蓄電池組均衡模塊及遠(yuǎn)程在線均衡裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及變電站直流電源系統(tǒng)中蓄電池組的維護領(lǐng)域，具體是一種蓄電池組均衡模塊及遠(yuǎn)程在線均衡裝置。能對變電站直流電源系統(tǒng)中的蓄電池組實施有效維護。均衡模塊含微處理器、電壓采集單元、充放電單元、多路切換單元、端子排；電壓采集單元信號輸出端、充放電單元、多路切換單元控制端與微處理器連接，電壓采集單元輸入端、充放電單元負(fù)載端經(jīng)多路切換單元與端子排連接。遠(yuǎn)程在線均衡裝置含上位管理機、以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器、蓄電池組均衡模塊；上位管理機經(jīng)以太網(wǎng)與以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器通訊連接，各均衡模塊并聯(lián)在485總線上，與以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器連接。本發(fā)明能自動實現(xiàn)蓄電池組內(nèi)各單體蓄電池的電壓均衡；能遠(yuǎn)程在線實現(xiàn)蓄電池組的電壓均衡，無需現(xiàn)場操作。
【專利說明】蓄電池組均衡模塊及遠(yuǎn)程在線均衡裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變電站直流電源系統(tǒng)中蓄電池組的維護領(lǐng)域，具體是一種蓄電池組均衡模塊及遠(yuǎn)程在線均衡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站中的直流電源系統(tǒng)為控制、信號、繼電保護、自動裝置及事故照明等提供直流用電，蓄電池是整個直流電源系統(tǒng)的最后一道安全屏障，一但出現(xiàn)問題，隨之而來的便是保護失靈、開關(guān)拒動、通道中斷…后果不堪設(shè)想。近年來因蓄電池問題導(dǎo)致的重大電力事故時有發(fā)生，造成重大的經(jīng)濟損失?，F(xiàn)有蓄電池組運行方式，從技術(shù)上講也存在一些缺陷，直流電源系統(tǒng)中的蓄電池組一般由幾十只至一百多只單體蓄電池串聯(lián)而成，串聯(lián)狀態(tài)下的蓄電池組雖然充放電電流是一致的，但由于電池的參數(shù)、外部環(huán)境及單體自放電的差異，使得蓄電池組各單體電池的電壓實際并不均衡，會出現(xiàn)過充、欠充、容量減少現(xiàn)象，而且隨著時間的推移，將進一步加深蓄電池參數(shù)的不一致性，正是這種惡性循環(huán)極大地縮短了蓄電池組的使用壽命。當(dāng)前針對蓄電池的檢測和維護裝置，僅局限于電池巡檢儀、放電儀、內(nèi)阻測試儀等，但都存在功能單一，只能檢測不能維護的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了能對變電站直流電源系統(tǒng)中的蓄電池組實施有效維護，提供一種蓄電池組均衡模塊及遠(yuǎn)程在線均衡裝置。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:蓄電池組均衡模塊，包括微處理器、電壓采集單元、充放電單元、多路切換單元及端子排；充放電單元的控制端、多路切換單元的控制端與微處理器連接，電壓采集單元的信號輸出端與微處理器連接，電壓采集單元的輸入端、充放電單元的負(fù)載端經(jīng)多路 切換單元與端子排連接；
所述微處理器是所述均衡模塊的中央控制器，負(fù)責(zé)所有輸入數(shù)據(jù)的處理和控制信號的輸出；
所述電壓采集單元用于采集待維護蓄電池組中單體蓄電池的電壓，并傳輸給微處理
器；
所述充放電單元在所述微處理器的控制下對待維護蓄電池組中欠充或過充的單體蓄電池進行充電或放電；
所述多路切換單元在所述微處理器的控制下實現(xiàn)待維護蓄電池組中各單體蓄電池與電壓采集單元、充放電單元間連接的切換；
所述端子排用于連接待維護蓄電池組中各單體蓄電池的正負(fù)極，實現(xiàn)待維護蓄電池組與所述均衡模塊的連接。
[0005]使用時，將待維護蓄電池組中各單體蓄電池的正負(fù)極與端子排連接，微處理器控制多路切換單元依次使各單體蓄電池的正負(fù)極接入電壓采集單元，電壓采集單元輸出信號至微處理器進行電壓采集和處理，根據(jù)處理結(jié)果，微處理器再控制多路切換單元，使充放電單元連接欠充或過充的需要均衡的單體蓄電池正負(fù)極進行充電或放電，最終使蓄電池組中各單體蓄電池的電壓完全一致，完成對蓄電池組電壓的均衡維護。
