蓄电池在线监测系统汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇蓄电池在线监测系统范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

一、引言

在电力变电站、电信机房、移动基站还是在UPS系统中，蓄电池组是重要的储能设备，它可保证通信设备及动力设备的不间断供电。但如果不能妥善地管理使用蓄电池组，发生过充电、过放电及电池老化等现象，都会导致电池损坏或电池容量急剧下降，从而影响设备的正常供电。电池组的巡回检测，对于维护通信系统设备的正常运转具有十分重要的意义。

二、蓄电池在线监测系统概述

随着近年来我国电力和电信事业的快速发展，变电站和蓄电池组的数量每年以超过10%的速度增长，同时变电站与供电公司管理单位的距离越来越远，因此如何管理和及时维护蓄电池组已成为电力和电信系统的棘手问题。一种新型的基于移动公网传输的蓄电池组远程在线监测系统，在满足蓄电池组日常运行维护要求的同时，大大提高了运行维护的质量和效率。

三、蓄电池在线监测系统意义

如何管理和及时维护蓄电池组已经成为我们工作中进场要面对的问题，首先，我们要对蓄电池在线监测系统意义给予一定的探讨。①组网简单，维护简单、快捷、安全、可靠，提高直流系统的安全性和可靠性系统时刻监测着每节蓄电池的内阻、电压、充放电电流、温度等参数，时刻判断电池的状况，维护管理人员随时随地可以在计算机上看到蓄电池的各项数据，全面掌握蓄电池的状况。一旦有危险隐患出现，系统将以声光形式发出预警，提醒维护管理人员及时处理，避免事故的发生，极大地提高了供电系统的安全性和可靠性。②延长蓄电池的使用寿命，蓄电池在线监测系统的投入使用，减小了因个别蓄电池劣化而造成整组蓄电池损坏的可能，相应延长了蓄电池的使用寿命。③节约成本，蓄电池在线监测系统的投入使用，维护管理人员可以随时随地掌握各变电站蓄电池的状态，大大减少了现场检测工作量，人工费用和车辆费用大大减少。④减少人员伤害事故，蓄电池在线监测系统的投入使用，使蓄电池参数的检测可以自动完成，不用人工到现场测量和接线，减少了人员伤害事故的可能性，同时也避免了由于现场由于检测造成设备损坏的可能性。⑤社会经济效益，通过使用蓄电池在线监测，蓄电池的检测可以自动并且高效准确的完成，将给社会带来很大的经济效益。

同时蓄电池在线监测系统可以帮助实现电压测量、电流测量、电池环境温度监测以及远程数据通讯，这些对整个工程将有很大的意义。①电压测量，对于损坏的单体电池，充电时通常表现为电压过高或过低，严重影响整组电池的容量及寿命，蓄电池在线监测系统可以监测4-24节单体电池电压，并适用于不同电压类型的蓄电池。②电流测量，充放电电流测量：监测电池组的充放电电流，根据充放电电流的大小可准确判断故障。③电池环境温度监测，电池浮充电压随环境温度变化应进行温度补偿，因此，监测电池房环境温度对于合理调节浮充电压具有参考意义。④远程数据通讯，配备MODEM完成远程通信，所有数据可在远端监控中心软件上，显示并记录，绘成曲线或打印形成报表。可实现多台主机与监控中心相联，组成监测网络，监控中心上可显示多组电池参数。最多可挂接999台电池监测主机，也可以根据要求定制。

四、蓄电池在线监测系统功能与实现

这一部分将对蓄电池在线监测系统功能与实现进行详细的论述：第一、蓄电池状况时刻全面掌握：系统时刻监测着每节蓄电池的内阻、电压、充放电电流、温度等参数，时刻判断电池的状况，维护管理人员随时随地可以在计算机上看到蓄电池的各项数据，全面掌握蓄电池的状况。第二、危险提前预警功能：时刻判断电池的状况，一旦有危险隐患出现，系统将以声光形式发出预警，提醒维护管理人员及时处理，避免事故的发生。第三，管理决策功能：利用其功能强大的管理数据库，可以实现对蓄电池状态随时随地进行查询统计，帮助管理者极大地提高了管理效率和决策质量。第四，蓄电池内阻检测功能：系统可设定对全部蓄电池的单体内阻的自动定时或人工命令随时检测全部蓄电池的单体电池内阻。第五、充放电过程全过程记录功能：可以对蓄电池组自动均充过程、放电过程、及核容过程进行过程记录。电池监测仪自动进行容量测试。可测试各电池和电池组和放电容量和充电容量。可以在远程观察充电和放电过程。可配合每年的核容放电，全过程监测放电时电池组电压和放电电流以及各电池的电压变化。

蓄电池监测系统的系统整体框架图如图1所示，蓄电池监测系统包括两个部分，一是蓄电池组在线监测系统终端，负责实现现场蓄电池组实时数据采集和传输；二蓄电池组在线监测系统的中心软件，实现远程实时数据的管理和分析，在运行监测状态下，对每节电池电压、电池组充放电电流、温度进行判断，对超出设定的电压，温度阀值的电池予以报警。

蓄电池在线监测系统的实时监测界面如图2所示，主界面采用基于简易GIS(地理信息系统)的管理方式，有如下特色：简洁性：界面简洁，没有繁琐的数据堆积；操作简洁，甚至不需要操作即可了解电池组的运行状况。当监测的电池组数量较多时候，本系统采用的管理方式相对于树状的资源管理器操作更加简洁。一览性：在每一级的监测界面中，不需要繁琐的点击查询就可以总览所有电池组的运行状况。直观性：采用图例，，，标识电池组的运行状况，不需要查询详细数据就可以了解当前电池组的运行状况。定位性：迅速定位有报警信息的电池组，方便工作人员的管理。实时性：实时监控模块可以监测电池组总电流、总电压、正负极温度、各节电池的单体电压、单体内阻、单体电压最大、最小的电池编号及相应电压。

蓄电池在线监测系统的主要技术参数有：主要技术参数，工作电压、功率、通信方式、温度测量、适用电压、系统容量、端电压和电池组总电压测量、总电流测量、平均无故障时间以及工作温度范围，表一为一蓄电池在线监测系统的各个参数的典型值。

五、结束语

本文通过对蓄电池在线监测系统的意义、功能以及实现方面进行了详细的探讨，让大家对其有一定的了解。

参考文献

[1]徐丽华.基于PWM技术的蓄电池充放电装置的研究[D].2005.

[2]张明莲.韩固勇.赵徐成.王慧.一种充电设备整流电路新型控制策略的研究[J].现代电子技术2010,33(22).

[3]赵尊群,丁海峰,辛伊波.一种单片机控制的大功率充电装置[J].自动化与仪器仪表,2007(4).

篇（2）

中图分类号：TN87-34 

文献标识码：A 

文章编号：1004-373X(2011)09-0133-03 

 

Forcecontrol-based On-line Monitoring System for VRLA Battery 

BAO Tian-yue,LIU Su-juan 

(Qinhuangdao Branch of Northeast Petroleum University,Qinhuangdao 066004,China) 

Abstract： VRLA battery as stand-by power has been widely used in many power-supply systems. The accidents usually happened due to the battery in the DC power supply because of lacking necessary monitoring tools and without accurate monitoring method in daily monitoring. An effective battery on-line monitoring program is designed,the battery voltage,resistance and other parameters can be controlled by forcecontrol software for realizing accurate monitoring and performance prediction of VRLA battery. 

