輸電線路故障監(jiān)測終端備用電池的監(jiān)測原理簡析

摘 要：該文講述了一種雷擊故障監(jiān)測終端電源備用電池監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測原理。主要是現(xiàn)場監(jiān)測裝置通過內部處理自動識別當前電池狀態(tài)，當電池電壓過低時自動進行充電工作，從而避免因監(jiān)測裝置電池電量不足帶來的監(jiān)測數(shù)據(jù)錯誤的問題。電池最大可用電量可以通過電池監(jiān)測裝置內部數(shù)據(jù)處理單元“自學習”過程計算得到，利用監(jiān)測裝置對電池最大可用電量進行監(jiān)測，從而避免電池由滿到空突然掉電的現(xiàn)象。該方法已在實際生產(chǎn)中應用，效果顯著，能夠精準的監(jiān)測終端電源備用電池的狀態(tài)。

關鍵詞：雷擊故障 電池監(jiān)測系統(tǒng) 檢測準確度 自學習

中圖分類號：TM855 TP277文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0102-02

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，供電可靠性和安全性的要求也越來越高，運行經(jīng)驗表明，輸電線路的故障80%是由于雷擊引起，因此，加強雷擊的監(jiān)測和防護就成為電力工作的重點。雷擊監(jiān)測系統(tǒng)就是一種可以較為準確的對雷擊進行定位和識別的監(jiān)測裝置，為保證雷擊監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，需要提高雷擊監(jiān)測裝置工作的可靠性，故而需要提高監(jiān)測終端備用電池的供電可靠性，從而避免由于監(jiān)測裝置工作電壓不穩(wěn)定而導致的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象的發(fā)生。為此，監(jiān)測終端的備用電池的實時監(jiān)測具有很大的研究價值。

1 基本原理

電池最大可用電量可以通過電池監(jiān)測裝置內部數(shù)據(jù)處理單元“自學習”過程計算得到，具體可通過以下方式實現(xiàn)該功能。

電池電量監(jiān)測單元內部結構如圖1所示。

其中，RBI：備用寄存器信號輸入。VCC：電源輸入。VSS：地。HDQ：單線HDQ 串行接口。BAT：電池電壓檢測信號輸入。SRN：電池充電、放電電流檢測輸入（負）。SRP：電池充電、放電電流檢測輸入（正）。GPIO：通用輸入/ 輸出。

電池電量監(jiān)測單元可以對由單個鋰離子電池等構成的電源系統(tǒng)進行高精度的監(jiān)測和報警。其通過檢測串聯(lián)在電池負極的小阻值電阻RS上的壓降，判斷當前電池為充放狀態(tài)還是放電狀態(tài)。通過內部“自學習”過程實現(xiàn)檢測電池電量，電量的自動測量通過進行計算。電池每經(jīng)過一次完整的充放電過程，就會進入一輪新的“自學習”，經(jīng)過本次“自學習”可以更新電池從滿到空的總電量，并寫入LMD寄存器當中。通過檢測NAC寄存器中當前可用電量的數(shù)值來計算出電池可用電量相對狀態(tài)并寫入LMD寄存器當中。通過檢測NAC寄存器中當前可用電量的數(shù)值來計算出電池可用電量相對狀態(tài)并寫入寄存器RSOC，即

電池電量監(jiān)測單元通過一個5kbits/s的雙向串行接口HDQ總線與數(shù)據(jù)處理單元進行數(shù)據(jù)傳輸如圖2所示。

其中，HDQ為一個漏極開路輸出引腳，使用時需在HDQ上外接一只上拉電阻R。

雙向串行接口HDQ總線與數(shù)據(jù)處理單元進行數(shù)據(jù)傳輸主要采用異步傳輸方式，每8位一組，低位在前高位在后，由下降沿觸發(fā)。通過設置不同的低電平保持時間，來分別區(qū)分“0”和“1”，如圖3所示。

電池充電單元通過BAT引腳與雷擊故障監(jiān)測終端電源備用電池連接相連接如圖2所示，當電池電量監(jiān)測單元監(jiān)測得到電池進入低壓工作狀態(tài)時，即驅動電池充電單元工作給電池供電。此時電池電量監(jiān)測單元開始計算電池相關信息并存入內部寄存器如圖4所示。

由于電池最終可用電量，電壓，溫度等基本信息并不只是受單一因素影響，所以電池電量監(jiān)測單元必須綜合所有主要影響因素進行分析計算才能得出最終電池正確信息，其內部工作流程如圖5所示。

電池標稱可用電量（NAC）=電池充電電流-電池放電電流-溫度補償。最新測得電池放電量（LMD）=電池放電電流+溫度補償-電池充電電流。上述計算由電池電量監(jiān)測單元內部“自學習”過程自動完成，不需要進一步計算，非常方便。

2 實測案例

某地區(qū)雷擊故障監(jiān)測裝置長時間工作，電池老化程度不一，可以等效成工作電量不同，造成相同信號不同雷擊故障監(jiān)測裝置監(jiān)測結果存在差異，給數(shù)據(jù)分析造成隱性不準確因素，所以可以安裝雷擊故障監(jiān)測終端電源備用電池的監(jiān)測系統(tǒng)，以便合理分析不同終端監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)。

如圖6，7兩組電池測試結果顯示，LMD明顯不一，電池放電持續(xù)時間以及電池掉電速率也存在很大差異，因此可以判斷圖6測試組電池較圖7測試組電池老化程度更加嚴重，應當及時更換電池。圖8顯示電池監(jiān)測系統(tǒng)準確捕捉電池低壓工作狀態(tài)同時進行充電工作。

實測結果表明，引用本監(jiān)測原理的系統(tǒng)將對監(jiān)測終端電池電壓、電池溫度、電池可用電量等全面信息進行監(jiān)測，為排除因電池因素造成的終端損壞或者數(shù)據(jù)丟失發(fā)揮巨大的作用。

3 結語

通過實測監(jiān)測終端的備用電池的電量狀態(tài)，結果表明本文所述方法能很清晰的記錄備用電池的充放電的電量波形，從而避免了因電池因素造成的終端損壞或者數(shù)據(jù)丟失，為雷擊故障監(jiān)測終端正常使用，雷擊故障監(jiān)測數(shù)據(jù)準確可靠提供保障。具有全面監(jiān)測電池當前工作信息，準確反映電池工作狀態(tài)；自動識別電池低壓狀態(tài)并進行充電，不需要對戶外雷擊故障監(jiān)測終端定期更換備用電池；動態(tài)設置不同生理電信號；實現(xiàn)雷擊故障監(jiān)測終端電源備用電池監(jiān)測的自動化、智能化和信息化的優(yōu)點。

參考文獻

[1]王欣欣.BES Ⅲ超導磁體電源的控制和監(jiān)測[J].核電子學與探測技術，2006（2）.

[2]吳承琴.TS-03C全固態(tài)PDM發(fā)射機電源監(jiān)控原理及故障剖析[J].東南傳播，2012（5）.

[3]許世博.基于嵌入式系統(tǒng)的鐵路智能電源監(jiān)測系統(tǒng)[D].北京交通大學，2007.

[4]劉強.鐵路電力一級負荷電源監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設計[D].成都：西南交通大學，2004.

[5]劉雯靜.通信基站風光互補電源實時監(jiān)控系統(tǒng)的研制[D].西安科技大學，2010.