CN110048501A - 一种蓄电池组失效的智能投切装置 - Google Patents

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吕峰
王伟隆
程杨
张泉
陈永祺
黄晨晨
李磊
王洪梅
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Abstract

本发明属涉及一种蓄电池组失效的智能投切装置，包括多个正负极串联的主电池模块，每个主电池模块包括主电池、电压比较器和继电器模块；继电器模块包括第一常闭继电器和第一常开继电器，所述第一常闭继电器串联设置于相邻两个主电池之间，所述第一常开继电器的一端与上一主电池模块中主电池的正极连接，另一端与当前主电池模块中主电池的正极连接。本发明当变电站单一蓄电池失电时，可以自动投入备用电池，提高蓄电池组运行的安全稳定性。

Description

一种蓄电池组失效的智能投切装置
技术领域
本发明属于电力设备技术领域，具体涉及一种蓄电池组失效的智能投切装置。
背景技术
直流电源是变电站、发电厂的重要设备之一，而蓄电池是直流电源的核心部件。在变电站交流停电时，蓄电池组若不能可靠供电，一旦发生事故，继电保护、自动装置及高压断路器就会因无直流操作电源而拒动，导致故障无法及时切除，甚至造成电网瘫痪等重大事故。
发明人认为：现有技术中，部分电力设备中存在专用的双直流电源供电方法，该方法通过设置专门的电压检测器实时检测主供电电源两端的电压，当发现主供电电源电压不足时，通过投切装置实现主供电电源与备用电源之间的切换。
但是发明人认为现有双直流电源供电方案存在以下缺点：
双直流电源供电中主供电电源只有一个，通过对主供电电源的电压检测来决定是否投切，其假定的条件是主供电电源完全无法使用，将主供电电源完全切除，备用电源投入使用。但是当直流电源所需电压较大时，经常采用多个蓄电池串联的方式来增大输出电压，此时，若发生一个蓄电池的失效，不能将整个主供电蓄电池组丢弃。现有技术无法解决将失效电池从主蓄电池组中切除并补充备用电池的目的，直接将所有主供电电源中的蓄电池全部切除会造成资源的极大浪费。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种蓄电池组失效的智能投切装置，当变电站单一蓄电池失电时，可以自动投入备用电池，提高蓄电池组运行的安全稳定性。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种蓄电池组失效的智能投切装置，包括多个正负极串联的主电池模块和备用电池，每个主电池模块包括主电池、电压比较器和继电器模块；
继电器模块包括第一常闭继电器和第一常开继电器，所述第一常闭继电器串联设置于相邻两个主电池之间；
所述第一常开继电器的一端与上一主电池模块中主电池的正极连接，另一端与当前主电池模块中主电池的正极连接；
所述备用电池的负极与第二常闭继电器的一端连接，所述第二常闭继电器的另一端与负极输出端连接，所述备用电池的正极与相邻主电池模块中的第一常闭继电器连接，所述备用电池的正极与相邻主电池模块中第一常闭继电器之间旁接有第二常闭继电器的一端，所述第二常闭继电器的另一端与负极输出端连接；
所述电压比较器用于监测每个主电池中正负极间的电压以控制相应主电池模块中第一常闭继电器、第一常开继电器、第二常闭继电器及第二常开继电器的通断以实现失效主电池的切断和备用电池的投入。
每个主电池模块中设置专门的第一常开继电器和第二常闭继电器，当某个主电池失效时，可以将第一常开继电器关闭，第一常闭继电器打开，进而使得该失效主电池被短路，实现失效主电池的切除；而备用电池处的第二常闭继电器可以断开、第二常开继电器可以闭合，使得备用电池从被短路状态变成与正常主电池串联的状态，备用电池发挥作用的同时能够避免正常主电池被切断，使得主电池得到充分的利用，同时备用电池仅是暂时代替失效电池工作，因此可以极大提高备用电池的使用时间。
进一步，所述电压比较器包括常开端子和常闭端子，电压比较器通过检测相应主电池正负极间的电压以控制常开端子和常闭端子的开闭状态。
