蓄电池巡检仪、放电仪协议转换研究

时间：2024-05-17

江绍带

（广东电网有限责任公司清远供电局，广东清远 511510）

蓄电池巡检仪、放电仪协议转换研究

江绍带

（广东电网有限责任公司清远供电局，广东清远 511510）

摘要：蓄电池是变电站内直流系统的主要组成部分，是变电站内继保自动化等设备的后备电源。通过设计一个蓄电池单体电压数据转换装置，优化了蓄电池组的核对性放电试验接线，减少了试验时间。使用结果表明该转换装置安全高效，改进了蓄电池组的核容试验工作。

关键词：蓄电池；放电仪；ARM

1 研究背景

变电站内为控制、信号、继电保护和自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作等提供直流电源的设备称为直流系统，主要包括整流模块系统、绝缘监测单元、蓄电池组和电池巡检单元等四部分。当外部交流电中断时，直流系统完全依靠蓄电池组的输出提供直流电源，起到变电站二次设备的后备电源的作用，因此，蓄电池良好的运行维护对确保变电站内设备的稳定运行、乃至电力系统的安全都具有十分重要的意义。目前变电站内大多采用阀控蓄电池，正常运行时为保持其活性，由充电机对其进行浮充电和均充电。为确保蓄电池一直处于良好的运行状态，新安装的阀控蓄电池在验收时应进行全容量核对性充放电，以后每2～3年应进行次全容量核对性充放电，运行了6年以后的阀控蓄电池，宜每年进行1次全容量核对性充放电。核对性放电可以用来检验运行中的蓄电池的实际容量是否符合要求，在进行核对性放电试验时，放电仪需要采集每节电池的电压，也即需要对每节电池进行接线，对于110V的直流系统，每组蓄电池的电池数量是52节，则需接电压采集线53根（220V直流系统104节电池则需要105根），工作人员要打开电池盖后伸手到蓄电池上才能接线，容易造成人身低压触电，并且接线所需时间较长，影响工作效率。本文结合工作中的实际，充分利用蓄电池电池巡检单元的电压采集功能，将其采集的电压数据通过转换输入给放电仪，节省了放电仪的接线，以达到改进蓄电池放电核容试验工作的目的。

2 设计原理

本文以ARM单片机为核心，设计一个具有多个串口、具有与巡检仪和放电仪进行通信的协议转换装置，将蓄电池巡检仪采集的单体电压数据经过转换后输入到放电仪装置中，这样放电仪在蓄电池的放电过程中具备了实时监测蓄电池单体电压的功能，省去了放电仪原来需要每节电池节都接采集线的繁琐过程。主要功能模块如图1所示，其中核心板CPU为AT91SAM9260芯片，与普通51单片机相比具有开发方便、代码高效的优点，其主频为200MHz，数据位32位，达到了一个微处理器的水平，目前ARM单片机广泛应用在嵌入式系统的开发。显示屏采用7寸大彩屏，显示范围广，通过编程实现后人机界面友好。

ARM单片机自带linux系统内核，因此必须采用linux系统下的程序编译器，本文通过在windows系统安装虚拟机，调用虚拟机的linux系统编译工具进行交互式程序开发。核心板的通信程序设计分两部分，一是与电池巡检仪通信的程序，二是与放电试验仪通信的程序。其程序流程图如图2和图3所示。

电池巡检仪通信程序是一个无限循环程序，核心板通电启动后程序就持续与巡检仪进行通信，以获取巡检仪的单体电压数据，数据正确后写入内存供放电仪通信程序调取，同时将数据显示在显示屏上。

放电试验仪通信程序也是一个无限循环程序，在核心板通电启动后程序进行自检，并等待数据读取，如果数据读取成功，则发送到放电仪，由放电装置进行放电控制，若数据读取不成功则程序返回并进行第二轮数据读取。

放电试验步骤较为简单，接线完成后即可开始，因此放电开始则程序自动进行数据的读取，无需人工干预，本文所提出的蓄电池单体电压数据转换程序兼容目前变电站内大部分厂家的蓄电池巡检装置，经试验可以满足放电仪数据读取的功能，结果达到了预期。

3 总结推广

清远供电局目前运行的110kV及以上电压等级变电站超过40个，大部分变电站的蓄电池组运行时间达六年以上，按规定需要每年进行一次核容试验。采用本文所设计的方法可以大大降低蓄电池单体电压接线的接线时间，并降低人身低压触电的风险，同时设计简单，性价比高，适合在各个单位推广。

参考文献

[1] Q/CSG1203003-2013.变电站直流电源系统技术规范[S].

[2] 弓雷.ARM嵌入式Linux系统开发详解[M].北京：清华大学出版社，2010.

[3] 廖日坤.ARM嵌入式应用开发技术白金手册[M].北京：中国电力出版社，2005.

图1 结构模型图

图2电池巡检仪通信程序