Keywords： VRLA; on-line monitoring; computer; data acquisition 

 

0 引 言 

目前，电能存储和使用主要靠蓄电池完成，而阀控铅酸蓄电池(VRLAB)因其密封性好、对环境无污染、易于维护等优点被广泛使用［1］。但是由于各种原因时常会出现蓄电池使用寿命远远低于额定时间的情况，甚至出现直流电源事故［2-4］。 

为了给VRLA蓄电池组的检测提供一个安全可靠的监测平台，将传统的分离式检测过程有机地结合起来，构成一个便捷、智能型自动监测网络［5］，实现对VRLA蓄电池组及其单节电池电压和内阻进行实时检测，并能有效判断蓄电池组容量和性能。现拟采用电压采集模块、内阻采集模块和组态软件组成实时数据采集网络系统，对VRLA蓄电池组的使用进行监控，确保电池组的长时间有效工作。 

1 系统功能 

VRLA分布式计算机数据监测系统是为阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)的运行管理设计的，用于在线监测蓄电池组的运行状况，报告电池组总电压、充放电电流、电池容量、单电池电压和内阻，通过计算机网络提供现场运行数据，实现集中监控管理。 

2 系统组成 

系统由现场监测机组和数据集中监控管理服务器构成。 

现场监测机组可由多台计算机构成分布式采集网络，完成对不同蓄电池组的监测管理，采集电池组的电压、电流，计算电池容量。通过计算机的RS 232串口，将采集的单电池电压和内阻传输到计算机中，实时显示电池数据，存储数据，查询数据，并智能分析数据。 

数据集中监控管理服务器通过计算机网络完成对各现场监控机的数据集中存储、管理和数据网络。各类结构(C/S或B/S结构)终端客户可以通过网络访问和查询数据。 

3 软件设计 

组态软件是数据采集与控制的专用软件，能以灵活多样的组态方式提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的关键模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持硬件厂家生产的各种计算机和硬件设备与高可靠性的工控计算机和网络系统结合［6-8］。可向整个监控系统提供软硬件的全部接口，进行系统集成。 

力控软件是运行在Windows 98/NT/2000/XP操作系统上的监控组态软件，主要包括工程管理器、人机界面VIEW、实时数据库DB、I/O驱动程序以及各种网络服务组件等［9］。 

3.1 软件组成及功能 

VRLA在线监测系统软件的主要功能如下： 

(1) 实时显示电池组总电压、充放电流、电池剩余容量； 

(2) 自动控制单电池电压、内阻巡检，并实时显示数值； 

(3) 显示电池组总电压和充放电流的实时趋势曲线； 

(4) 可查询单片机电压和内阻历史数据及报表； 

(5) 可设置电池组容量值和内阻巡检周期值； 

(6) 可手动启动内阻巡检。 

3.2 软件实现 

主控界面如图1所示，分别显示电池组总电压、采样电流、剩余电量和累积电量，也可以设置当前电池组的电池额定容量，并预测剩余电量。实时趋势曲线体现充放电过程中总电压与充放电流之间的相互关系。 

图1 系统主控界面图 

图2为单电池采样界面，分别显示18节电池的单电池电压值和内阻值。单电池电压巡检过程采用实时采样方式，采样时间间隔为50 ms。因为电池的内阻在短时间内变化较小，尤其在充电过程中，因此，电池内阻巡检采用两种方式：周期采样方式和手动采样方式。通过点击“内阻监测”选项，在内阻参数设置中填写采集周期时间，系统将按此设定值周期循环巡检，或者点击“立即采样”按钮实现手动巡检。 

通过内阻的监测可以对电池的性能进行可靠预测，并通过组态软件实现及时报警，以免出现事故。 

3.3 部分程序设计 

3.3.1 单电池内阻的定时采样设计 

内阻是考核电池性能的一种相当可靠的方法，通过电池内阻可以预测其放电性能。为了能够有效地测量内阻值,采用计算机自动周期巡检和手动巡检相结合的方法，既可以实现巡检的自动化，又可以根据用户需要实时查看。具体程序如下： 

IF ResisDFlag==1 THEN //判断是否进入手动状态 

IF DelayTimeForRDetect>0 THEN //对查询时间周期进行监控 

DelayTimeForRDetect=DelayTimeForRDetect-1; 

#ResistanceDetectSet.#Text20.Text=″内阻巡检中…″; 

strPrecentage=IntToStr((120-DelayTimeForRDetect)*100/120,10); 

#ResistanceDetectSet.#Text23.Text=strPrecentage+″%″; 

ELSE 

ResisDFlag=0; 

… 

HideWindow(″ResistanceDetectSet″); 

ENDIF 

ENDIF 

图2 单电池采样界面图 

3.3.2 剩余容量的预测计算 

电池组剩余容量使监测可以有效地实现电池管理，及时对电池进行充电操作，提高电池组的使用寿命［10］。剩余容量计算采用连续系统离散化方法，对采样周期离散处理后得：

F(t)=∫?∞0f(t)dt ≈f(t)∑∞k=0δ(t－kT)•T 

由上式可知F(t)为实际采样后的累积量，近似为离散信号f(t)∑∞k=0δ(t－kT)与采样时间周期T的乘积。按此公式，剩余容量的计算程序如下： 

IF TotleDC_C.pv<-0.7 && TotleDC_C.pv>0.7 THEN //判断电流是否零点漂移 

IF Accumulation_E < Capacity_Battery THEN 

Accumulation_E=Accumulation_E-TotleDC_C.pv/3600;//充放电量累积计算 

ELSE 

Accumulation_E=Accumulation_E; 

ENDIF 

ENDIF 

Last_E=Accumulation_E*100/Capacity_Battery; //显示剩余电量百分比 

4 系统特点 

针对VRLA蓄电池组在EPS系统中的需求，监控软件主要有以下几个特点： 

信息共享功能 系统服务器从各远程采集站收集当前设备运行的实时数据，同时将数据通过局域网或广域网在网络中，使各个职能部门能够了解实时或历史的相关数据，实现信息的共享。 

强大的监测功能 在显示屏上以画面、报表、图像的形式动态显示VRLA电池组的运行状态和参数。显示界面上可显示当前监测数据，也可以显示历史数据，并通过颜色变化、百分比等手段增强画面的可视性。 

数据管理功能 数据管理功能包括：数据存档功能(系统对其从各个现场采集的各种电压和内阻等信息数据，按照其不同类型、名称、属性、时序等特征分类，建立必须的数据库)；数据显示功能(系统对采集到的各种数据，可按照不同形式进行显示，其显示方式为数据、动画、表格、图像、曲线等，并可以用颜色和符号表明数据的性质)；数据处理功能(系统对存放在数据库中的数据，可进行最大值、最小值、平均值等的运算处理，可根据需要生成各类报表、趋势曲线)；报表生成和打印功能(操作人员利用系统提供的实用程序，通过简单的人机对话，可完成报表的设计，并具有随时打印的功能)。 

远程控制功能 为了提高系统的反应速度，通过RS 485接口实现远程控制VRLA在线监测的巡检过程，如手动巡检单电池组内阻等操作。 

5 结 语 

通过本系统对VRLA蓄电池组的在线监测，克服了原来由人工检查测量不准确带来的各种问题。本系统能够有效把握VRLA蓄电池组的工作状态，监测蓄电池的后备使用状况。不仅能够实时在线监测电池电压和内阻，有效预测总电池组容量和单电池的性能，而且能够通过数据网络交互实现信息共享，提高了监测效率。本系统已经广泛应用于国家图书馆、首都机场等工程的EPS系统中。 

 

参考文献 

［1］刘险峰，倪洪权.蓄电池容量在线检测研究［J］.通信电源技术，2009，26(3)：51-54. 

