一种新型直流屏蓄电池监控系统

　　1 引言

　　直流屏是广泛应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户(如石化、矿山、铁路等)，为信号设备、保护、自动装置、事故照明及断路器分、合闸操作提供直流电源，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性、安全性。直流屏的心脏是蓄电池，对蓄电池进行科学的维护是直流屏的核心工作。

　　2 传统直流屏的设计

　　目前市场上大多数直流屏均采用对直流屏内蓄电池组整体进行充电的方式。其示意图如图1所示:

　　图1 传统直流屏充电方式

　　蓄电池组的充电过程包括三个阶段:主充、浮充和均充。采用蓄电池组整体充电的方式在进行浮充电时，由于蓄电池个体之间内阻的差异，常常造成一些蓄电池的浮充电压不一致。浮充电压是否合适直接影响到蓄电池的使用寿命。为了改进这一缺点，本文提出一种新型的蓄电池组充电方式。

　　3 改进方案

　　为实现对每个蓄电池分别进行充电，为每个蓄电池设计一个单元模块。该单元模块能够对实时检测蓄电池的充放电过程中的电压、电流大小，并根据这些数据进行主充与浮充方式的切换，以及对蓄电池的容量进行评估。另外设计一个总控制模块对所有的单元模块进行统一管理。总控制模块与各单元模块之间的数据交换是通过 485总线进行的，它们之间的通讯遵循modbus协议。

　　改进后的系统框架如图2所示:

　　图2 改进方案整体框架设计

　　3.1 总控制模块设计

　　总控制模块负责收集各分模块的关键信息如实时的充电电压、电流值，通过液晶显示屏向用户显示。并可以通过键盘接收用户的输入信息。该模块主要由以下几部分组:mpu，键盘，显示器以及ttl至485通信电平转换芯片，另外要根据需要加上其它辅助芯片如锁存器、io扩展芯片8255以及看门狗芯片 max706等等。系统的框图如图3所示:

　　图3 总控制模块系统框图

　　总控制单元中的mpu选用最常用的at89c51芯片，键盘由p1口直接扩展，显示屏采用型号为tg19264a的液晶显示屏。

　　由于单片机串行口输出的是ttl电平，而常用的串行通信方式485要求相应的逻辑电平，所以系统中必须加上ttl电平至485电平转换芯片。

　　3.2 单元模块设计

　　各单元模块的功能是对进行电流、电压监测并实现充电方式的自动切换，还要对蓄电池的容量进行评估。所以单元模块内包括一个充电电路、容量测量电路和相应的控制回路，单元模块采用的是单片机控制，单片机控制系统框图如图4所示: