(hào)，通過(guò)測(cè)量電池兩端的電壓交流分量以及電壓電流的相位差將蓄電池阻抗的實(shí)部計(jì)算出來(lái)，由于蓄電池內(nèi)部有很大的法拉級(jí)電容，將部分交流信號(hào)旁路，以及直流系統(tǒng)廣泛存在50?60Hz紋波，將影響交流法的測(cè)量精度；通過(guò)理論計(jì)算結(jié)果可知使用不同的頻率測(cè)試到的內(nèi)阻可能是錯(cuò)誤的(和實(shí)際內(nèi)阻的變化相反)。直流瞬間大電流放電法測(cè)試內(nèi)阻，使用歐姆定律計(jì)算蓄電池的內(nèi)阻，具有良好的可重復(fù)精度以及不受充電機(jī)紋波的影響，便于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用，被廣泛采用。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的內(nèi)阻測(cè)試方法，其測(cè)試結(jié)果受采集線長(zhǎng)度影響大，不夠精確。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻采集裝置，以便更精確的測(cè)量閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻。
[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻采集裝置，包括:采集板和放電板；其中，所述采集板包括光耦繼電器通道切換電路，譯碼驅(qū)動(dòng)電路，放電驅(qū)動(dòng)電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)以及溫度測(cè)量單元；所述放電板包括繼電器，熔斷器，放電主回路保護(hù)電路，放電電流測(cè)量單元以及功率負(fù)載；所述裝置用于同時(shí)測(cè)試最多八節(jié)蓄電池的參數(shù)，所述參數(shù)包括內(nèi)阻，浮充電，溫度以及連接條電阻中的至少一種；
[0006]所述光耦繼電器通道切換電路與所述譯碼驅(qū)動(dòng)電路連接，所述譯碼驅(qū)動(dòng)電路與所述單片機(jī)連接，所述單片機(jī)與所述放電驅(qū)動(dòng)電路連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與所述光耦繼電器通道切換電路和連所述單片機(jī)接，所述溫度測(cè)量單元與所述單片機(jī)連接；所述熔斷器的一端通過(guò)一個(gè)繼電器與所述光耦繼電器通道切換電路的一端連接，且通過(guò)另一個(gè)繼電器與所述光耦繼電器通道切換電路的另一端連接；所述熔斷器的另一端與所述功率負(fù)載連接，所述功率負(fù)載與所述放電電流測(cè)量單元連接，所述放電電流測(cè)量單元與所述光耦繼電器通道切換電路的又一端連接。
[0007]由上可見，本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案中，采用直流放電法測(cè)試內(nèi)阻，可用于八節(jié)蓄電池的監(jiān)測(cè)，采用分布式測(cè)量，測(cè)試結(jié)果受采集線長(zhǎng)度影響小，且由于采用獨(dú)立的功率負(fù)載和前向通道的切換技術(shù)使成本大大縮減。
【附圖說(shuō)明】
[0008]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0009]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻采集裝置的電路原理圖；
[0010]圖2是前向通道開關(guān)譯碼驅(qū)動(dòng)電路的原理圖；
[0011 ] 圖3是內(nèi)阻測(cè)試電路原理示意圖；
[0012]圖4是放電繼電器驅(qū)動(dòng)邏輯及保護(hù)互鎖示意圖；
[0013]圖5是主回路硬件保護(hù)電路原理不意圖；
[0014]圖6是內(nèi)阻測(cè)試回路的測(cè)試原理示意圖；
[0015]圖7是內(nèi)阻測(cè)試的波形示意圖；
[0016]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻采集裝置的外觀示意圖；
[0017]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻采集裝置的外觀示意圖；。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻采集裝置，。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0019]實(shí)施例一
