蓄電池充放電電壓測量裝置技術(shù)

　　操作電源對于變電站的安全運(yùn)行十分重要，要求工作可靠，且具有獨(dú)立性。蓄電池作為一種獨(dú)立的操作電源，具有可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，在變電站和發(fā)電廠都被廣泛應(yīng)用?；谶@一點(diǎn)，對蓄電池的日常維護(hù)工作成為變電運(yùn)行的一項非常重要的定期工作。我局變電部規(guī)定：除每年對蓄電池組進(jìn)行一次核對性充放電試驗(yàn)(由繼保班完成)之外，還要求運(yùn)行人員每個月對蓄電池組進(jìn)行一次淺度放電測量(放電10s)，以監(jiān)測蓄電池組的運(yùn)行狀況，保證蓄電池組正?？煽康墓ぷ鳌?br/>
　　1　運(yùn)行人員每月進(jìn)行蓄電池充放電電壓測量的現(xiàn)狀

　　對于220kV變電站，一般直流系統(tǒng)的配置都是“兩組充電機(jī)，兩組蓄電池”，就以220kV南屏變電站為例，直流為220V，一組蓄電池有108個單電池，兩組共有216個電池。

　　(1)傳統(tǒng)的測量方法需要三個人完成：
　　(A)第一個人當(dāng)放電時間達(dá)到10s時記錄萬用表的電壓讀數(shù)。
　　(C)第二個人將放電電阻串接在單個蓄電池的兩極。
　　(B)第三個人 用萬用表測量該電池的端電壓 。

　　(2)用于測量放電電壓的電阻是敞開式電阻絲，存在燙傷和電傷測量人員的危險。

　　(3)裝置的可操作性差，測量耗時長，容易造成測量人員手部疲勞。

　　要完成220kV南屏站蓄電池組的充放電測試，平均要占據(jù)三位運(yùn)行人員將近2h的工作時間，并且目前我局變電運(yùn)行是采用中心站的管理模式，一個中心站下轄5～7個子站，每個月要對5-7個變電站的蓄電池進(jìn)行測量，耗費(fèi)了大量的人力和時間，增加了運(yùn)行維護(hù)的工作量。

　　2　對蓄電池充放電電壓測量裝置的改進(jìn)

　　基于以上的原因，對于原來的測量裝置做了如下的改進(jìn)設(shè)想：將蓄電池放電電阻和電壓表做在同一個裝置當(dāng)中，通過開關(guān)的切換來選擇是投入放電電阻還是投入電壓表，或者兩者都同時投入，同時對原來手動記錄數(shù)據(jù)， 操作復(fù)雜的弊端做出改進(jìn)，運(yùn)用單片機(jī)的原理實(shí)現(xiàn)自動測量和存儲蓄電池浮充電壓和放電電壓數(shù)值，并且在測量過程中使用醒目的聲光提示，將數(shù)據(jù)存儲于掉電不丟失數(shù)據(jù)的閃存中， 當(dāng)測量完畢后，利用單片機(jī)和PC的串口通信，將記錄的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C中，實(shí)現(xiàn)對蓄電池測量的全程數(shù)字化。

　　2．1功能分析

　　(1)測量蓄電池組的總電壓。
　　要求：相當(dāng)于一個電壓表，有液晶面板可以顯示電壓的讀數(shù)，軟件自動記錄電壓值。

　　(2)測量蓄電池的浮充電壓：在每一個蓄電池的兩端進(jìn)行測量。
　　要求：軟件可以自動記錄電壓值，并且在初始時設(shè)定浮充電壓的上限和下限，超過上限或者下限，應(yīng)有聲音或燈光報警。

　　(3)測量蓄電池的放電電壓。
　　要求：每個蓄電池放電10s后，軟件自動記錄電壓值，并有聲音或燈光提醒運(yùn)行人員時間到，可進(jìn)行下一個蓄電池的測量。

