蓄电池充放电电压测量装置技术

　　操作电源对于变电站的安全运行十分重要，要求工作可靠，且具有独立性。蓄电池作为一种独立的操作电源，具有可靠性高的优点，在变电站和发电厂都被广泛应用。基于这一点，对蓄电池的日常维护工作成为变电运行的一项非常重要的定期工作。我局变电部规定：除每年对蓄电池组进行一次核对性充放电试验(由继保班完成)之外，还要求运行人员每个月对蓄电池组进行一次浅度放电测量(放电10s)，以监测蓄电池组的运行状况，保证蓄电池组正常可靠的工作。

　　1　运行人员每月进行蓄电池充放电电压测量的现状

　　对于220kV变电站，一般直流系统的配置都是“两组充电机，两组蓄电池”，就以220kV南屏变电站为例，直流为220V，一组蓄电池有108个单电池，两组共有216个电池。

　　(1)传统的测量方法需要三个人完成：
　　(A)第一个人当放电时间达到10s时记录万用表的电压读数。
　　(C)第二个人将放电电阻串接在单个蓄电池的两极。
　　(B)第三个人 用万用表测量该电池的端电压 。

　　(2)用于测量放电电压的电阻是敞开式电阻丝，存在烫伤和电伤测量人员的危险。

　　(3)装置的可操作性差，测量耗时长，容易造成测量人员手部疲劳。

　　要完成220kV南屏站蓄电池组的充放电测试，平均要占据三位运行人员将近2h的工作时间，并且目前我局变电运行是采用中心站的管理模式，一个中心站下辖5～7个子站，每个月要对5-7个变电站的蓄电池进行测量，耗费了大量的人力和时间，增加了运行维护的工作量。

　　2　对蓄电池充放电电压测量装置的改进

　　基于以上的原因，对于原来的测量装置做了如下的改进设想：将蓄电池放电电阻和电压表做在同一个装置当中，通过开关的切换来选择是投入放电电阻还是投入电压表，或者两者都同时投入，同时对原来手动记录数据， 操作复杂的弊端做出改进，运用单片机的原理实现自动测量和存储蓄电池浮充电压和放电电压数值，并且在测量过程中使用醒目的声光提示，将数据存储于掉电不丢失数据的闪存中， 当测量完毕后，利用单片机和PC的串口通信，将记录的数据传输到PC中，实现对蓄电池测量的全程数字化。

　　2．1功能分析

　　(1)测量蓄电池组的总电压。
　　要求：相当于一个电压表，有液晶面板可以显示电压的读数，软件自动记录电压值。

　　(2)测量蓄电池的浮充电压：在每一个蓄电池的两端进行测量。
　　要求：软件可以自动记录电压值，并且在初始时设定浮充电压的上限和下限，超过上限或者下限，应有声音或灯光报警。

　　(3)测量蓄电池的放电电压。
　　要求：每个蓄电池放电10s后，软件自动记录电压值，并有声音或灯光提醒运行人员时间到，可进行下一个蓄电池的测量。

　　(4)打印。
　　要求：将测量面板与电脑连接，可读出里面的数据，并按照规定的格式打印出来， 同时电压不合格的蓄电池编号将有F符号显示出来。

　　2．2设计原理

　　设计原理框图如图1。

图1原理框图

　　通过待测电压电路(由测电夹子及引线、放电开关、放电电阻构成一个无源的待测电压电路)将测量的电压值加载到4路电子切换开关上(通道1～4)， 通过4066 4路开关电路构成待测电压通道选通器，将待测电压分为4个区段送给CPU内置的10位A／D转换器，保证了测试装置在较宽电压输入的情况下， 还保证一定的精度(因为不同电压等级的变电站的单个蓄电池的电压值是不同的，因此采取了多个通道的方式， 以适应不同电压值的蓄电池)，CPU采取内置10位A／D转换器的AVR单片机MEGA168，A／D基准源电路则提供给内置于CPU的10位A／D转换器一个基准的电压，使A／D转换器能满足精度要求情况下正常工作。通过事先编写好的软件对输入的电压值进行处理(详见下面的软件流程图)， 并将数据存储在掉电不丢失数据的闪存中， 然后通过RS一232串口通信电路，将数据传输至电脑中， 实现将数据打印出来的功能。

　　2．3软件流程

　　单片机采用汇编语言编程，用软件实现硬件的功能：
　　(1)实现投入电压表还是放电电阻以及电压表和放电电阻同时投入的选择；
　　(2)实现电压上限和下限的设置；
　　(3)实现计时功能；
　　(4)实现测试数据的记录功能。

　　根据所需的功能，流程图如图2。

图2蓄电池充放电电压测量装置软件流程

　　从图2可知，预先选定浮充模式或者放电模式， 并设置好电压上下限值，读人的测量电压值经过该流程后就可以储存至闪存中，然后进行同样的循环，直到所有的蓄电池都测量完毕，最后将测量结果通过串El电路输入到电脑中，再由打印机将表格打印出来保存。

　　2．4　新旧装置的测试比较试验
　　我们用新旧装置对同一组蓄电池做了测试试验，结果如表1。

　　表1 测量数据结果

　　由表1可知，采用新装置测量得出的蓄电池组总电压、蓄电池浮充电压、蓄电池放电电压与原装置的测量结果比较， 误差≤0-2％，根据((中心站直流系统运行规程 6．8．1中规定：蓄电池电压测量误差应≤5％， 完全符合定期测量工作的精度要求。而且， 从耗时对比表可以看出，使用新装置的测量时间比原装置几乎减少了将近一半以上的时间。

　　3　结束语
　　运用单片机的原理，用软件实现了原来靠人力和硬件电路才能实现的功能。通过对新旧装置测量数据的比较，改进过后的蓄电池充放电电压测量装置，不但节约了劳动力(由原来的三人减少为一人)，提高了工作效率和经济效益，并且有效地规避了运行人员在测量时所承受的风险.