［2］龙顺游，强锡富.阀控铅酸蓄电池劣化程度预测研究［J］.哈尔滨工业大学学报，2003，35(1)：118-121. 

［3］刘百芬，程海林.一种新型的蓄电池内阻测量方法的研究及实现［J］.仪表技术与传感器，2004(5)：49-50. 

［4］吴中明，吴昊.密封铅酸蓄电池容量快速测试技术难点分析［J］.通信电源技术，2006，23(1)：59-60，67. 

［5］陈馨，张聪，郑锦秀，等.大容量蓄电池内阻测量的虚拟仪器研制［J］.计算机测量与控制，2008，16(7)：1050-1052. 

［6］张运刚，宋小春，郭武强.工业组态技术与应用［M］.北京：人民邮电出版社，2009. 

［7］马国华.监控组态软件及其应用［M］.北京：清华大学出版社，2005. 

篇（3）

1 概述

蓄电池作为备用电源在供电系统中往往起着极其重要的作用，在交流电失电或其它事故状态下蓄电池组一旦出现问题，供电系统将面临瘫痪，造成设备停运及其它重大运行事故。近年随着阀控式密封铅酸蓄电池（以下简称阀控蓄电池）的广泛使用，加之使用环境及条件欠佳，因蓄电池提前失效而引发的事故时有发生。如何快捷有效地检测出早期失效电池并预测蓄电池性能变化趋势已成为电池运行管理的新课题。随着技术的发展，蓄电池在线监测这一新检测技术开始逐步得到运用。

arm9-lem传感器是专门为应用于蓄电池在线监测而做的蓄电池传感器。该传感器每只模块监测一块蓄电池，模块采用四线制设计，通过与蓄电池的正负极相连实现供电和测量，然后通过rj11接口（电话线接口）实现至多254个模块的相连，经由开放的串口协议通讯实现对整个蓄电池组的监测。该传感器可以直接测量单体蓄电池的阻抗、电压和表面温度（模块贴在电池表面）等。

2 蓄电池在线监测硬件平台的构成

蓄电池在线监测系统一方面需要完成在工业现场如变电站，数据中心等场合蓄电池参数的人机交互，方便用户在现场时观测蓄电池组整体电压，电流以及各单体电池的阻抗，电压和温度；另一方面需要提供网络接口，使用户在远端如中央控制室能够及时了解现场的情况；最后需增加gsm接口，一旦发生故障，可以用发短信或者打电话的方式通知到值班人员。因此有必要设计一台现场监测主机完成以上功能，与arm9-lem传感器sentinel模块相配实现整个蓄电池在线监测系统的构建。

（1）鉴于sentinel模块的独特设计，可以直接对蓄电池阻抗进行测试，因此系统毋须安装单独的放电模块。

（2）由于sentinel模块需要通过地址来识别，该地址是8位的，以上连接最多实现254块蓄电池的连接，对现场监控提出的要求至少有带有人机交互功能，网络功能，gsm发射功能，sbus总线通讯的功能以及a/d转换接口。

3 基于arm9的蓄电池在线监测主机

主机实质上是一个带有人机交互界面的嵌入式系统。拟采用arm9+操作系统的方式，选择atmel公司的at91sam9261作为系统的主控cpu。

3.1 核心板部分设计

核心板的设计框图如图1：

说明：

（1）由于at91sam9261采用dataflash的启动的方式只能工作在温度高于0℃低于70℃的范围，一旦温度低于0℃将无法启动。为了解决这个问题，只能使arm采用外部启动即nor flash启动的方式，因此需要选择启动模式为外部启动（bms=0），以达到工业现场的温度要求。

（2）norflash存储器芯片选择amd公司的am29lv160db，其容量为4m*16bit，用于存储boot程序，小型操作系统及小型应用程序。设计时采用字对齐方式，即芯片的a0地址线对应arm芯片的a1地址线。

3.2 扩展板部分设计

扩展板的设计框图如图2：

（1） spi flash芯片用于存储蓄电池传感器采得的数据。此处将芯片的写保护脚使用arm的一个i/o口管理起来，以防上电或者掉电时修改片内的数据。

（2）gsm模块采用西门子公司的tc35i模块，与扩展接口（连向arm新片）之间通过串口进行通讯，另外使用arm的一个i/o口控制igt管脚进行模块的激活。为了保证模块与sim卡之间通讯正常，他们之间的走线距离要尽量短。

（3）网卡接口芯片采用dm9000，数据包通过它传送至以太网直至上位机软件。同时使用网络协议可以实现远程固件升级，保证主机运行最新的应用软件。

（4）由于at91sam9261提供液晶数据接口，因此可以直接与lcd实现连接。

（5）触摸屏接口芯片采用专用芯片ads7843完成。

4 整机联调

在变电站对该系统进行了实验，使用2组蓄电池，每组分别有54节2v 300ah的蓄电池：

编写测试程序在系统内运行，每隔半小时对各蓄电池模块进行一次取数，然后将信息通过调试串口打印出来。下面为某次取数得到的结果：

# 1 battery ： 2.28v 24.29 404.9 uohm

# 2 battery ： 2.24v 24.08 362.1 uohm

>

# 3 battery ： 2.22v 24.29 426.1 uohm

# 4 battery ： 2.29v 24.29 350.1 uohm

# 5 battery ： 2.25v 24.29 381.8 uohm

以上每个电池的参数分别为电压、温度、阻抗。在未来的实际应用中，通过对这些参数的综合分析，可以得知每只蓄电池的健康状况；同时本实验也验证了该平台可以应用于蓄电池在线监测。

5 展望

基于arm9-lem传感器的蓄电池在线监测硬件平台不仅可以用于对蓄电池失效模型和监测算法甚至电池活化技术的研究，配套监测软件可以应用于各种需要监测蓄电池的实际场合，如电力、通信、石油、化工、铁路、煤炭等行业的直流电源系统以及ups系统的蓄电池在线监测，为蓄电池提供更安全的保护。

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中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-132-02

铅酸蓄电池自发明以来由于其可以大电流放电、有较高的可逆性、电动势较高、原材料来源丰富、制造工艺简便、性价比高等特点，广泛用作启动型铅酸蓄电池、固定型铅酸蓄电池、牵引型铅酸蓄电池等。但在使用和存放过程中由于多种原因致使蓄电池使用寿命缩短甚至失效。本文针对蓄电池叉车中的牵引型铅酸蓄电池开发了一套在线监测和维护系统，可有效监控蓄电池使用状况，并提供智能维护保养策略，对于延长电池使用寿命，节约资源和降低生产成本都大有裨益。

1 影响铅酸蓄电池使用寿命的因素

1.1 充电过程

不当充电是影响电池使用寿命的重要因素。目前常用的蓄电池充电方式主要有恒流型和恒压型，其充电电流或电压和充电时间可根据蓄电池类型、使用环境等因素预先设定，但在充电过程中由于对蓄电池的状态缺乏实时监控，因此不能对充电方案进行及时调整，往往无法达到最优充电效果而影响蓄电池使用寿命。

1.2 电解液密度

目前，很多装运机械中的铅酸蓄电池长期使用同一种密度的电解液，这不利于延长蓄电池使用寿命。不同的环境温度下电解液的密度有不同的要求，冬季时，电解液密度过低既不能保证有效的电容量，又可能冻裂外壳；夏季时，电解液密度过高会加快极板的腐蚀，缩短使用寿命。

