蓄电池监控系统的研究

摘 要 蓄电池作为电信领域后备电源系统的重要组成部分，起着储备电能、应付电网异常和特殊工作情况、维护电信系统正常运转的关键作用。本系统能有效监控电池，避免蓄电池烧坏、爆炸、电池故障；保证直流系统所需要的电能，确保重要负载能够在市电断电的情况下运行正常；从而延长蓄电池寿命。

关键词 蓄电池 监控系统

一、蓄电池的应用

后备蓄电池主要应用于UPS系统和通信系统中，当市电停电的时候能够继续为重要负载提供能量。蓄电池广泛的应用于以下系统当中：大型数据系统公用电话网络系统、无线通信系统、航空系统、轨道牵引系统、变电站应急火灾安全系统等等。典型的应用如下：

图1 蓄电池的典型应用

二、本监控系统的主要功能

（一）池监测具有过压、欠压和差压报警功能，能准确查找故障电池。

（二）采用电力部标准通讯协议，可方便地与电力自动化系统对接，实现电池系统自动巡检。

（三）故障信息提供多组继电器常开触点输出。

（四）电池异常时提供LCD、LED以及蜂鸣器声光告警。

（五）有实时时钟显示。

（六）有对多组并联电池同时进行监控的能力，扩展性强，接口简单。

（七）有良好的用户信息交互接口 ，实时更新显示系统监控的参数、历史记录、系统信息等。

三、监控系统主要模块设计

（一）监控单元功能设计。

1.监控器。

电池欠压：当电池达到欠压点时蜂鸣器缓鸣，每5S鸣叫一次，用户确认取消告警，面板电压异常指示灯亮。

欠压条件：当电池组总电压小于设置欠压值时进行欠压告警。

电池过压：当电池达到过压点时蜂鸣器缓鸣，每5S鸣叫一次，用户确认取消告警，面板电压异常指示灯亮。

过压条件：当电池组总电压大于设置过压值时进行过压告警。

单节异常：当发现电池单节异常(差压过大)时，蜂鸣器每2S告警一次，用户确认取消告警，面板故障灯亮。

异常条件：当单节电压与单节平均电压相比，差值大于设置差压值时进行单体异常告警。

温度异常：当发现电池温度过高或过低，蜂鸣器每5S告警一次，用户确认信息取消告警面板温度异常指示灯亮。

异常条件：当出现某节温度检测超过40度或低于15度时进行温度异常告警，当所有电池单元温度检测低于37度或高于18度恢复正常。

（二）电池监测单元。

输入低压：当所监控单节电池电压低压10.2±0.3V时，关断监测单元电源，所有指示灯

均不亮，当电池电压恢复至11.0±0.3V(接有电流霍尔的1＃单元为11.3±0.3V)时监测单元重新工作。第一次上电当电池电压大于10.2±0.3V小于11.0±0.3时可通过集中监控器遥控开机使得电池监测单元工作。

电池异常：集中监控器通过数据分析得出单节电池异常，此时电池异常灯亮，当此单元电压恢复正常时电池异常灯灭。

通讯异常：当所监控单元与集中监控器通讯异常时，通讯异常灯亮，通讯恢复正常时通讯异常灯灭。

工作正常：当电池监测单元未出现前面异常情况，工作正常灯亮。

四、监控系统的工作原理及功能模块设计

AVR单片机通过采样电路，获得单个电池的电压，放电电流和温度的采样值，经过必要的信号调理电路后，直接接到单片机的A/D转换口。单片机获得这些值后，通过相关的算法即可得到此时电池的运行状况，给出相应的告警。同时利用单片机的两个串口，一个接收相关信息帧，判断此帧是否是自己的。如果是，做相关处理；不是，通过另一个串口传递。同时加上液晶和必要的按键，采集到的数据自我存储，故也可单独使用来监测单个电池。整个监控系统功能框图如下所示：

图2 监控系统动能框图

五、总结

本论文设计的UPS电源监控系统广泛应用于UPS电源模块，对保障系统正常工作起到关键性作用，UPS电源设备只能对电池组整体输出电压和电流进行测量，对于单块电池不能在线检测，而电池组的失效又往往是从单块电池失效开始的一种恶性循环，尤其对使用时间较长但又不超过使用期限的电池组，单纯依靠维护人员的日常维护是很难发现问题的。因此，对于单体电池的运行参数实行智能在线检测，及时发现问题，就变得极为重要。

参考文献:

[1]丁化成,耿德根,李君凯.AVR单片机应用设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.

[2]邹应全,51系列单片机原理与实验教程[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007. （编辑 郑云东）