CN110571909A - 一种用于蓄电池的开路保护机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于蓄电池的开路保护机构，所述的用于蓄电池的开路保护机构连接于输电线，所述输电线上还连接有负载，其中输电线包括正极线与负极线，所述用于蓄电池的开路保护机构包括蓄电池单元、直流多电路切换单元和直流稳压单元；本发明包括有多组蓄电池组，且多组蓄电池组通过多位选择开关连接至输电线，这样当其中一组蓄电池出现开路故障时，多位选择开关即切换至下一档位，接通另一蓄电池组，即可保证对负载的持续供电，确保变电站、发电厂的直流电源、通信电源、UPS电源等重要电源持续、可靠地供电，同时保证在事故情况下继电保护及其自动装置正确动作，进而确保变电站整体的运行正常和安全。

Description

一种用于蓄电池的开路保护机构

技术领域

本发明涉及电气维护、供电设备技术领域，具体涉及一种用于变电站中对直流电源的蓄电池组进行开路保护的装置。

背景技术

随着电力系统整体水平的不断提高，新一代智能变电站对电力系统的直流电源也提出了更高的要求，其中直流电源系统包含所有保护装置、安全自动装置的装置电源、控制回路电源、通信电源、UPS电源等必要的电源设备。当站用变压器交流电源失电或充电机故障时，蓄电池组反向为直流电源系统提供可靠的电能，若蓄电池组开路，全站的直流电源系统将全部失电，所有保护装置、安全自动装置及三遥功能全部失效，严重威胁电网的安全稳定运行，所以蓄电池组的开路保护是直流电源系统面临的关键技术问题，直接影响着供电可靠性。

近年来变电站因站用电源消失蓄电池组故障(内阻高、电压低、容量不足、极板间汇流排开路、正负极柱开路等)原因造成的事故案例较多。因蓄电池组开路，无法持续可靠对保护装置、安全自动装置、控制回路、通信电源、UPS电源等重要负荷设备供电；严重时发生越级跳闸，对变电站、发电厂将会造成毁灭性的损失。

如图1所示，蓄电池组和直流充电屏直接接入供电线路，其中直流充电屏保证正常状态下的供电并同时给蓄电池组充电，当站用变压器交流电源失电或充电机故障时故障时，直流充电屏无法供电，则蓄电池组开始供电。如图2所示，在蓄电池组供电过程中，若正常运行，则能保证负载的正常供电，若出现开路故障，则全站的直流电源断电，各种保护及自动化设备全部失电，对变电站造成大量损害，还有可能引发严重的大型安全事故，造成重大损失。

在此情况下，本发明旨在提供一种用于蓄电池的开路保护机构，从而改进直流系统接线方式，减少电网越级跳闸，缩小事故范围，提高变电站的运行安全。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种用于蓄电池的开路保护机构，用以解决现有的变电站蓄电池组因为不具有开路保护能力，当出现开路故障时，就会发生变电站内直流电源断电、各种安全保护和自动化设备停机的情况，从而极大的影响变动电站正常运行、可能引发重大安全事故、造成严重损失的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于蓄电池的开路保护机构，所述的用于蓄电池的开路保护机构连接于输电线，所述输电线上还连接有负载，其中输电线包括正极线与负极线，所述用于蓄电池的开路保护机构包括蓄电池单元、直流多电路切换单元和直流稳压单元，所述蓄电池单元包括若干个相互串联的蓄电池组，所述蓄电池组包括一个蓄电池或由多个蓄电池串联而成，所述直流多电路切换单元包括两个多位选择开关，所述多位选择开关的可选择档位数量与蓄电池组的数量相同并分别对应连接至蓄电池组，所述直流稳压单元串联设置在多位选择开关与输电线之间，还包括分别与蓄电池单元所有相串联的蓄电池整体正负极连接的直流充电单元。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明包括有多组蓄电池组，且多组蓄电池组通过多位选择开关连接至输电线，这样当其中一组蓄电池出现开路故障时，多位选择开关即切换至下一档位，接通另一蓄电池组，即可保证对负载的持续供电，确保变电站、发电厂的直流电源、通信电源、UPS电源等重要电源持续、可靠地供电，同时保证在事故情况下继电保护及其自动装置正确动作，进而确保变电站整体的运行正常和安全；

2、本发明中当某一蓄电池组出现开路故障时就会切换至连接在下一档位的蓄电池组，这样在检修时，位于处于工作状态的蓄电池组前方的蓄电池组回路均存在开路故障等问题，这样可以直接发现故障点，便于检修和维护。