[0020]請(qǐng)參考圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻采集裝置，該裝置可包括:采集板和放電板；其中，所述采集板包括光耦繼電器通道切換電路2，譯碼驅(qū)動(dòng)電路7，放電驅(qū)動(dòng)電路8，模數(shù)轉(zhuǎn)換器3，單片機(jī)9以及溫度測(cè)量單元10 ;所述放電板包括繼電器I和11，熔斷器4，放電主回路保護(hù)電路30，放電電流測(cè)量單元6以及功率負(fù)載5 ;所述裝置用于同時(shí)測(cè)試最多八節(jié)蓄電池的參數(shù)，所述參數(shù)包括內(nèi)阻，浮充電，溫度以及連接條電阻中的至少一種。
[0021]所述光耦繼電器通道切換電路2與所述譯碼驅(qū)動(dòng)電路7連接，所述譯碼驅(qū)動(dòng)電路7與所述單片機(jī)9連接，所述單片機(jī)9與所述放電驅(qū)動(dòng)電路8連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器3分別與所述光耦繼電器通道切換電路2和連所述單片機(jī)9接，所述溫度測(cè)量單元10與所述單片機(jī)9連接；所述熔斷器4的一端通過(guò)一個(gè)繼電器I與所述光耦繼電器通道切換電路2的一端連接，且通過(guò)另一個(gè)繼電器11與所述光耦繼電器通道切換電路2的另一端連接；所述熔斷器4的另一端與所述功率負(fù)載5連接，所述功率負(fù)載5與所述放電電流測(cè)量單元6連接，所述放電電流測(cè)量單元6與所述光耦繼電器通道切換電路2的又一端連接。
[0022]本實(shí)用新型實(shí)施例閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻采集裝置的外觀如圖8和圖9所示。
[0023]本實(shí)用新型一些實(shí)施例中，所述的光耦繼電器通道切換電路，采用具有400V耐壓的單通道光繼電器AB30S，并且使用16片AB30S實(shí)現(xiàn)對(duì)8節(jié)蓄電池的電壓、內(nèi)阻、以及連接條電阻的測(cè)量；所述譯碼驅(qū)動(dòng)電路，使用兩片74HC138譯碼器輸出控制前向通道的切換，以確保任何時(shí)刻通道切換開關(guān)只有2個(gè)處于接通狀態(tài)，防止由于通道的錯(cuò)誤開通導(dǎo)致蓄電池的短路故障。
[0024]本實(shí)用新型一些實(shí)施例中，所述放電驅(qū)動(dòng)電路，使用可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)芯片74HC123的輸出作為兩路放電執(zhí)行和放電使能輸出的使能信號(hào)，在cpu正常運(yùn)行時(shí)使能允許兩路放電執(zhí)行和放電使能輸出，否則兩路放電執(zhí)行和放電使能輸出閉鎖。
[0025]本實(shí)用新型一些實(shí)施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的前端采用一個(gè)增益為100的儀表放大器，蓄電池的正極通過(guò)一個(gè)采樣保持器連接到儀表放大器的負(fù)輸入端，蓄電池的正極連至儀表放大器的正輸入端。
[0026]本實(shí)用新型一些實(shí)施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制蓄電池放電一段時(shí)間后，在釋放放電繼電器的同時(shí)觸發(fā)采樣保持，此時(shí)儀表放大器的負(fù)輸入端為放電繼電器釋放前一瞬間的電池的電壓，儀表放大器的正極為放電繼電器釋放后蓄電池的電壓，儀表放大器的輸出為放電繼電器釋放時(shí)電池產(chǎn)生的一個(gè)短時(shí)間階躍電壓的100倍；通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器快速轉(zhuǎn)換，得到由于放電電流在蓄電池內(nèi)阻上產(chǎn)生壓降的100倍；此電壓與放電電流的比值即可獲得蓄電池的內(nèi)阻。
[0027]本實(shí)用新型一些實(shí)施例中，所述溫度測(cè)量單元由一個(gè)獨(dú)立的單片機(jī)處理，并將溫度數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳送給單片機(jī)；所述溫度測(cè)量單元，采用一線制數(shù)字溫度傳感器探頭18B20，并采用溫度探頭ID自動(dòng)識(shí)別的工作模式。