[0006]所述蓄電池組均衡模塊還設(shè)置有與微處理器連接的485接口電路，這樣，可以使多個蓄電池組均衡模塊通過RS485總線連接，建立蓄電池組均衡網(wǎng)絡(luò)。
[0007]蓄電池組遠(yuǎn)程在線均衡裝置，包括上位管理機、以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器及若干個蓄電池組均衡模塊；上位管理機經(jīng)以太網(wǎng)與以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器通訊連接，各蓄電池組均衡模塊通過485接口電路并聯(lián)在485總線上，與以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器連接。
[0008]工作過程如下:在相關(guān)軟件支持下，操作人員在上位管理機上進行參數(shù)設(shè)置和發(fā)送控制指令，控制指令通過以太網(wǎng)、以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器和RS485總線傳輸至各蓄電池組均衡模塊，根據(jù)指令要求，均衡模塊微處理器控制多路切換單元依次使各單體蓄電池的正負(fù)極接入電壓采集單元，電壓采集單元輸出信號至微處理器進行電壓采集和處理，根據(jù)處理結(jié)果，微處理器再控制多路切換單元，使充放電單元連接欠充或過充的需要均衡的單體蓄電池正負(fù)極進行充電或放電，最終使蓄電池組中各單體蓄電池的電壓完全一致，在線完成對蓄電池組電壓的均衡維護。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述均衡模塊采用間歇式低充高放、能量守衡的閉環(huán)控制原則，實現(xiàn)串聯(lián)蓄電池的電壓均衡，使每一單體蓄電池處于最佳工作狀態(tài)，延長了蓄電池的使用壽命，增強了直流電源及電力系統(tǒng)運行的安全性；本發(fā)明所述在線均衡裝置利用現(xiàn)有計算機技術(shù)、實時以太網(wǎng)通信技術(shù)，結(jié)合蓄電池組均衡模塊對蓄電池組進行遠(yuǎn)程在線均衡維護，實現(xiàn)了蓄電池組電壓均衡的遠(yuǎn)程自動控制，無需現(xiàn)場操作，避免了往返現(xiàn)場的舟車勞頓，節(jié)約了大量人力和物力，提高了工作效率。所述微處理器、電壓采集單元、充放電單元、多路切換單元、端子排、以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器皆是現(xiàn)有公知產(chǎn)品。
[0010]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，能自動實現(xiàn)蓄電池組內(nèi)各單體蓄電池的電壓均衡，延長蓄電池組的使用壽命，增強直流電源及電力系統(tǒng)運行的安全性；能遠(yuǎn)程在線實現(xiàn)蓄電池組的電壓均衡，無需現(xiàn)場操作，節(jié)約人力物力，提高工作效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明所述蓄電池組均衡模塊的原理方框圖；
圖2為本發(fā)明所述蓄電池組遠(yuǎn)程在線均衡裝置的原理方框圖；
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，蓄電池組均衡模塊，包括微處理器、電壓采集單元、充放電單元、多路切換單元及端子排；充放電單元的控制端、多路切換單元的控制端與微處理器連接，電壓采集單元的信號輸出端與微處理器連接，電壓采集單元的輸入端、充放電單元的負(fù)載端經(jīng)多路切換單元與端子排連接。還設(shè)置有與微處理器連接的485接口電路。
[0013]具體實施時，所述微處理器采用MSP430AFE252單片機，該單片機是德州儀器(TI)公司提供的一款超低功耗16位RISC微控制器，內(nèi)置數(shù)控振蕩器(DCO) 16K的片內(nèi)FLASH、512RAM、二個24位差分輸入可編程增益的2-A型A/D轉(zhuǎn)換器、一個異步串行通訊接口(USART);所述充放電單元采用DC/DC高頻開關(guān)電源模塊，實現(xiàn)蓄電池組電壓DC220V和單體蓄電池電壓2V之間的相互轉(zhuǎn)換，把蓄電池組電壓變換為單體蓄電池充電電壓給欠充電池充電，把過充單體蓄電池電壓變換為蓄電池組電壓給過充電池放電；所述485接口電路采用ADM2483隔離型485接口芯片。