电压比较器的常开端子和常闭端子的通断可由其检测的电压来决定，电压偏离设定范围时，常开端子关闭、常闭端子断开，能够控制同一主电池模块中第一常闭继电器或者第一常开继电器的通断，进而使得主电池可以正常供电或者被短路。
进一步，多个电压比较器中的常开端子和常闭端子通过同一电源供电。
进一步，多个电压比较器中常开端子的一端共阳极连接，另一端分别连接有相应主电池模块中的第一常开继电器的第一供电端，第一常开继电器的第二供电端相互连接后与第二常开继电器的第一供电端连接。
进一步，多个电压比较器中常闭端子的一端共阳极连接，另一端分别连接有相应主电池模块中第一常闭继电器的第一供电端，第一常闭继电器的第二供电端相互连接后与第二常闭继电器的第一供电端连接。
进一步，所述第二常闭继电器和第二常开继电器的第二供电端共阴极连接。
进一步，距离所述负极输出端最远的一个主电池模块设为尾部电池模块，尾部电池模块的正极与正极输出端连接，尾部电池模块中第一常开继电器的第二端与正极输出端连接。
进一步，第二常开继电器与负极输出端之间设有主电池故障报警灯，第二常闭继电器与负极输出端之间设有主电池正常显示灯。
本发明的有益效果：
本申请采用多个主电池串联使用，当其中一个主电池失效后，能够通过电压比较器及时检测，通过相应主电池模块的第一常闭继电器的开关断开、第一常开继电器的开关关闭而使得失效主电池被短路切除，同时第二常闭继电器的开关打开、第二常开继电器的开关关闭使得备用电池结束被短路状态，备用电池与正常电池串联使用以保证整个电池组的电压保持正常。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明实施例中的电路原理图；
图2为本发明实施例中控制回路原理图。
图中：1、备用电池；2、第二常开继电器；3、第二常闭继电器；4、负极输出端；5、第一常闭继电器；6、主电池；7、第一常开继电器；8、正极输出端；9、电源正极；10、电源负极；11、电压比较器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了方便叙述，本发明中如果出现“上、下、左、右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本申请的一种典型实施方式中，如图1-2所示，一种蓄电池组失效的智能投切装置，包括多个正负极串联的主电池模块，每个主电池模块包括主电池6、电压比较器11和继电器模块；
具体的，主电池的一种电压参考值区间：10.8V～14.8V。
继电器模块包括第一常闭继电器5和第一常开继电器7，所述第一常闭继电器5串联设置于相邻两个主电池6之间；
所述第一常开继电器7的一端与上一主电池模块中主电池6的正极连接，另一端与当前主电池模块中主电池6的正极连接；
备用电池1，所述备用电池1的负极与第二常闭继电器3的一端连接，所述第二常闭继电器3的另一端与负极输出端4连接，所述备用电池1的正极与相邻主电池模块中的第一常闭继电器5连接，所述备用电池1的正极与相邻主电池模块中第一常闭继电器5之间旁接有第二常闭继电器3的一端，所述第二常闭继电器3的另一端与负极输出端4连接；
所述电压比较器11用于监测每个主电池6中正负极间的电压以控制相应主电池模块中第一常闭继电器5、第一常开继电器7、第二常闭继电器3及第二常开继电器2的通断以实现失效主电池6的切断和备用电池1的投入。
具体的，分别将电压比较器编号为DVB1-DVB18，固态继电器编号为SSD11-SSD192，蓄电池编号为SB1-SB18，备用蓄电池编号为SB19；
将电压比较器DVBX(X＝自然数1-18)VIN+端子与蓄电池(SBX1)正极相连接，电压比较器(DVBX)VIN-端子与蓄电池(SBX)负极相连接。
优选的，所述电压比较器11包括常开端子和常闭端子，电压比较器11通过检测相应主电池6正负极间的电压以控制常开端子和常闭端子的开闭状态。
优选的，多个电压比较器11中的常开端子和常闭端子通过同一电源供电。
优选的，多个电压比较器11中常开端子的一端(NC端子)共阳极连接，另一端(COM端子)分别连接有相应主电池模块中的第一常开继电器7的第一供电端(A1端子)，第一常开继电器7的第二供电端(A2端子)相互连接后与第二常开继电器2的第一供电端(A1端子)连接。