1.3 电解液液面高度

蓄电池中的电解液维持一定的水平非常重要。因为电解液不仅用来导电，而且能将产生的热量从极板转移出去。电解液液面应高于隔板顶部10～20mm，过低会使极板而不再具有电化学活性，无法正常使用，从而降低电池寿命。

1.4 电池平衡性

装运机械中大多使用单体电池串联而成的电池组，在长期使用过程中可能由于各种因素导致电池组中各个单体电池之间产生不平衡性，电池组中性能较差的单体电池相对而言具有更高的过充电，更多的水损耗，甚至严重时在使用中会形成反电池效应，限制了整组电池的充放电，影响了电池组的使用性能和使用寿命。

1.5 电池长期存放

目前，国内以牵引型铅酸蓄电池作为能源的装运机械所占比例在不断上升。这类机械设备作业任务具有阶段性特点，当一次作业任务完成后，机械设备可能会长时间放置，在此期间如果对蓄电池组没有进行规范及时的充放电等维护操作，会使负极板放电产物硫酸铅微小颗粒变硬、晶体化，逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅晶体，造成蓄电池失效。

综合以上因素，蓄电池的维护保养是一项繁琐且专业性较强的工作。蓄电池的不当维护操作，极易导致蓄电池的过早损坏，若出现蓄电池过早硫化等严重故障甚至会导致其报废。因此需要研发一套智能铅酸蓄电池维护保养管理系统，使用计算机进行集中管理，分布式控制，由计算机实时监控蓄电池组的各种信息状态并且提供智能维护保养策略。

2 蓄电池监测与维护系统

2.1 系统硬件设计

蓄电池监测与维护系统硬件主要由监控终端、监控中心和远程控制机组成，如图1所示。监控终端使用CAN总线将各个节点连接起来，CAN总线的每个末端节点为一块数据采集控制模块，负责采集电池组的各种信息参数，送给监控终端上位机以供显示、存储和控制决策，同时，接受来自上位机的决策命令，控制充电机和放电机对电池组进行智能化充放电。而监控终端上位机则接入内部局域网与监控中心相连，实时监控得到的电池信息数据通过局域网上传到监控中心数据库服务器并保存。管理人员可以通过远程控制机访问监控中心管理系统查看电池信息数据并实现对监控终端的操作，进而实现对电池充放电机的远程控制。

（1）数据采集控制模块。

数据采集控制模块使用MCU为核心单元，通过MCU自身的多路AD采集获取电池组信息。由于电池组单体电池较多，故使用总线模拟开关切换各路信息分别进行采集，以扩展采集信息接口。CAN通讯接口模块负责与监控终端机通信，上传电池组的端电压、电流、电池温度、电池液位等信息，并且接受监控终端机的控制命令对充放电机进行控制。充电机及放电机的程控接口负责MCU与充电机及放电机通讯，控制充放电机对电池组充放电，如图2所示。

（2）监控终端机。

监控终端机负责所有电池组的充放电控制以及信息显示，监控终端机上的监控软件可以实时显示电池的各种信息，并且对于问题电池给出报警定位。监控终端机监控软件可以编辑设置电池组的充放电策略以及报警参数等，同时还可将收到的电池信息参数实时存入本地数据库同时上传到监控中心数据库。

（3）监控中心机。

监控中心机主要运行智能铅酸蓄电池监控管理软件系统。该系统负责电池监测数据的存储和管理，同时提供远程控制机和监控终端机的通信平台使管理人员可以通过局域网查看实时监测数据并调整充放电策略，监控中心是整个系统的核心管理平台。

2.2 系统软件设计

本系统软件主要包扩监控终端模块的监控软件、监控中心机运行的智能铅酸蓄电池监控管理软件和数据库软件。其中核心控制软件智能监控管理系统是基于技术开发的B/S模式Web应用程序，客户端采用浏览器方式访问，所有的应用程序都建立在服务器端，因此极易维护。同时利用 Ajax控件工具包为整个系统设计了完善的监测和控制界面并提供了强大的安全认证策略和控制授权机制。

3 结束语

在我国铅酸蓄电池使用量逐年增长的同时由于维护保养不当造成了蓄电池使用效率的过早下降甚至废弃，带来了电力、能源、资源的浪费和严重的环境污染。经实验证明铅酸蓄电池监测和维护系统能够有效地监控蓄电池的各种使用参数并提供科学合理的维护保养策略，从而延长电池的使用寿命，相信它的完善和推广将带来良好的经济和社会效益。

参考文献：

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摘要：针对目前直流蓄电池组核容放电测试效率低和人力资源成本高的现状，在已建设的蓄电池组在线监测装置基础上，提出变电站直流蓄电池组核容放电测试新方法。通过增加蓄电池组在线监测装置的核容放电功能，简化蓄电池组核容放电测试工作。项目提出了一个新的变电站直流蓄电池组核容放电测试思路和试验策略，基于蓄电池组监测系统，进行软硬件的二次开发，为实现变电站直流蓄电池组核容放电测试提供了较完善的解决方案。

关键词 ：直流蓄电池；核容放电；在线监测装置；解决方案

0引言

随着社会的进步和信息化、自动化程度的不断提高，人们对电力供应的依赖程度进一步加深，也就对供电系统的可靠性提出了更高的要求。在变电站中，蓄电池组作为备用电源在系统中起着极其重要的作用，在交流电失电或其他事故状态下，蓄电池组是负荷的唯一能源供给者，一旦出现问题，供电系统将面临瘫痪，造成设备停运及其他重大运行事故［1］。

蓄电池组正常处于浮充电状态，长期浮充电将造成极板硫化、失水等，导致性能下降。因而，蓄电池组的维护极为重要，不仅有利于蓄电池容量的恢复和保持，还可以延长蓄电池使用寿命［2］。但现有的蓄电池组维护方法因工作成员的水平差异、维护设备使用不当等存在很多不规范之处，故简单化、标准化蓄电池组维护工作迫在眉睫。

本项目在变电站内已建设的蓄电池组在线监测装置基础上，提出变电站直流蓄电池组核容放电测试新方法，通过增加蓄电池组在线监测装置核容放电模块，进行开发试验，以满足蓄电池组核容放电测试工作。

1作业现状

目前变电站内很多直流蓄电池组进入老化阶段，依据检验规程，运行超过5年的直流蓄电池组需要每年进行一次核容放电测试，不满5年的直流蓄电池组需要每2年进行一次核容放电测试［3-4］，一个变电站两组直流蓄电池组核容放电测试采用常规方法需要5天（一周）完成。

以佛山供电局变电管理三所为例，该所管辖范围内共有各电压等级变电站62座，现变电站直流系统全部采用双重化配置，即该所共有蓄电池组124组，据完整统计，运行超过5年有66组，不满5年有58组，可知平均每年需核容放电的蓄电池组有66+58/2=95组，按每周同时有2组人员进行核容放电测试工作计算，共需耗时95÷2÷2÷4≈6个月才能完成。

现有核容放电测试仪器主要分为3类：

第一类核容放电测试仪笨重、接线简单，只能显示蓄电池组端电压，不能实时监测单体蓄电池电压，放电期间需多次用其他仪表测试单体蓄电池内阻和电压，放电风险高。

第二类核容放电测试仪笨重、接线较复杂，无线模块易损坏，能实时显示蓄电池组端电压及单体蓄电池电压，不能显示单体蓄电池内阻，放电期间需多次用其他仪表测试单体蓄电池内阻，放电风险高。

第三类核容放电测试仪非常笨重、接线复杂，接线耗时久且易接错线，能实时显示整组蓄电池组端电压及单体蓄电池电压，不能显示单体蓄电池内阻，放电期间需多次用其他仪表测试单体蓄电池内阻，放电风险高。

日常作业中，使用以上3种核容放电测试仪器中任何一种都至少需要3人同时进行工作，因此工作量非常大。

2新方法平台及基于平台的二次开发

DJX8.0系列智能蓄电池组监测系统，适用于各种蓄电池组的性能监测。该系统的主要特点有：微机控制，现场操作灵活简便；自动化程度高，可在线监测单体电池的内阻、电压，蓄电池组端电压、充放电电流和温度；综合测量判定电池性能及其变化趋势，对失效电池予以显示和报警，并对电池进行有效的活化维护。

该系统具有网络通讯功能，通过远程服务器经以太网可对各变电站的蓄电池组监测系统进行实时监控与数据管理，实现遥测、遥信、遥控，使蓄电池得到及时的维护，保证直流系统的安全运行，提高供电系统的可靠性。

该系统采用Davinci平台，具有64M数据内存空间，可检测电池数≤400节×4组，触摸屏设计，具有很好的人机界面。在硬件平台及软件设计方面都有很大的利用空间。因此，本项目尝试在该平台的基础上增加蓄电池组核容放电测试功能模块，不仅实现DJX8.0系列智能蓄电池组监测系统的最大化应用，还为蓄电池组的安全稳定运行提供可靠保障，更是为节约人力资源及维护成本提出一种新的思路。

如图1所示，在原有蓄电池组监测系统软硬件的基础上，首先增加硬件部分：放电模块及放电空开，满足蓄电池组核容放电测试要求；然后编写相应的软件程序，如图2所示，通过对蓄电池核容放电原理的深入分析，建立相应的数学模型，实现硬件部分的灵活控制及良好的蓄电池放电曲线。

3新方法的实施与应用

首先收集各个变电站的直流系统数据，主要包括直流系统电压等级、单体蓄电池电压、蓄电池节数等，根据直流系统维护要求确定核容放电模型。

然后建立一个简单的系统模型（图3），并根据变电站内实际情况设计接线图（图4），在原有蓄电池在线监测系统基础上增加本项目所需硬件部分。

最后根据系统模型在原有蓄电池在线监测程序基础上进行二次开发，增加核容放电测试功能，并选点进行安装测试。本项目在佛山局220 kV后龙站进行首次安装测试，测试放电曲线如图5、图6所示。

通过对比新旧核容放电测试方法的测试结果可知，第一次测试结果符合要求。随后又对变电管理三所220 kV鹅村站、110 kV更楼站、110 kV合水站进行安装测试，测试结果均满足要求。

4结论

至此，通过4座变电站的安装测试可知本项目具备良好的可行性，并且对比新旧测试方法（表1），新核容放电测试方法有很多优势，也达到了本项目的出发点——使定检方法简便化、标准化、自动化，保证定检项目的完整性，同时避免由于工作人员水平差异造成人为的试验漏项、误判断等情况。

本项目提出的变电站直流蓄电池组核容放电测试新方法，为变电站直流蓄电池组核容放电工作标准化的推广应用提供了一套可行的具体解决方案和现场实践指导，适用于所有电压等级变电站的直流蓄电池组核容放电测试工作。创新提出一个变电站直流蓄电池组核容放电试验新思路和新策略，并通过现场试验验证其可操作性，具有很好的推广应用价值。

［

参考文献］

［1］杭州高特电子设备有限公司.智能蓄电池组监测系统用户手册V8.0［Z］.

［2］中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T724—2000电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程［S］.北京：中国电力出版社，2001.

［3］国家电网公司.直流电源系统运行规范［S］.北京：中国电力出版社，2006.

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中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0066-01

在一体化的变电站交直流在线监测技术之前，电力系统的在线监测主要运用充电机状态在线监测系统和独立的蓄电池组在线监测系统等，这些系统既不能很好地利用充电机性能分析技术和直流馈线的在线监测技术，也缺乏成熟的不间断电源系统和交流系统，而一体化的变电站交直流在线监测技术把以上的技术和系统进行了有效的融合，形成了一个分层分布式一体化的监控平台，实现了变电站交直流电源设备的一体化在线监测。该文首先分析了变电站交直流电源设备在线监测系统的功能，然后结合具体的实际的情况来论述交直流电源设备在线监测系统的应用，通过进一步的观察和分析，笔者认为该系统运行可靠、效率高、维护方便，具有很高的应用价值。

1 变电站交直流电源设备在线监测系统的功能

建立一致的通信规约是变电站交直流电源设备在线监测系统所有功能得到实现的基础，只有这样才能实现对交流系统、UPS系统、充电机、蓄电池组等设备的监控[1]，保证及时获得设备运行的实时和历史信息和数据。

其主要功能有：

（1）数据查询。对历史数据的查询和分析可以通过表格数字、图表曲线实现。

（2）实时监控。除了具有告警确认和处理功能外，数字、图形和曲线还能真实客观地反应设备的实时运行状态，并能监控设备的实时遥测和遥信数据、实时告警、厂（站）实时告警。

（3）日志服务。记录用户登录的操作和用户维护的系统应用设备并生成不同类别的日志，通过日志可以实现分时段查询。

（4）充电机性能分析。通过对实时显示的充电机环境温度、电流和电压的分析和计算，能很方便地得到稳流精度、均流系数和稳压精度等，再结合性能分析模型对这些数据和信息进行验证，形成最终的性能分析结果。

（5）报表管理。可以通过上传报表模板来改变报表内容格式，设定报表计划，输出报表文档，自动生成报表。

（6）系统设置。图模库一体化技术的编辑功能强大，能轻松实现绘制、修改接线图，添加、删除厂（站）及设备，修改关联设备遥测、遥信数据。

（7）实时通信。图形能清晰地反映当前厂（站）通信链路状态。

（8）录波浏览。具有在线浏览录波曲线，下载录波文件的功能。

（9）专家分析。根据对蓄电池组单体内阻、组温度、单体电压和组电压的分析结果，制定蓄电池性能分析报告并提出维护建议。

（10）直流馈线环网告警。通过警示灯和弹出窗口等方式对电源环网和控制保护环网的异状态进行实时告警。

（11）用户管理。通过对用户操作权限和厂（站）权限进行管理和分配，减轻管理数据的压力。

（12）参数管理。维护并管理系统应用的基础信息数据，包括运行参数、数据采集保存周期、设备台帐数据、遥测越限告警值。

2 变电站交直流电源设备在线监测系统的实际应用

为了方便研究和论述，我们以某电网公司供电局为例，来探讨变电站交直流电源设备在线监测系统的实际应用，该供电局的平台配置如图1所示。

其中，MIS是management information system的缩写，中文意思是管理信息系统。

该供电局充分利用调度通信资源，通过变电站内的保信系统的信道对交直流电源系统的运行监测信息进行收集和上传，接着经由物理隔离装置传送至安全区的调度Web服务器。在根据调度Web服务器上的数据建立相应的管理系统。而起配置的1台Web服务器和1台应用服务器，使得变电站交直流电源设备的在线监测和系统的功能更加齐全。

