電力操作電源智能電池巡檢系統的設計

1 引言

　　電力操作電源監測系統是隨著電力系統自動化運行而產生的，該系統可以對變電站中的交流供電電源、直流控制電源、備用操作電源以及開關狀態等進行參數監測、故障報警等操作。從而及時地發現電力系統的異常情況，提前做好防范以保證電力系統連續可靠地運行。同時，當電力系統出現故障時為繼電器以及斷路器等二次設備提供備用操作電源，對設備進行保護。

　　電池巡檢儀是備用電源的檢測裝置，主要的功能是對單體電池的電壓、溫度、容量等參數進行檢測，提供充電控制以及故障報警等功能，從而可以合理地控制電池，延長電池使用壽命，提高系統的可靠性。

　　電源監控系統起步于80年代末，當時它只能監控一個獨立的直流供電系統或一個局（站），且電源監控水平不高，可靠性較低。90年代以后尤其是近幾年來，伴隨著計算機、通信技術的迅猛發展和電源裝備水平的提高，電源監控也逐漸成熟起來，發展到可以監控多回路甚至是多個系統。

　　電力操作電源監控系統配合合理的控制器，通過控制高壓斷路器以及其他的繼電器設備，可以完全實現電力系統的安全運行和自動調度，從而滿足現代化電力調度的需要。

　　2 系統總體設計方案

　　此電源管理儀器主要用于中小型變電站的操作電源以及備用電源的監測和管理，為了更好的節約備用電池的能源，選擇低功耗的MSP430F149微控制器作為設備的處理器。

　　2.1 采樣模塊

　　交流模塊采用ATT7022B交流三相電能計量器件處理交流部分的有功功率、無功功率、諧波、電壓、電流等參數。ATT7022B價格比較便宜，而且具有SPI（serial peripheral interface，串行外圍設備接口）接口，能夠方便地與MSP430F149單片機進行通信。

　　開關量監控，包括交流斷路器分合閘狀態（主、備用電源共兩路）、交流控制電源8路、直流斷路器的分合狀態。

　　直流量監控，包括環境溫度、電池溫度、單片機溫度、單體電池電壓、直流合閘電源2路、操作電壓和合閘電流。

　　2.2 人機接口模塊

　　鍵盤是主要的輸入來源。為了節約成本，系統采用掃描方式實現矩陣鍵盤，采用中文液晶顯示。

　　2.3 通信模塊

　　由于單片機內具有UART,因此采用RS-232串行通信方式實現與上位機的通信。為了實現與上位機電平匹配，采用SP3220E作為接口電平轉換器。設備的工藝流程如圖1所示。

　　
根據圖1，由交流電壓到直流電壓的順序介紹系統的工藝過程。

　　蓄電池組管理。整流后的電壓一般高于蓄電池組電壓以供電池組充電，當其用于工作電源時，可通過二極管對其進行降壓，K1、K2等開關用于選擇降壓值，其通斷由處理器控制，處理器對電池組中單個電池狀況進行巡回檢測，實時反應電池的使用狀態，便于及時了解電池狀況。

　　交流參數檢測。系統采用專用的電能計量器件ATT7022B對交流電網的電壓、電流、有功功率、功率因數、諧波等參數進行檢測，并通過該器件自帶的SPI接口與單片機相連。

　　管理系統與上位機以串行方式通信。上位機可對此系統進行檢測，并能修改控制參數，從而實現遙測、遙信、遙控、遙調等四種遙控功能。

　　設備的硬件原理結構如圖2所示。其主要功能模塊包括：