DETA蓄电池直流屏电源监控与绝缘检测系统设计
摘要：直流屏电源监控，以及绝缘检测系统设计，是电力工程电气设计研究的重点课题，系统设计要是成功了，对于直流屏电源监控与管理意义重大。本文将监控检测系统设计当作研究对象，结合直流屏应用特点去分析设计需求，设计监控与绝缘检测系统的基本框架，并且在最后利用乒乓式变电桥测量法来确认系统效果，通过实践效果研究，确认本文设计的检测系统具备精度高、速度快还有稳定性高等优势，适合推广应用。
关键词：直流屏电源；绝缘检测系统；设计
引言直流屏是保障电力系统运行的关键所在，继电保护、断路器等设备的运行都得依赖直流屏的运行保障才行。在电力系统建设期间，为了保证直流屏能够高效运行，故而设计应用了直流屏监控系统，该系统具备对直流屏运行状态予以监控的能力，一旦发现设备存在异常状态，便会立刻进行预警哪怕报警，进而通知相关维护人员去对系统展开维修。监控系统对于直流屏电源监控系统而言极为重要，然而在经过实践研究之后却发现，直流屏在应用的进程当中，电源设备极其容易出现故障。所以，为了对直流屏应用予以优化，那些相关的专家要进行针对性的设计，设计出电源监控以及绝缘检测系统，以此保证电源能够拥有良好的应用情况。
一、直流屏电源监控与绝缘检测系统设计需求分析
直流水屏电源的监控以及绝缘检测系统的设计，应当首先明确相应需求，对电源运行的特点以及影响因素进行分析，还要知晓绝缘性能 。
（一）具体功能需求
在监控系统应用进程里，其核心功能应是电源监控，借助监控去知晓电源工作状态，从而为电源运行调整给予数据参考。经对直流屏电源运行予以发现，影响电源的主要因素涵盖电池电压、电池温度、机壳温度、母线电压等参数，所以监控对象为上述这些因素。
2. 具备绝缘检测功能，绝缘检测系统要有有关系统电源绝缘性能的检测功能，该功能运用时，要能实时采集直流屏电源绝缘性能，以确认绝缘性好不好的功能。
（二）安全性需求
系统设计需遵循安全性原则，此原则要求，在系统检测功能施展的时候，系统自身能够确保安全，在系统监测功能发挥进程里，直流屏电源能够保证安全，并且系统能够于安全环境下自行运行。
二、直流屏电源监控与绝缘检测系统具体设计分析
（一）系统总体结构
直流屏电源监控及绝缘检测系统依设计需求而定，其总体结构涵盖AD芯片，、微处理器，、CPLD，、绝缘检测模块等内容。后续设计时，各模块关键结构选型及应用极为关键，设备元件选型要依据安全，、高效以及成本等需求来展开，挑选综合性能佳，、性价比優的元件，以此提升系统应用效率。
（二）各模块设计
这里存在一个被称作AD芯片的物体，它的设计是那种能决定系统具备监控测量精度的关键模块，借助它能够达成电池电压、电池温度、机壳温度、母线电压等方面的测量，它属于系统核心的一部分，对芯片设计有着稳定性、采集速度快等方面的要求，与此同时，依据系统功能需求，它还得能够满足直流量变化转换测量功能的需求，在本次系统设计进程里，运用MSP430F149自带的AD来实施测量，这个测量模块能够实现交流电压监控，其监控速度相较于传统监控模块提升了数倍。此外，于该系统应用进程里，交流量采集运用了专门的交流电压采集芯片，无需外接电压互感器，这既将电路设计予以简化，又大幅削减了硬件成本，还提升了测量精度。
2. 微处理器的挑选。微处理器同样是系统的核心所在，是驱动系统的关键性设备。对监控系统中微处理器的选择，得确保微处理器的处理速度，还有容量以及先进性，以此保证系统应用的合理性。经由设计研究发觉，在微处理器设计进程里，采用的是MSP430F149。这个处理器有高速运行、大容量存储等好些优势。（1）处理器具备6个八位接口，并行进行连接，从而提升了系统的串联性能。（2）系统拥有模拟设定功能，此功能能够控制转换器ADC。（3）MSP430F149有定时功能，是16位定时器，能够切实满足系统工作速度所需的曲线定时 。[1]。
3.CPLD。经上述分析研究发觉，系统于应用进程里，所需采集的数据相对较多，所以为拓展数据采集模块，在此次设计进程中，要求借助CPLD去扩展MCU接口。在其扩展之后，把端口设计成SPI两口，一个端口用以连接AD芯片通讯，另一个端口跟MSP430F149达成连接，由此构建起整体系统。