通过ACE/TAO软件该系统建立了实时数据总线，利用Visual 建立Web子系统，采用Qt软件作为人机界面开发工具。而B/S配置界面的应用，使得配置和维护更加的方便[2]。该系统安装于110 kV的变电站上，已安全可靠地运行了四年，在这期间系统很少出现故障，只需要进行日常的维护就能满足工作的需要，很好地实现了交直流电源设备的在线监测、诊断和告警。该交直流在线监测系统通过丰富的图表实现了对交直流设备的远程监控，并能直观地反映设备的运行状况。系统具有定值出错告警、馈线断路器跳闸告警、直流馈线环网智能告警、充电机高级诊断等功能，这些功能使得设备检修更加的简单，减少排查故障所花费的时间，保证能及时发现电源设备缺陷及缺陷点，使得交直流电源设备一直处于良好的工作状态。该系统还能在线对蓄电池内阻进行测试并自动生成蓄电池性能分析报告，极大地方便了工作人员对电源设备维护，节省了测试蓄电池电压及内阻的时间所花费的时间，减少了用工成本。并且，变电站交直流在线监测系统所具有的数据查询、用户管理、报表管理、实时通信、参数管理、录波浏览和系统设置等人性化功能缓解了巡视和维护人员的工作强度，提高了维护的工作效率。

3 结语

总之，建立统一的交直流电源设备在线监测系统平台，整合量表配置、组网和后台画面等技术，在引进智能分析、诊断和预警等高级应用功能同时，也要及时完善信息收集、通信标准，只有这样才能继续推动交直流电源设备在线监测技术向前发展。

篇（7）

中图分类号：TP311 文献标识码：A

收录时间：2014年5月12日

一、引言

随着信息化社会的发展，能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的UPS已广泛地应用于各个业务环节，UPS可以在市电突然中断时还能持续一定时间给各设备供电，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据，其重要性随着信息应用重要性的日益提高而更加突显出来。

作为UPS系统重要组成部分的单体蓄电池组，其性能决定了UPS性能，要了解电池性能状况需实时跟踪蓄电池的变化特性，蓄电池监控设备是用来通过采集并分析电池特性数据，实现对电池进行有效的管理，其中电池特性数据的管理方式是决定系统性能的重要因素。传统的UPS蓄电池在线监控设备中对采集的数据沿用的是早期数据管理，直接将数据存放在文件系统。由于简单的文件系统存在一些缺点，比如数据与程序独立性差；数据共享性差，冗余大；产品后续功能扩展差等问题导致系统性能低下。因此，蓄电池监控系统的数据管理水平的提高是系统设计的一个重要目标。

基于此，本文提出一种有效解决方案：在蓄电池监控系统主机中嵌入SQLite数据库管理系统，主机实时采集的蓄电池各项特性参数管理工作交于SQLite数据库完成，程序和数据间相互独立，数据库管理系统提供应用程序和数据间的接口管理。本文第2节对相关知识进行介绍；第3节介绍设计方案的开发平台，系统架构及实现方法；第4节给出方案结果验证；第5节对方案进行总结。

二、相关知识

SQLite是一种开放源码的超轻量级嵌入式数据库引擎，SQLite很小巧编译后的SQLite3.0的动态链接库只占用几百K的空间，管理的数据量可达2TB，提供B-Tree存储数据模式，数据以ASCII码形式存储，支持SQL快速查询，具有小、快、稳定、免费特点。

SQLite支持跨平台，操作简单，提供Windows/Linux/Unix等各种操作系统接口，同时能够跟很多程序语言相结合，比如Tcl、PHP、Java等。同Mysql、PostgreSQL世界著名的开源数据库管理系统相比，它的处理速度甚至比他们还快。

三、方案设计

（一）方案平台。产品硬件开发平台使用了内核为32位工业级品质的CPU ARM9系列AT91SAM9260，200MHZ主频，32MB系统内存，32MB FLASH存储器。基于这个硬件平台预装了微软的Windows CE5.0操作系统，Windows CE操作系统是当前市场上最流行的实时多任务操作系统之一，微软针对CE的应用开发提供了相应的SDK开发包，包括各种接口驱动程序API，以及推出一系列完善的开发工具，用户可在此基础上方便、快速的开发出各种工控产品。

（二）蓄电池在线监控系统架构。系统由在线监测主机、单体电池传感器模块（以下简称传感器模块）、信号转接器组成。蓄电池在线监控系统原理示意图如图1所示，其中传感器模块是一种电子数字传感器，直接连接到单体电池组上，用于测量连接的单体电池组电压，温度及阻抗。模块之间通过标准通信线与在线监测主机以RS485或RS232通信方式进行数据交换。监控主机端通过液晶显示屏来监测参数和设定报警阀值及通信参数。同时主机通过TCP/IP网络或者RS485接口，将采集的数据和告警事件信息实时上传给后台管理系统。（图1）

（三）软件设计流程。系统整个实现流程为：在线监测主机通过RS485或RS232端口定期向传感器模块发送测量单节电池的电压、电流、内阻和温度等电池参数的命令，然后等待接收传感器发回采集的特性数据，这些接收的特性数据一方面用于刷新监控主机的实时数据界面；另一方面被交给SQLite数据库管理系统，保存到嵌入在本机设备中的数据库，系统组成如图2所示。（图2）

此外，用户通过主机界面接口从SQLite数据库中提取电池的历史特征参数，显示到主机的历史数据界面进行查询，主机端具有的智能分析功能可以根据设定的报警阀值自动判断电池的性能，发出告警信息。主机端采集的数据同时发给后台管理系统，通过后台管理界面进行远程集中监控系统，完成电池特性数据查询，性能分析等处理工作。

（四）SQLite嵌入数据库实现。SQLite 3.0提供了丰富的API接口函数，但简单的程序仍然使用三个函数就可以完成： sqlite3_open（）， sqlite3_exec（），和sqlite3_close（），其中int sqlite3_open（）是打开指定的数据库，如果数据库不存在，sqlite会自动建立它。如果它存在，就尝试把它当数据库文件来打开；int sqlite3_close（）是关闭数据库，一个数据库开启后，结尾时不要忘了用这个函数关闭数据库；sqlite3_exec（）是使用回调来执行select操作。下面简单介绍蓄电池监控系统中嵌入SQLite数据库过程。

第一步：将编译好的sqlite3.lib，sqlite3.h，sqlite3.dll添加到项目工程文件夹中。

第二步：应用程序中加入头文件：

#include "sqlite3.h"

#pragma comment（lib，"sqlite3.lib"）

第三步：程序中调用API函数，实现数据库的创建，打开，查询，关闭等操作。

第四步：编译运行项目，系统文件中将生成保存电池的特性参数的数据库文件*.db3。

四、结果分析验证

使用SQLite数据库图形化管理工具将数据库文件导入到图形界面中，用户可以查询实时监测的电池各项特性参数，视图效果如图3和图4。（图3、图4）

图3是蓄电池电压-温度数据表，记录了电池所在组号、节号，及被蓄电池传感器模块采集的电压、温度、内阻值和该数据采集的时间点。图4是蓄电池告警事件数据表，保存的是被系统监测到的告警事件及事件发生的时间点信息。

依据上述结果图表中得出结论：系统监测到的参数都交由SQLite数据库管理，解决了程序独立性差的问题；数据库中的所有数据都是唯一有效地数据，不存在多余或重复的数据；依据两个基本表的关联操作能导出局部关系视图，方便产品的功能扩展。

五、总结

本文提出UPS蓄电池在线监测系统中嵌入SQLite数据库管理系统的方案，详细介绍了系统架构原理和实现流程，依据实验数据说明了将SQLite数据库管理系统嵌入蓄电池在线监测系统中，能有效地提高电池特性参数管理的可靠性。