　　(4)打印。
　　要求：將測量面板與電腦連接，可讀出里面的數(shù)據(jù)，并按照規(guī)定的格式打印出來， 同時電壓不合格的蓄電池編號將有F符號顯示出來。

　　2．2設(shè)計原理

　　設(shè)計原理框圖如圖1。

圖1原理框圖

　　通過待測電壓電路(由測電夾子及引線、放電開關(guān)、放電電阻構(gòu)成一個無源的待測電壓電路)將測量的電壓值加載到4路電子切換開關(guān)上(通道1～4)， 通過4066 4路開關(guān)電路構(gòu)成待測電壓通道選通器，將待測電壓分為4個區(qū)段送給CPU內(nèi)置的10位A／D轉(zhuǎn)換器，保證了測試裝置在較寬電壓輸入的情況下， 還保證一定的精度(因?yàn)椴煌妷旱燃壍淖冸娬镜膯蝹€蓄電池的電壓值是不同的，因此采取了多個通道的方式， 以適應(yīng)不同電壓值的蓄電池)，CPU采取內(nèi)置10位A／D轉(zhuǎn)換器的AVR單片機(jī)MEGA168，A／D基準(zhǔn)源電路則提供給內(nèi)置于CPU的10位A／D轉(zhuǎn)換器一個基準(zhǔn)的電壓，使A／D轉(zhuǎn)換器能滿足精度要求情況下正常工作。通過事先編寫好的軟件對輸入的電壓值進(jìn)行處理(詳見下面的軟件流程圖)， 并將數(shù)據(jù)存儲在掉電不丟失數(shù)據(jù)的閃存中， 然后通過RS一232串口通信電路，將數(shù)據(jù)傳輸至電腦中， 實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)打印出來的功能。

　　2．3軟件流程

　　單片機(jī)采用匯編語言編程，用軟件實(shí)現(xiàn)硬件的功能：
　　(1)實(shí)現(xiàn)投入電壓表還是放電電阻以及電壓表和放電電阻同時投入的選擇；
　　(2)實(shí)現(xiàn)電壓上限和下限的設(shè)置；
　　(3)實(shí)現(xiàn)計時功能；
　　(4)實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的記錄功能。

　　根據(jù)所需的功能，流程圖如圖2。

圖2蓄電池充放電電壓測量裝置軟件流程

　　從圖2可知，預(yù)先選定浮充模式或者放電模式， 并設(shè)置好電壓上下限值，讀人的測量電壓值經(jīng)過該流程后就可以儲存至閃存中，然后進(jìn)行同樣的循環(huán)，直到所有的蓄電池都測量完畢，最后將測量結(jié)果通過串El電路輸入到電腦中，再由打印機(jī)將表格打印出來保存。

　　2．4　新舊裝置的測試比較試驗(yàn)
　　我們用新舊裝置對同一組蓄電池做了測試試驗(yàn)，結(jié)果如表1。

　　表1 測量數(shù)據(jù)結(jié)果

　　由表1可知，采用新裝置測量得出的蓄電池組總電壓、蓄電池浮充電壓、蓄電池放電電壓與原裝置的測量結(jié)果比較， 誤差≤0-2％，根據(jù)((中心站直流系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程 6．8．1中規(guī)定：蓄電池電壓測量誤差應(yīng)≤5％， 完全符合定期測量工作的精度要求。而且， 從耗時對比表可以看出，使用新裝置的測量時間比原裝置幾乎減少了將近一半以上的時間。

　　3　結(jié)束語
　　運(yùn)用單片機(jī)的原理，用軟件實(shí)現(xiàn)了原來靠人力和硬件電路才能實(shí)現(xiàn)的功能。通過對新舊裝置測量數(shù)據(jù)的比較，改進(jìn)過后的蓄電池充放電電壓測量裝置，不但節(jié)約了勞動力(由原來的三人減少為一人)，提高了工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，并且有效地規(guī)避了運(yùn)行人員在測量時所承受的風(fēng)險.