优选的，多个电压比较器11中常闭端子的一端(NC端子)共阳极连接，另一端(COM端子)分别连接有相应主电池模块中第一常闭继电器5的第一供电端，第一常闭继电器5的第二供电端相互连接后与第二常闭继电器3的第一供电端连接。
优选的，所述第二常闭继电器3和第二常开继电器2的第二供电端共阴极连接。
具体的，第二常闭继电器3和第二常开继电器2的第二供电端与电源负极10连接。
优选的，距离所述负极输出端4最远的一个主电池模块设为尾部电池模块，尾部电池模块的正极与正极输出端8连接，尾部电池模块中第一常开继电器7的第二端与正极输出端8连接。
优选的，第二常开继电器2与负极输出端4之间设有主电池6故障报警灯，第二常闭继电器3与负极输出端4之间设有主电池6正常显示灯。
工作原理：当所有主电池6处于正常状态时，每个主电池模块中电压比较器11的检测结果正常，第一常闭继电器5闭合、第一常开继电器7断开，第二常闭继电器3闭合、第二常开继电器2断开；多个主电池6串联以实现供电，备用电池1此时被短路。
当某一个主电池6失效后，该主电池模块中的电压比较器11检测到该主电池6正负极电压偏离正常值，该电压比较器11的常开端子闭合、常闭端子断开，使得该主电池模块中第一常闭继电器5断开、第一常开继电器7闭合，失效主电池6被短路切断。
同时，第二常闭继电器3断开、第二常开继电器2闭合，备用电池1从被短路断开阶段变为接入状态，备用电池1与其他正常主电池6重新串联成正常供电蓄电池组。
当备用电池1投入使用后，主电池6正常显示灯熄灭，主电池6故障报警灯电量；维修人员看到相关灯的提示以进行维修操作，避免备用电池1长时间使用导致电量耗尽。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种蓄电池组失效的智能投切装置，其特征在于，包括多个正负极串联的主电池模块，每个主电池模块包括主电池、电压比较器和继电器模块；
继电器模块包括第一常闭继电器和第一常开继电器，所述第一常闭继电器串联设置于相邻两个主电池之间；
所述第一常开继电器的一端与上一主电池模块中主电池的正极连接，另一端与当前主电池模块中主电池的正极连接；
备用电池，所述备用电池的负极与第二常闭继电器的一端连接，所述第二常闭继电器的另一端与负极输出端连接，所述备用电池的正极与相邻主电池模块中的第一常闭继电器连接，所述备用电池的正极与相邻主电池模块中第一常闭继电器之间旁接有第二常闭继电器的一端，所述第二常闭继电器的另一端与负极输出端连接；
所述电压比较器用于监测每个主电池中正负极间的电压以控制相应主电池模块中第一常闭继电器、第一常开继电器、第二常闭继电器及第二常开继电器的通断以实现失效主电池的切断和备用电池的投入。
2.根据权利要求1所述的蓄电池组失效的智能投切装置，其特征在于，所述电压比较器包括常开端子和常闭端子，电压比较器通过检测相应主电池正负极间的电压以控制常开端子和常闭端子的开闭状态。
3.根据权利要求2所述的蓄电池组失效的智能投切装置，其特征在于，多个电压比较器中的常开端子和常闭端子通过同一电源供电。
4.根据权利要求1所述的蓄电池组失效的智能投切装置，其特征在于，多个电压比较器中常开端子的一端共阳极连接，另一端分别连接有相应主电池模块中的第一常开继电器的第一供电端，第一常开继电器的第二供电端相互连接后与第二常开继电器的第一供电端连接。
5.根据权利要求4所述的蓄电池组失效的智能投切装置，其特征在于，多个电压比较器中常闭端子的一端共阳极连接，另一端分别连接有相应主电池模块中第一常闭继电器的第一供电端，第一常闭继电器的第二供电端相互连接后与第二常闭继电器的第一供电端连接。
6.根据权利要求5所述的蓄电池组失效的智能投切装置，其特征在于，所述第二常闭继电器和第二常开继电器的第二供电端共阴极连接。
7.根据权利要求1所述的蓄电池组失效的智能投切装置，其特征在于，距离所述负极输出端最远的一个主电池模块设为尾部电池模块，尾部电池模块的正极与正极输出端连接，尾部电池模块中第一常开继电器的第二端与正极输出端连接。
8.根据权利要求1所述的蓄电池组失效的智能投切装置，其特征在于，第二常开继电器与负极输出端之间设有主电池故障报警灯，第二常闭继电器与负极输出端之间设有主电池正常显示灯。
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