[0028]本實(shí)用新型一些實(shí)施例中，所述繼電器，使用PCB焊接型14V80A觸點(diǎn)容量的汽車級(jí)功率繼電器。
[0029]本實(shí)用新型一些實(shí)施例中，所述裝置的工作電源由作為測(cè)試對(duì)象的蓄電池獲得。
[0030]本實(shí)用新型一些實(shí)施例中，所述放電主回路保護(hù)電路的工作電源取自放電負(fù)載的兩端，當(dāng)負(fù)載兩端有電壓時(shí)，保護(hù)電路開始工作，并對(duì)一個(gè)比較器的正輸入端的電容充電，當(dāng)電壓大于比較器負(fù)輸入端的基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器輸出變位并驅(qū)動(dòng)保護(hù)繼電器，將部分負(fù)載短路使放電主回路電流增加并快速燒斷主回路熔斷器；其中，所述保護(hù)繼電器的驅(qū)動(dòng)電源取自蓄電池。
[0031]由上可見，本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案中，采用直流放電法測(cè)試內(nèi)阻，可用于八節(jié)蓄電池的監(jiān)測(cè)，采用分布式測(cè)量，測(cè)試結(jié)果受采集線長(zhǎng)度影響小，且由于采用獨(dú)立的功率負(fù)載和前向通道的切換技術(shù)使成本大大縮減。
[0032]實(shí)施例二
[0033]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻采集裝置如圖1所示，其信號(hào)采集由通道切換開關(guān)2及譯碼驅(qū)動(dòng)電路7組成，保證任何時(shí)刻通道切換開關(guān)只有一對(duì)接通，防止由于多個(gè)開關(guān)誤動(dòng)作導(dǎo)致蓄電池短路，通過(guò)開關(guān)的組合選通可對(duì)蓄電池的端電壓和連接條電阻進(jìn)行測(cè)量；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(ACD)由開關(guān)后方的差分電路和高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成。使用一個(gè)獨(dú)立的單片機(jī)提供對(duì)8節(jié)蓄電池負(fù)極柱溫度的測(cè)量，采用一線制數(shù)字溫度傳感器18B20作為溫度探頭，最多可以接入8個(gè)溫度探頭，并將溫度采集數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)隔離的串口傳給主cpu處理。
[0034]由于選用14伏80安觸點(diǎn)容量的汽車?yán)^電器，一個(gè)繼電器只能對(duì)四節(jié)電池進(jìn)行放電，所以將8節(jié)蓄電池分成兩個(gè)部分，如圖1所示。繼電器I動(dòng)作時(shí)對(duì)前四節(jié)蓄電池放電，繼電器11動(dòng)作時(shí)對(duì)后四節(jié)蓄電池放電；兩部分的放電負(fù)載有一個(gè)共用的功率電阻負(fù)載5實(shí)現(xiàn)，采用6個(gè)50W 0.1歐兩并三串形成一個(gè)0.15歐300W的負(fù)載。放電電流測(cè)量6，是通過(guò)測(cè)量1/3負(fù)載上的壓降實(shí)現(xiàn)。
[0035]如圖4所示，所述放電開關(guān)驅(qū)動(dòng)和保護(hù)8 (即放電驅(qū)動(dòng)電路)，是通過(guò)一系列邏輯條件和互鎖，使兩個(gè)主回路放電開關(guān)避免同時(shí)動(dòng)作、避免在系統(tǒng)死鎖時(shí)誤動(dòng)作、避免受干擾時(shí)誤動(dòng)作，如圖3所示。其中放電主回路還設(shè)計(jì)有簡(jiǎn)單可靠的硬件保護(hù)電路，如圖5所示；當(dāng)放電繼電器12失控?zé)o法釋放時(shí)，負(fù)載兩端的電壓經(jīng)過(guò)整流橋給保護(hù)電路供電，并通過(guò)電阻16向電容17充電，當(dāng)比較器20正輸入端的電壓超過(guò)負(fù)輸入端的電壓時(shí)，比較器20輸出翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)保護(hù)繼電器14，其觸點(diǎn)將負(fù)載13的2/3電阻短路使負(fù)載突變以致電流成倍增加達(dá)到燒毀熔斷器21的效果，從而達(dá)到保護(hù)放電主回路的目的。
[0036]內(nèi)阻測(cè)試單元由采樣保持器、儀表放大器、高速ADC組成，通過(guò)控制釋放放電繼