[0014]如圖2所示，蓄電池組遠(yuǎn)程在線均衡裝置，包括上位管理機、以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器及若干個蓄電池組均衡模塊；上位管理機經(jīng)以太網(wǎng)與以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器通訊連接，各蓄電池組均衡模塊通過485接口電路并聯(lián)在485總線上，與以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器連接。
[0015]具體實施時，所述以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器采用光電隔離方式的ETH232GH型轉(zhuǎn)換器；所述上位管理機是一臺安裝有蓄電池組均衡維護監(jiān)控軟件的計算機，它連接在以太網(wǎng)上，通過以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器，以RS485總線方式連接各蓄電池組均衡模塊；更具體地說，是設(shè)計了一個蓄電池組均衡維護監(jiān)控軟件的專用應(yīng)用程序，將它安裝在相應(yīng)的連接在以太網(wǎng)上的計算機里，通過操作蓄電池組均衡維護監(jiān)控軟件，依此向遠(yuǎn)端的各蓄電池組均衡模塊發(fā)送遙控指令，并接收蓄電池組均衡模塊上傳的遙測數(shù)據(jù)；所以準(zhǔn)確地說，上位管理機的關(guān)鍵是一個裝入已連接在以太網(wǎng)上的計算機里的利用VC語言編制的蓄電池組均衡維護監(jiān)控軟件專用應(yīng)用程序。其中，蓄電池組均衡模塊管理單體蓄電池的數(shù)量不限，所有均衡模塊通過485接口電路掛在RS485總線上，485總線經(jīng)以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器再通過以太網(wǎng)連接上位管理機，構(gòu)成完整的蓄電池組遠(yuǎn)程在線均衡裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種蓄電池組均衡模塊，其特征在于:包括微處理器、電壓采集單元、充放電單元、多路切換單元及端子排；充放電單元的控制端、多路切換單元的控制端與微處理器連接，電壓采集單元的信號輸出端與微處理器連接，電壓采集單元的輸入端、充放電單元的負(fù)載端經(jīng)多路切換單元與端子排連接； 所述微處理器是所述均衡模塊的中央控制器，負(fù)責(zé)所有輸入數(shù)據(jù)的處理和控制信號的輸出； 所述電壓采集單元用于采集待維護蓄電池組中單體蓄電池的電壓，并傳輸給微處理器； 所述充放電單元在所述微處理器的控制下對待維護蓄電池組中欠充或過充的單體蓄電池進行充電或放電； 所述多路切換單元在所述微處理器的控制下實現(xiàn)待維護蓄電池組中各單體蓄電池與電壓采集單元、充放電單元間連接的切換； 所述端子排用于連接待維護蓄電池組中各單體蓄電池的正負(fù)極，實現(xiàn)待維護蓄電池組與所述均衡模塊的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池組均衡模塊，其特征在于:還設(shè)置有與微處理器連接的485接口電路。
3.一種蓄電池組遠(yuǎn)程在線均衡裝置，其特征在于:包括上位管理機、以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器及若干個蓄電池組均衡模塊；上位管理機經(jīng)以太網(wǎng)與以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器通訊連接，各蓄電池組均衡模塊通過485接口電路并聯(lián)在485總線上，與以太網(wǎng)/RS485轉(zhuǎn)換器連接；其中，所述蓄電池組均衡模塊包括微處理器、電壓采集單元、充放電單元、多路切換單元及端子排；充放電單元的控制端、多路切換單元的控制端與微處理器連接，電壓采集單元的信號輸出端與微處理器連接，電壓采集單元的輸入端、充放電單元的負(fù)載端經(jīng)多路切換單元與端子排連接。
【文檔編號】H02J7/00GK103701160SQ201310624314
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】楊愛晟, 孫紀(jì)文, 馮霆, 鄭素珍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 山西省電力公司晉中供電分公司