附图说明

图1为现有技术中蓄电池组的供电电路图；

图2为现有技术中蓄电池组的工作逻辑图；

图3为本发明蓄电池组开路保护装置的电路图；

图4为本发明的模块流程图；

图5为本发明中蓄电池组的开路保护工作逻辑图；

图6为本发明中直流多电路切换单元的具体电路图；

图中：蓄电池单元1、直流多电路切换单元2、直流稳压单元3、直流充电单元4、负载5、二极管6、常闭开关7、多位选择开关21、继电器22、高频开关电源41。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

实施例：

如图3-6所示，本发明提出了一种用于蓄电池的开路保护机构，所述的用于蓄电池的开路保护机构连接于输电线，所述输电线上还连接有负载5，其中输电线包括正极线与负极线，所述用于蓄电池的开路保护机构包括蓄电池单元1、直流多电路切换单元2、直流稳压单元3和直流充电单元4。其中直流充电单元4和蓄电池单元1均连接至输电线并给负载5供电，在直流充电单元4正常工作时，其将交流电源转换为直流，并且一边给负载5供电，一边对蓄电池单元1进行充电，当交流电源故障或者直流充电单元4故障时，则通过蓄电池组对负载5进行供电。本实施例中直流充电单元4为常用于变电站等大型变电设备的直流充电屏。

本实施例中，蓄电池单元1包括若干个相互串联的蓄电池组，所述蓄电池组包括一个蓄电池或由多个蓄电池串联而成，本实施例中优选的，共包括108只蓄电池，分为两组，每组包括54只蓄电池相互串联，为了便于叙述，本处将两组蓄电池组设定为A组和B组，其中A组包括1-54号蓄电池，B组包括55-108号蓄电池，两组蓄电池组的输出电压均为110V。

直流多电路切换单元2包括两个多位选择开关21，所述多位选择开关21的可选择档位数量与蓄电池组的数量相同并分别对应连接至蓄电池组，即本实施例中多位选择开关21为二位选择开关，同时该二位选择开关包括一个动触点和两个静触点，以实现二档位的选择切换功能。

优选的方案中，两个多位选择开关21的动触点一端分别连接至正极线和负极线，其中与正极线连接的多位选择开关21的静触点一端分别对应连接至每一个蓄电池组的负极，与负极线连接的多位选择开关21的静触点一端分别对应连接至每一个蓄电池组的正极，所述每一组蓄电池组在位于静触点一端的电路上还并联有继电器22，所述继电器22在动作时控制动触点向下一静触点移动。本实施例中，设定与正极线连接的多位选择开关21为二位选择开关A，与负极线连接的多位选择开关21为二位选择开关B，则蓄电池组A的首位和蓄电池组B的首位，即1号蓄电池和55号蓄电池的正极分别连接至二位选择开关A的两个静触点，则蓄电池组A的末尾和蓄电池组B的末尾，即54号蓄电池和108号蓄电池的负极分别连接至二位选择开关B的两个静触点。当二位选择开关A和二位选择开关B的动触点分别位于连接至1号蓄电池和54号蓄电池的静触点档位时，蓄电池组A接通到负载5；当二位选择开关A和二位选择开关B的动触点分别位于连接至55号蓄电池和108号蓄电池的静触点档位时，蓄电池组B接通到负载5。相应的，本实施例中二位选择开关A和二位选择开关B的两个静触点之间分别设置有继电器22，该继电器22为有无继电器22，当继电器22中无电流通过时即开始动作，并控制动触点向另一静触点移动。

本实施例中，直流稳压单元3串联设置在多位选择开关21与输电线之间，其中直流稳压单元3为直流稳压器，其输入端与多位选择开关21连接，即输入从蓄电池组供应的110V电流，同时经稳压转换后，输出稳定的220V电流，从而保证负载5的正常运行。

本实施例优选的方案中，输电线中的正极线包括合闸母线和控制母线，其中二位选择开关A的动触点一端连接在控制母线上，二位选择开关B的动触点一端连接在负极线上，同时直流充电单元4的正极分别与合闸母线和控制母线连接、负极与负极线连接，蓄电池单元1中1号蓄电池的正极通过单独的导线与合闸母线连接、108号蓄电池的负极通过单独的导线与负极线连接，负载5连接在控制母线、合闸母线与负极线之间。这样直流充电单元4即直流充电屏既可以直接通过合闸母线和控制母线对负载5进行220V的直流供电，也可以通过合闸母线对蓄电池单元1进行充电，而蓄电池单元1则通过控制母线对负载5进行供电。