主要参考文献：

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.065

1 引言

众所周知，水是生命之源，所有生物均离不开水，从而可以看出，水质的好坏将直接影响到人和动植物的生存。

目前，随着水污染越来越严重，人们越来越重视水的安全，特别是饮用水。对于水质的好坏，基本采用水质探测器对水质进行检测，而现有的水质检测是采用多种传感器同时进行探测工作，各个传感器的工作得不到很好协调，其中，有些传感器可能不需要进行长时间工作，因此，电能浪费较大，若采用太阳能供电，其自身电能本身就存在局限，从而对水质监测工作带来不便[1-3]。

2 系统介绍

基于ZigBee网络的节能型水质监测系统，它包括上位机、服务器终端和若干个监测单元，上位机通过互联网接收服务器终端发送的信号，监测单元包括温度传感器、PH值传感器、溶氧传感器、浊度传感器、ZigBee芯片、无线通讯模块和用于电源供给的电源模块。

（1）温度传感器和无线通讯模块与ZigBee芯片连接， ZigBee芯片通过无线通讯模块与服务器终端进行数据通讯，PH值传感器、溶氧传感器和浊度传感器分别通过PH值信号调理电路、溶解氧信号调理电路和浊度信号调理电路与ZigBee芯片连接。

（2）电源模块包括太阳能板、蓄电池和模拟控制器，太阳能板通过电压调节电路与蓄电池连接，蓄电池的正极依次连接有稳压/升压模块、第一电压转换器和第二电压转换器，稳压/升压模块、第一电压转换器和第二电压转换器均与模拟控制器连接，第二电压转换器还与ZigBee芯片连接，模拟控制器与温度传感器、PH值传感器、溶氧传感器、浊度传感器、ZigBee芯片、无线通讯模块、PH值信号调理电路、溶解氧信号调理电路和浊度信号调理电路连接。

（3）电压调节电路包括变压器、整流桥和第一三极管，变压器的初级线圈与太阳能板连接，变压器的次级线圈与整流桥并联，整流桥通过第一电容接地并与第一三极管的集电极连接，第一三极管的集电极和基极并联有第一电阻，第一三极管的基极通过稳压二极管接地，第一三极管的发射极与蓄电池连接并通过第二电阻和第三电阻接地。

（4）ZigBee芯片为CC2530芯片，模拟控制器为ADG1414。

3 具体应用

该低能耗水质监测系统工作主要通过若干个监测单元进行实现，利用监测单元可以对水质进行大范围监测，监测到的水质参数，则利用ZigBee网络发送至服务器终端，服务器终端则接受若干个监测单元反馈回的信号并将信号通过互联网发送至上位机，其中，用户可通过上位机将控制信号发送至服务器终端，服务器终端则将信号反馈给对应的监测单元。

（1）监测单元具体工作时，是由温度传感器、PH值传感器、溶氧传感器、浊度传感器实现水质参数的检测，检测到的参数信号则输入至ZigBee芯片进行整理，其中对于PH值传感器、溶氧传感器、浊度传感器所检测到参数信号的要求更高，则需利用PH值信号调理电路、溶解氧信号调理电路和浊度信号调理电路进行信号调理。

（2）监测单元的电能供给，则通过电源模块进行控制，具体通过太阳能板将太阳能转换成系统所需能源，并利用蓄电池进行存储，而稳压/升压模块14、第一电压转换器和第二电压转换器对蓄电池输出的电压进行转换，即利用稳压/升压模块将信号进行稳压和升压处理使电压为9V，利用9V电压为PH值信号调理电路、溶解氧信号调理电路和浊度信号调理电路进行供电；随后利用第一电压转换器将电压转换为5V电压，利用5V电压为温度传感器、PH值传感器、溶氧传感器和浊度传感器供电；最后，利用第二电压转换器将5V电压转换为3.3V电压，利用3.3V电压为ZigBee芯片和无线通讯模块供电。

（3）为上述器件供电时，采用模拟控制器进行控制，即利用模块控制器可控制温度传感器、PH值传感器、溶氧传感器、浊度传感器、ZigBee芯片、无线通讯模块、PH值信号调理电路、溶解氧信号调理电路和浊度信号调理电路的电能供给，现灵活控制电能，避免未需要工作的单元进行能源消耗，如温度传感器和溶氧传感器，在非特定的检测时，可选择不进行工作。同时，ZigBee芯片与模拟控制器连接时，时利用ZigBee芯片的I/O口与模拟控制器连接，因此，可通过ZigBee芯片对模拟控制器进行控制。

（4）对于太阳能板与蓄电池之间还连接有电压调节电路，电压调节电路可采用包括变压器T1、整流桥D1和第一三极管Q1，变压器T1的初级线圈与太阳能板连接，变压器T1的次级线圈与整流桥D1并联，整流桥D1通过第一电容C1接地并与第一三极管Q1的集电极连接，第一三极管Q1的集电极和基极并联有第一电阻R1，第一三极管Q1的基极通过稳压二极管D2接地，第一三极管Q1的发射极与蓄电池连接并通过第二电阻R2和第三电阻R3接地。利用变压器T1实现电压转换，利用整流桥D1实现整流，利用第一三极管Q1控制蓄电池充电工作，利用稳压二极管D2实现稳压。

4 小结

采用若干个监测单元对水质进行检测，利用电源管理模块实现监测单元的电源供给，其中，利用太阳能板将太阳能转换为系统所需的电能，并利用蓄电池进行存储；同时，利用稳压/升压模块、第一电压转换器和第三电压转换器将蓄电池输出的电压进行转换，从而满足不同器件、不同电压的需求，此外，利用模拟控制器实现供电的控制，从而避免电能的浪费，其结构简单，操作方便，具有很强的实用性。

参考文献：

[1]李鑫星，王聪，田野，吕熊杰，傅泽田，张领先.基于ZigBee的多参数水质在线监测系统[J].农业机械学报，2015（S1）：168-173.

篇（9）

（一）110kV智能变电站的智能化改造要采用大量新设备新技术，实现全站通讯协议标准化。其中110kV系统和主变系统采用光电和电子CT、PT， SV网、GOOSE网实现了网络采样和网络跳闸。

（二）主变监控智能化，具有有载分接开关数字化测控、顶层油温双重监测、绕组油温检测、油中溶解气体分析监测、本体油中含水量监测等在线监测功能。主要特点体现在以下几个方面：

1.油气监测装置UDM-501-E连续在线监测变压器油中氢气(H2)、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）以及二氧化碳（CO2）七种气体综合浓度和变化趋势，当溶解气体和微水含量或产生速率超过设定值时起动报警并由UDM-501-E发送给状态监测系统以及调度端，根据监测结果来分析变压器内部的异常和故障发展趋势，以保证变压器的安全可靠运行。

2.智能组件UDM-501-D根据顶层油温和绕组温度的监测结果并向后台监控系统及远动系统上送数据。

3.主变本体智能终端PRS7741实时采集上送主变本体信号、变压器分接开关档位、110kV中性点刀闸、311-4刀闸位置等遥信信息，接收主变本体保护动作信息出口跳各侧开关；接受上级调度或当地监控后台指令调节开关档位、进行刀闸遥控操作,从而完成对主变区域设备的智能自动控制，真正做到无人值守，并且在任何情况下都可以从主控室人工接管对电气设备的就地控制。

4.变压器110kV中性点零序电流互感器和间隙电流互感器采用双AD技术，通过电流合并单元实时采集主变110kV中性点零序电流互感器、间隙电流互感器信号，并通过光缆上传主变保护装置。

（三）NS851金属氧化物避雷器绝缘在线监测装置适用于各电压等级金属氧化物避雷器（MOA）的绝缘状况在线监测。NS851 装置通过测量流经避雷器全电流和系统电压，分析得出避雷器的阻性电流及有功损耗，有效反映避雷器的健康指数。配套的在线监测系统利用基于“浏览器/服务器”方式，极为方便用户随时查看在线设备的状态，对于不安全的情况可以随时排除。

