电源监控系统设计与实现：多通信方式集中维护、单片机控制基础

（一）电源监控系统的作用与特点

1.电源监控系统的作用

电源监控系统是电源系统的控制、管理核心，它使人们对通信电源系统的管理由烦琐、枯燥变得简单、有效。通常其功能表现在3方面：

（1）电源监控系统可以全面管理电源系统的运行、方便地更改运行参数，对电池的充放电实施全自动管理记录、统计、分析各种运行数据。

（2）当系统出现故障时，它可以及时、准确地给出故障发生部位，指导管理人员及时采取相应措施、缩短维修时间，从而保证电源系统安全、长期、稳定、可靠地运行。

（3）通过“遥测、遥信、遥控”功能，实现电源系统的少人值守或自动化无人值守。

2.现代电源监控系统的持点

（1）多级管理体系

监控系统采用以微处理器为核心的多级管理体系，对整流模块、交流配电屏、直流配电屏、电池组实施全方位监视、测量、控制。

（2）双重测量显示、控制管理模式

这种设计思想将监控系统引入的故障因素减小到最低程度，即使监控系统出现故障仍可保证整个电源系统安全、可靠地运行。

（3）扩展性能好

监控模块可以方便系统扩容和参数调整。

（4）开放式接口设计

电源系统监控模块提供RS-232、RS-485、MODEM多种通信方式，用户可根据需要，组成多种形式电源集中维护系统。电源后台维护管理软件在Windows操作环境下运行，提供友好的全中文图像界面，充分考虑各种通信线路情况，具有多种纠错功能。

（5）大屏幕液晶显示

现代电源系统监控模块通常采用大屏幕点阵式液晶显示器，各种状态、报警信息显示直观、明了，可使用户及时、准确掌握电源系统的运行状况。监控操作采用全汉化显示、对话式操作方式，非常便于学习掌握。

（二）电源监控系统的分类

通常，中大容量和大容量系列通信电源采用集散式电源监控系统，此类监控系统的特点是系统监控模块通过整流模块监控单元、直流屏监控单元、交流屏监控单元分别采集数据，分级显示，集中管理。典型产品有安圣公司PS系列产品：PSM-4、PSM-6、PSM-23、PSM-A、NP9801等。

中小容量系列通信电源采用集中式电源监控系统。此类监控系统的特点是监控模块直接采集系统数据，集中显示，统一管理。典型产品有安圣公司PS系列产品：PSM-15、PSM-52等。

在集散式电源监控系统中，各整流模块、交流配电单元及直流配电单元均有自己单独的CPU功能，而集中式电源监控系统却没有。在本节中，以结构相对复杂的集散式电源监控系统为例进行功能模块的分解介绍。

1.集散式电源监控系统

集散式监控系统通常采用三级测量、控制、管理模式。最高一级为电源监控后台，电源监控后台通过RS-232或RS-485及MODEM通信方式与电源系统的监控模块连接；电源系统监控模块构成电源监控系统的第二级监控；电源监控系统的第三级监控由各整流模块内的监控单元、交流配电监控单元和直流配电监控单元等组成。

电源系统监控模块通过RS-485接口与直流配电监控单元、交流配电监控单元和各整流模块监控单元的RS-485接口并联连接在一起。直流配电、交流配电、整流模块内部的监控单元均采用单片机控制技术，它们是整个监控系统的基础，直接负责监测各部件的工作信息并执行从上级监控单元发出的有关指令，如上报有关部件工作信息，完成对部件的功能控制。电源监控系统的监控量有：

（1）遥测量

①系统输出总电压、负载总电流；

②电池电压，电池充放电电流；

③输入市电电网电压，中相电流、电网频率；

④各整流模块的输出电压、输出电流。(www.xing528.com)

（2）遥信量

①直流配电各输出支路熔断器通断状态；

②电池组熔断器通断状态；

③电池充电电流过大，电池电压欠压、过压；

④市电电网停电、缺相，电网电压过高、过低；

⑤整流模块工作温度过高、整流模块输出电压过高、过低；

⑥整流模块输出过流保护、整流模块输入交流电压过高、过低、缺相或相间电压严重不平衡。

（3）遥控量

①整流模块输出电流限流控制；

②整流模块开启、关停控制；

③整流模块均充、浮充控制；

（4）遥调量

整流模块的输出电压。

2.整流模块监控单元

整流模块监控单元功能表现在两方面：

（1）测量整流模块的运行参数，并通过RS-485接口传送给电源系统的监控模块进行信息处理。

（2）接收监控模块发来的对整流模块的各种控制命令并具体完成。

具体来说，测量的模拟量包括整流模块的输出电压和输出电流；采集的报警量有交流输入过低报警、交流输入过高报警、电压不平衡报警、模块过热报警、输出电压过低报警、输出电压过高报警、输出过流报警；对整流模块的控制包括均充、浮充控制，限流点的改变，整流模块的开启和关停以及调节整流模块电压升降等。

整流模块监控单元的模拟量测量采用零点和满度自校准方式，当工作温度改变或工作时间延长引起测量电路参数改变时，仍能保证测量数据的准确性。

3.直流配电监控单元

直流屏监控单元的主要功能是：

（1）测量直流屏的各种参量及故障报警信息，并给出声、光报警。

（2）通过RS-485接口将其监测到的各种参量和故障报瞥信息传送给电源系统的监控模块，作为监控模块管理电源系统的重要依据。

直流屏监控单元测量的模拟量主要有系统输出总电流、系统输出总电压、二组电池组充放电电流。采集的报警量有各直流配电输出熔断器通断状态、二组电池熔断器通断状态、电池充电电流过大预报警、电池充电电流紧急报警、电池电压欠压预报警、电池电压欠压紧急报警、电池电压过压预报警、电池电压过压紧急报警等。

4.交流配电监控单元

交流监控单元除测量交流电压外，还要检测空气开关是否跳闸、防雷器是否损坏等。同时，对电网出现的如电网停电、电网电压过高、电网电压过低等情况给出具体指示，并发出声光报警。当电网停电时交流监控单元还将接通照明接触器，以提供紧急照明用电。上述各种交流数据及参量通过RS-485接口传送给监控模块，作为监控模块全自动管理、控制电源系统的依据之一。

交流信号转变为直流信号采用的是真有效值转换器，也就是说无论交流信号有何种畸变，最终测量的结果仍然保证是有效值。