本实施例优选的方案中，直流充电单元4还包括高频开关电源41，所述高频开关电源41的输出端连接于直流多电路切换单元2之间和直流稳压单元3之间的导线上。其中高频开关电源41的输出电压为110V，与蓄电池单元1输出的110V稳压电流电压相同，从而为直流稳压单元3提供稳定的工作电源，最终通过直流稳压器输出220V的直流电源。

本实施例优选的方案中，蓄电池单元1和直流多电路切换单元2之间、直流稳压单元3与输电线之间以及高频开关电源41的输出端均设置有常闭开关7。该常闭开关7大多数时间关闭，作为导线使用，仅在安装、拆卸、维护、检修过程中断开以确保安全。

本实施例进一步优选的方案中，直流稳压单元3和多位选择开关21之间的导线上设有二极管6，所述二极管6的通路方向朝向直流稳压单元3。利用二极管6的单向导电性，可以防止受电端即控制母线的高电压和高频开关电源41回输到供电端即蓄电池单元1中造成反充电，确保蓄电池单元1的供电正常进行。

本发明在工作时，蓄电池组A首先接通，在站用交流失电或直流充电单元4故障需要由蓄电池组输出时首先通过蓄电池组A进行输电，当蓄电池组A出现开路故障时，二位选择开关A的静触点一端断电，通过继电器22切换至下一档位，即接通到蓄电池组B，然后通过蓄电池组B对负载5的持续供电，反之亦然。这样可以确保变电站、发电厂的直流电源、通信电源、UPS电源等重要电源持续、可靠地供电，同时保证在事故情况下继电保护及其自动装置正确动作，进而确保变电站整体的运行正常和安全。同时，最开始使用蓄电池组A进行供电，若出现开路故障时就会切换至连接蓄电池组B，这样在检修时，若发现处于工作状态的是蓄电池组B，那么蓄电池组A一定存在开路故障等问题，这样可以直接发现故障点，便于检修和维护。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种用于蓄电池的开路保护机构，所述的用于蓄电池的开路保护机构连接于输电线，所述输电线上还连接有负载，其中输电线包括正极线与负极线，其特征在于：所述用于蓄电池的开路保护机构包括蓄电池单元、直流多电路切换单元和直流稳压单元，所述蓄电池单元包括若干个相互串联的蓄电池组，所述蓄电池组包括一个蓄电池或由多个蓄电池串联而成，所述直流多电路切换单元包括两个多位选择开关，所述多位选择开关的可选择档位数量与蓄电池组的数量相同并分别对应连接至蓄电池组，所述直流稳压单元串联设置在多位选择开关与输电线之间，还包括分别与蓄电池单元所有相串联的蓄电池整体正负极连接的直流充电单元。

2.如权利要求1所述的一种用于蓄电池的开路保护机构，其特征在于：所述两个多位选择开关的动触点一端分别连接至正极线和负极线，其中与正极线连接的多位选择开关的静触点一端分别对应连接至每一个蓄电池组的负极，与负极线连接的多位选择开关的静触点一端分别对应连接至每一个蓄电池组的正极，所述每一组蓄电池组在位于静触点一端的电路上还并联有继电器，所述继电器在动作时控制动触点向下一静触点移动。

3.如权利要求2所述的一种用于蓄电池的开路保护机构，其特征在于：所述输电线中的正极线包括合闸母线和控制母线，其中一个多位选择开关的动触点一端连接在控制母线上，另一个多位选择开关的动触点一端连接在负极线上，所述直流充电单元的正极分别与合闸母线和控制母线连接、负极与负极线连接，蓄电池单元的正极与合闸母线连接、负极与负极线连接。

4.如权利要求3所述的一种用于蓄电池的开路保护机构，其特征在于：所述负载连接在控制母线和负极线之间。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的一种用于蓄电池的开路保护机构，其特征在于：所述直流充电单元还包括高频开关电源，所述高频开关电源的输出端连接于直流多电路切换单元和直流稳压单元之间的导线上。

6.如权利要求5所述的一种用于蓄电池的开路保护机构，其特征在于：所述蓄电池单元和直流多电路切换单元之间、直流稳压单元与输电线之间以及高频开关电源的输出端均设置有常闭开关。

7.如权利要求6所述的一种用于蓄电池的开路保护机构，其特征在于：所述蓄电池的输出电压和高频开关电源的输出电压均为110V，直流充电单元和直流稳压单元的输出电压为220V。

8.如权利要求7所述的一种用于蓄电池的开路保护机构，其特征在于：所述直流稳压单元和多位选择开关之间的导线上设有二极管，所述二极管的通路方向朝向直流稳压单元。

9.如权利要求2所述的一种用于蓄电池的开路保护机构，其特征在于：所述继电器为有无继电器，所述继电器在无通过电流时进行动作。