（四）智能化变电站改造需要安装一次设备状态监测系统一套，通过监测系统平台软件可以实现对所检测设备运行过程中的实时数据展现、历史数据存储、报表管理、报警、通信状态一览等功能。

（五）安装站用电一体化电源系统一套，该系统主要由GZDW3 系列高频开关直流电源系统、IDC-300C直流电源监控装置(主监控)、IJC-100C智能直流绝缘检测装置组成，实现站用电源的科学管理、自动调整、实时监控、信息上送等智能化监控功能。

GZDW3系列高频开关直流电源系统作为新型无人值守不间断直流电源系统，主要用于对蓄电池进行科学的管理和维护，以及给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源。工作原理简述如下：1.两路主、从热备份市电经自动互换装置及防雷系统分别给智能高频开关电源模块提供三相交流电源；2.充电模块在监控装置的智能程序监控下，将三相交流电转换为符合蓄电池充电特性的可控直流电。一路给蓄电池进行智能充电、浮充电；一路经由动力断路器给合闸负荷供电；3.两段母线时，当任一母线段的蓄电池组需要核对性充放电试验时，将联络开关合上，由另一母线段的充电装置和蓄电池组给整个系统供电；4.蓄电池组在正常工作情况下，长期运行在浮充电状态；A当断路器分、合闸时，由充电模块及蓄电池组并联提供瞬时分、合闸大电流。B当交流断电时，则所有用电负荷都由蓄电池供电；5.绝缘监测可通过智能直流绝缘检测装置来实现；6.监控装置采用高性能、高速新型AVR 单片机，其通过交、直流采样传感器将系统的所有开关量、模拟量采集后，经计算进行监测与显示，并通过监控装置对智能高频开关电源模块进行监控，且根据系统设置驱动声、光报警系统对异常情况进行报警并记录。同时，通过串行口与后台监控系统通信，组成综合自动化系统。

（六）3IJC-100C智能直流绝缘检测装置(主机)用于直流母线接地电阻、支路接地电阻的检测、报警以及故障记录，实时进行在线监测母线电压及正、负母线对地电压，计算出母线接地电阻，并与设定的绝缘报警参数、瞬时接地报警参数、接地报警参数进行比较，小于参数值则报警。如果接地电阻值小于绝缘降低报警值大于接地报警值，立即进行绝缘降低报警。如果接地电阻值小于瞬时接地报警值，立即进行瞬时接地报警。如果接地电阻值小于接地报警值持续3分钟，则进行接地报警。接地报警以后，如果支路巡检方式设为自动，且当前不在连续支路巡检或单支路巡检状态，则自动进入连续支路巡检，检测支路接地电阻。

（七）安装一套变电站综合运行管理系统，集成站内室内环境监测、火灾报警、视频监视、脉冲电网等子系统，通过对站内烟雾、温度、湿度、红外、图像等传感器进行综合判断，采用图像处理、模式识别等技术并联动其它设备进行智能处理。

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UPS和直流电源是企业重要的供电保障设备，传统的维护管理包括：①日常巡检外观，定期更换电池、滤波电容、风机等易损件，大修时做电池活化等；②改造或采用换代设备，使用高级工具测试电池性能。这种管理方式企业投入成本高，维护人员工作量大，不易实时掌握设备运行状态和关键数据，设备事故预防能力低。实施在线维护管理可避免传统方式的不足之处，获得良好效益。下面介绍某企业实施实例及注意事项。

一、计算机在线维护管理系统

（一）系统组成

1、总控站（后台）。由监控站、工程维护站、系统接口等构成，运用管理分析软件处理接收的数据并通过Web。工程维护人员登录服务器可查看全厂所有在线设备的运行状态以及完善的历史、实时数据分析统计。

2、现场设备控制站（ES）。根据现场设备需要，可选择监控功能仪或设备运行状态信息彩集仪（EII）。EII通过RS-232/485端口与电能表、电池采集模块、直流屏、UPS等智能设备通信，将监测数据转换为符合通信协议的数据包，接入局域网，传送至主控室服务器。独立完整的ES包括以下部分。

（1）系统主机。由下行串口通道、数据处理器、显示器、上行串口通道组成。下行串口通道通过RS-485总线访问电池电压采集模块，采集数据，管理电压采集模块，数据处理器完成数据解压、数据计算、存储管理，将处理后的数据一部分送往显示器，另一部分由上行串口通道发送至协议处理器，或传给上一层管理系统。

（2）数据采集模块组。可根据用户需要确定采集数据要求及配置相应采集仪器，一般由电池电压采集模块、电流、温度、功率等组成，模块间隔离良好、绝缘性强，可靠性、安全性高。数据采集可分组，每个模块可对一定数量电池进行电压采集，可配备电流、温度传感器，模块间与系统主机一般采用RS-485连接。

（3）协议处理器。具有协议处理程序的接口板，处理各种通信协议。可实现：①将主机发送的电池电压、电流、温度等信息按约定协议编码、打包、发送至远程服务器；②将远程服务器发出的遥控、遥调指令经过解码发给主机，实时控制。

（4）放电模块。可快速测出电池直流内阻，瞬间测试电池性能，大功率放电模块可提供瞬间大电流冲击负荷。

（5）远程服务器。实现局域网内计算机数据通信，通过局域岗远程访问现场的蓄电池监测系统，接收、分析数据，通过Web服务器数据。

3、通信网络。联网现场设备各分站（采集监控站），采用光纤作为数据通信主干线，组成全厂UPS和直流电源在线监控的局域网。

（二）系统主要功能

1、台账管理。集成各站UPS、直流系统、蓄电池信息设备及查询功能。可查询每台UPS、直流设备的每节电池电压、平均电压、整组电压、充放电电流、环境温度等实时、历史数据，以曲线和柱状图方式显示，或生成报表打印。

2、实时分析。对选定时间段内的电池运行状态、历史数据进行分析，当某个蓄电池被放过电，满足一定电流范围和时间（大于设置值）时，系统将对蓄电池进行电池容量评价（容量估算）。

3、报警指示和查询。可对每台UPS、直流电源故障进行报警，提供报警查询，以便及时处理。

4、网络化。系统具有远端通信和遥测、遥信、遥控功能，使远程服务器通过以太网对各站UPS、直流电源、蓄电池监测系统进行实时监控与数据管理。还可根据企业需要，与其他系统联网，采集一些重要设备的信息，实现更多功能。

二、系统应用注意事项

认真查清企业内部UPS和直流电源现状以及企业现有网络规模，根据设备功能和重要性合理配置。

1、确定网络构架方案，即企业是否有必要建立完整网络系统或在现有网络基础上构建，对单个电池组也可实现完整、独立的在线维护管理。

2、以在线管理系统为核心，辅以必要人工测试，可降低管理成本，大站、关键设备直接采用完整系统，小站、单体UPS等经后台机处理形成整体维护管理系统。

3、有些UPS和直流电源已具备多种管理功能，如状态参数、状态记录、报警等，合理配置不仅降低开发成本，还可减少线路过多带来的故障隐患。

4、维护管理系统只进行监视，建议控制指令（如故障处理、切换、活化等）的发出由人工实施。

5、系统建立后，可在有人值守的地方设监视站，由操作人员实现全天候运行状态监视，维修人员要定期查阅管理。

6、要预留接口和协议以便兼容其他系统，系统上层管理也可建在企业已有网站上。