4.绝缘检测的应用情况。电源绝缘检测属于系统的另一项功能，为促使绝缘检测功能处于良好状态，于系统检测应用进程里，设计出多种绝缘检测方法用以开展比选。（1）电桥法。电桥法是较为常用的电源绝缘检测办法，此检测方法在应用期间设置两个电阻构建成电桥，借助电桥对直流系统正负极予以检测，系统正常运行时，电桥维持平衡状态。而系统运行之际，电桥开始呈现失衡状况，进而发出报警信号，以此确认系统的绝缘性能遭受影响。在上述研究之中发现，那种绝缘检测的方法相对而言是比较简易的，然而它的缺陷也是极为显著的，主要是正极端与负极端的接地电阻数值极为相近的时候，尽管已然失去了平衡状态，可是缘于检测模块具备的精度程度，这才造成部分极小的数值无法给出提示或者发出警报，换句话讲就是该方法在绝缘检测这方面的精度程度较为糟糕，（2）交流信号注入法 。在交流信号注入法应用进程里，它也被称作低频信号法，此方法应用之际能往直流系统母线与大地之间注入交流信号，注入交流信号后可对接地故障予以监测，借助确认接地故障来认定系统绝缘性能是否优良。经研究发觉，低频交流信号应用期间，分布点容量较大，检测时易形成相互干扰，进而致使检测精度以及灵敏度都有所降低。，直流露点检测方法。直流漏电检测方法用于应用时，主要是检测直流系统的支路，进而分析系统的绝缘性，系统直流支路要是存在不平衡电流，就会致使支路发生故障。在系统检测方案分析里，针对直流露点检测方法开展研究，这种方法在漏电流比较小时会丧失原本的精度，所以也不适用于本次设计中的应用。（4）乒乓变电桥检测理论。此理论属新型绝缘检测理论，于检测应用进程里，借电桥两臂检测并确认绝缘情形，开展检测时先检测两臂电阻值大小。于电源无平衡点状况下，检测不同状态时的电压，最终经计算绝缘值来确认系统的绝缘性。经对绝缘检测技术予以研究发觉，该方法虽同样是测量电阻值与均衡值，然而在最后计算阶段会进行反复校准以确保电阻测量精准，能够准确代表系统的绝缘性 。故而，鉴于上述绝缘检测方案的相互比较与挑选，在此次设计里运用乒乓式变电桥检测技术。于此设计之中，安置两片AQW214开关芯片，把芯片安装在机壳跟负母线之间，进而保证绝缘检测得以顺利施行。
[2]。
5. 针对通信模块展开相关设计。该设计旨在保证系统实现信息共享之事以及信息进行交换行径，此为系统通信模块设计目标。于此次架构作业里，选用RS845总线。借助该总线以及MAX485芯片，从而构建数据传递、扩散且涵盖传输诸多环节的体系结构。整个通信模块所采用的连接方式为屏蔽双绞线。该屏蔽双绞线内部设置接入120Ω电阻一事，其目的在于确保通信模块能够在实际应用场景中得以合理运用，发挥其应具备的效能、应用价值以及作用等。
三、直流屏电源监控与绝缘检测系统实践应用验证
针对上述所设计的，具备电源监控以及绝缘检测功能的直流屏电源监控与绝缘检测系统，为了对本次所开展的系统设计予以验证，特别在电源监控与绝缘检测系统设计工作完成之后，针对该系统展开实践验证操作。并且，要依据上述所提及的设计内容，去制定监控与绝缘检测系统方案。
设计应用MSP430F149单片机构成的监控系统，将EPM240T100直流屏电源作为研究对象，针对此对系统的各项功能展开研究。
运用实验，对MSP430F149单片机监控系统的电源监控功能予以确认。借助监控功能实践查验进而发觉，系统于应用之后，每隔0.2秒便能够采集一回电源电压以及电池电电流等数据。所采集的数据与实际数据之间的误差处于0.1%以内，契合监控系统的应用标准。而0.2秒的这个速度也表明该系统在监控方面的应用具备良好的速度 。[3]。
2.借助实验予以验证，从而确认绝缘检测功能。针对EPM240T100这一直流屏电源致力于绝缘检测分析，结果发现，该系统每次进行绝缘检测所耗费的速度是0.3s，并且其绝缘检测精度契合标准。
结束语：
直流屏电源监控系统，及绝缘检测系统，其应用特别关键，对于电力工程营造有着相当重要的意义。在眼下所说本文的研究这个大范畴里呈现出一种监控以及绝缘检测系统，经过设计以及实践验证，证实该系统于应用进程当中，检测速度格外快，检测精准度极高，契合使用需求，着实值得去推广应用。