分散式配网直流屏蓄电池监控系统

分散式配网直流屏蓄电池监控系统
摘要：直流屏已经成为广泛应用在发电厂、变电站以及企业内部的关键设备，
直流屏本身的可靠安全能够直接影响到整个供电系统和整个厂矿企业内部的生产
安全运行。

本文通过对直流屏系统蓄电池整体设计进行阐述，论述了直流屏系统
蓄电池监控单元和综合管理单元的具体情况。

只有通过直流屏系统内部的监控单
元以及其CPU系统和周边电路部分、电池里面电压监控电路、温度监控电路、通
信系统电路等主要组成部分进行分析研究，充分运用好综合管理单元和其本身具
体功能，才能够真正实现分散式配网直流屏系统蓄电池的有效监控。

关键词：分散式配网直流屏；蓄电池；监控系统
目前，分散式配网直流屏系统已经被广泛应用在我国的水力、火力发电厂里
面的各类变电站以及相关的使用直流设备的具体用户，比如石化部门、矿山部门、铁路部门等单位。

直流屏系统为信号设备、自动保护设施、事故照明设备和相关
的断路器分合闸具体操作过程保证充足的直流电源，并且能够在企业外部交流电
出现中断现象的时候，由直流屏系统后备电源，也就是蓄电池持续供应充足的直
流电源。

直流屏系统自身的可靠性、安全性将会对整个公司的内部电力系统供电
能力的安全性产生重要影响。

直流屏系统的关键部分主要是蓄电池。

针对蓄电池
开展科学合理的监控和维护是直流屏系统的重要工作。

1直流屏系统蓄电池整体设计
直流屏的电池组一般主要通过多只电池进行串联组成的，对直流屏系统的每
一个电池都要安排一个具体的监控单元。

这个监控单元可以开展实时监控某一只
直流屏系统蓄电池里面的端电压、蓄电池的具体温度、在蓄电池充放电过程里面
具体电压和电流的实际情况，同时按照这些数据进行有效的合理分析，对直流屏
系统某一个蓄电池里面的实际内阻和具体容量开展测量工作，按照这些数据开展
电池内部充电方式的实际转换。

通常来说，整套直流屏系统将安排几十甚至一二
百个具体的监控单元，监控单元的具体数量和直流屏系统内部的电压和电池电压
息息相关。

一般而言，这些监控单元通常采用相同的单12V电源的方式进行供电
工作，运用双绞线按照RS一485总线的形式将直流屏系统里面的监控单元和直
流屏系统本身的综合管理单元进行有效关联连接，整个直流屏系统采用分散结构
进行布局。

2直流屏系统蓄电池监控单元
直流屏系统蓄电池监控单元除了能够完成直流屏系统内部某一个特定电池的
实际电压、温度等具体参数的监测工作外，还能够通过直流屏系统内部一起使用
的RS-485现场总线部分的具体通信网向直流屏系统管理单元实时发送系统状态的相关数据。

直流屏系统蓄电池监控单元主要由CPU系统和周边电路部分、电池里
面电压监控电路、温度监控电路、通信系统电路等部分组成。

为了进一步降低直
流屏系统蓄电池的成本，监控单元通常不设具体的人机对话功能，通常采用LED
指示灯作为直流屏系统蓄电池能够运行正常和通信正常的指示，而具体的人机对
话功能一般安排在直流屏系统的管理单元部分。

2.1CPU系统和周边电路
每个直流屏系统蓄电池监控单元一般只监测内部的一路具体电压和一路实际
温度，监测范围内的实际物理量相对不多。

另外，单片机内部电路本身通常应该
布置一些口线，因此需要选取具有价格低廉、占用系统资源较少同时能够满足直
流屏系统蓄电池监控单元正常工作的单片机。

一般而言，AT89C2051是通常采用DIP20进行封装，具有15根口线和对应低电源电压以及本身带有高性能CMOS8
位系统的微处理器，能够适应监控单元正常运行。

