蓄電池巡檢儀、放電儀協議轉換研究

江紹帶

摘 要：蓄電池是變電站內直流系統的主要組成部分，是變電站內繼保自動化等設備的后備電源。通過設計一個蓄電池單體電壓數據轉換裝置，優化了蓄電池組的核對性放電試驗接線，減少了試驗時間。使用結果表明該轉換裝置安全高效，改進了蓄電池組的核容試驗工作。

關鍵詞：蓄電池；放電儀；ARM

中圖分類號：TM912 文獻標識碼：A

1 研究背景

變電站內為控制、信號、繼電保護和自動裝置、事故照明、應急電源及斷路器分、合閘操作等提供直流電源的設備稱為直流系統，主要包括整流模塊系統、絕緣監測單元、蓄電池組和電池巡檢單元等四部分。當外部交流電中斷時，直流系統完全依靠蓄電池組的輸出提供直流電源，起到變電站二次設備的后備電源的作用，因此，蓄電池良好的運行維護對確保變電站內設備的穩定運行、乃至電力系統的安全都具有十分重要的意義。目前變電站內大多采用閥控蓄電池，正常運行時為保持其活性，由充電機對其進行浮充電和均充電。為確保蓄電池一直處于良好的運行狀態，新安裝的閥控蓄電池在驗收時應進行全容量核對性充放電，以后每2～3年應進行次全容量核對性充放電，運行了6年以后的閥控蓄電池，宜每年進行1次全容量核對性充放電。核對性放電可以用來檢驗運行中的蓄電池的實際容量是否符合要求，在進行核對性放電試驗時，放電儀需要采集每節電池的電壓，也即需要對每節電池進行接線，對于110V的直流系統，每組蓄電池的電池數量是52節，則需接電壓采集線53根（220V直流系統104節電池則需要105根），工作人員要打開電池蓋后伸手到蓄電池上才能接線，容易造成人身低壓觸電，并且接線所需時間較長，影響工作效率。本文結合工作中的實際，充分利用蓄電池電池巡檢單元的電壓采集功能，將其采集的電壓數據通過轉換輸入給放電儀，節省了放電儀的接線，以達到改進蓄電池放電核容試驗工作的目的。

2 設計原理

本文以ARM單片機為核心，設計一個具有多個串口、具有與巡檢儀和放電儀進行通信的協議轉換裝置，將蓄電池巡檢儀采集的單體電壓數據經過轉換后輸入到放電儀裝置中，這樣放電儀在蓄電池的放電過程中具備了實時監測蓄電池單體電壓的功能，省去了放電儀原來需要每節電池節都接采集線的繁瑣過程。主要功能模塊如圖1所示，其中核心板CPU為AT91SAM9260芯片，與普通51單片機相比具有開發方便、代碼高效的優點，其主頻為200MHz，數據位32位，達到了一個微處理器的水平，目前ARM單片機廣泛應用在嵌入式系統的開發。顯示屏采用7寸大彩屏，顯示范圍廣，通過編程實現后人機界面友好。

ARM單片機自帶linux系統內核，因此必須采用linux系統下的程序編譯器，本文通過在windows系統安裝虛擬機，調用虛擬機的linux系統編譯工具進行交互式程序開發。核心板的通信程序設計分兩部分，一是與電池巡檢儀通信的程序，二是與放電試驗儀通信的程序。其程序流程圖如圖2和圖3所示。

電池巡檢儀通信程序是一個無限循環程序，核心板通電啟動后程序就持續與巡檢儀進行通信，以獲取巡檢儀的單體電壓數據，數據正確后寫入內存供放電儀通信程序調取，同時將數據顯示在顯示屏上。

放電試驗儀通信程序也是一個無限循環程序，在核心板通電啟動后程序進行自檢，并等待數據讀取，如果數據讀取成功，則發送到放電儀，由放電裝置進行放電控制，若數據讀取不成功則程序返回并進行第二輪數據讀取。

放電試驗步驟較為簡單，接線完成后即可開始，因此放電開始則程序自動進行數據的讀取，無需人工干預，本文所提出的蓄電池單體電壓數據轉換程序兼容目前變電站內大部分廠家的蓄電池巡檢裝置，經試驗可以滿足放電儀數據讀取的功能，結果達到了預期。

3 總結推廣

清遠供電局目前運行的110kV及以上電壓等級變電站超過40個，大部分變電站的蓄電池組運行時間達六年以上，按規定需要每年進行一次核容試驗。采用本文所設計的方法可以大大降低蓄電池單體電壓接線的接線時間，并降低人身低壓觸電的風險，同時設計簡單，性價比高，適合在各個單位推廣。

參考文獻

[1] Q/CSG1203003-2013.變電站直流電源系統技術規范[S].

[2] 弓雷.ARM嵌入式Linux系統開發詳解[M].北京：清華大學出版社，2010.

[3] 廖日坤.ARM嵌入式應用開發技術白金手冊[M].北京：中國電力出版社，2005.