AT89C2051的主要特性是能够
针对CS-51系列产品进行有效的兼容；片内自身含有2kB的FLASH程序相关的存
储器，能够进行1000次的擦写周期；本身具有15根可编程口线设置；本身含有
2个16位定时器，也就是T0和T1；具有能够进行全双工串行工作的UART通信口。

为保障单片机自身的可靠工作，电路部分需要设置具体的看门狗电路。

看门
狗电路可以通过采用MAX813L芯片进行设置。

另外，系统内部接有多只作用相同的蓄电池监控单元，为了有效区分这些蓄电池监控单元，针对每个具体的监控单
元都需要安排一个惟一可追溯的地址。

这个的地址安排可以采用8位拨码开关的
方式进行安排，能够安排256个不同的监控单元地址，即直流屏系统内部最多能
够监测管理256只蓄电池。

这样对于一般常用的直流直流屏系统来说已经够用了。

2.2电压测量监控电路
每个实际的单体电池本身具有的电压最大通常为1.2到12V之间，测量监控
这个电压很简单，但这些电池一旦进行串联在一起的时候，2个不同的电池内部
的正极（或负极）之间可能会具有300V左右的实际电压差。

而目前所有的单片
机系统内部由于需要连接到同一系统通信线上，因此必须保持相同的系统电位基
准和系统电压等级。

但是，由于具有约300V的系统固有的实际电位差，系统很
难对内部的每一个电池的具体电压开展实际测量监控，通常采用V／F进行转换、光电隔离等方式开展电压的测量监控工作。

首先，采用V／F转换电路的方式，
将直流屏系统内部被测电池的具体电压信号变成对应的实际频率信号，然后运用
光电隔离电路的方式，将这个实际的频率信号实时发送给CPU系统。

2.3温度测量
直流屏系统内部电池工作时的实际温度和电池本身的具体内阻存在密切的联系，电池内部温度的变化能够直接评价该电池本身性能的优劣。

通常选择数字式
一线方式的传感器部分DSl8-B20，通过胶水的粘结将传感器DSl8-B20可以直接安
置在系统内部电池的表面。

DSl8-B20本身是采用一线式数字原理的温度传感器，
本身温度能够通过CPU进行读取，不需要采取实际的放大、转换等相关辅助电路，因此本身具有电路简单方便，可靠性安全性高、没有电路误差等实际优点。

对于CPU系统，温度的实际测量监控工作只需要占用系统的一个端口，就能够实现测
量读取工作。

2.4电源部分
电路本身通常采用单一的12V电源方式进行供电工作。

CPU系统、通信系统
电路等部分需5V的实际供电，由于系统内部被测信号和CPU系统之间可能存在
最多达到300V的实际电压差，故WF电路必须通过另一个隔离的5V电源部分进
行供电工作。

电路上采用一片DC／DC电源模块和一片5V稳压芯片7805来产生
所需的2个电压。

一般来说，系统内部的DC／DC模块本身是一种能够进行隔离
电源发生的具体模块电路，DC／DC模块本身隔离电压能够达到1000到3000V之间，完全能够满足系统的实际需要。

3综合管理单元
系统内部的综合管理单元是整个直流屏电池监测系统内部具有人机对话功能
的窗口。

综合管理单元身边配备一面大尺寸触摸屏以及能够嵌入面板内部的微型
打印机。

综合管理单元本身的主要功能是系统内部各电池电压、实际温度的参数
显示；系统内部各电池电压、实际温度的具体参数出现异常报警时候的定值设定；将系统内部具体的参数通过串行接口的方式实现向上位机进行实时传送。

结束语
目前，直流屏已经成为广泛应用在发电厂、变电站以及相关厂矿企业内部的
关键设备，直流屏本身的可靠安全能够直接影响到整个供电系统和整个厂矿企业
内部的生产安全运行。

蓄电池作为直流屏的关键部分，更需要进行有效的监控。

只有通过直流屏系统内部的监控单元以及其CPU系统和周边电路部分、电池里面
电压监控电路、温度监控电路、通信系统电路等主要组成部分进行分析研究，充
分运用好综合管理单元和其本身具体功能，才能够真正实现分散式配网直流屏系
统蓄电池的有效监控。

参考文献：
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