CN203951228U - 变电站直流系统用电池组监控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种变电站直流系统用电池组监控装置，包括：由若干个单体电池所组成的电池组、与单体电池的数量相对应的单体电池放电单元，电池组分别与充电装置、负载相连接，所述单体电池放电单元并联在对应的单体电池的两端；所述单体电池放电单元包括：电压采集比较电路、一级放电开关电路、分流器、二级放电开关电路、电压比较电路、电流比较电路；所述分流器分别与所述一级放电开关电路、二级放电开关电路、电压比较电路、电流比较电路、单体电池相连接，所述电压采集比较电路分别与所述单体电池、一级放电开关电路相连接，所述二级放电开关电路还分别与所述电压比较电路、电流比较电路相连接。本实用新型在任何情况下都能向直流负载供电。
Description
技术领域
本实用新型涉及变电站系统，特别是涉及一种变电站直流系统用电池组监控装置。
背景技术
变电站的直流系统由电池组、充电装置、直流母线、绝缘监察装置以及电压监察装置等组成，主要用于开关的控制、继电保护、自动装置、监控系统、事故照明等。其中电池组是一种独立的电源，它不受交流电源影响，当全站交流电源全部停电的情况下，能够连续可靠的工作，是保证供电电源不中断的最后屏障。
现有的变电站直流系统用电池组监控装置如图1所示，电池组与充电装置(即AC/DC)的直流母线之间通过电子开关/继电器连接，当电池组充电时，BMS(Battery Management System，电池管理系统)将电池组与充电母线之间的开关合上；当电池组充满时，BMS将电池组与充电母线之间的连接开关断开；当交流失电时，BMS在短时间内将电池组与充电母线之间的连接开关合上，为负载提供电力。
但是，现有的电池组监控装置，在充电装置与电池组之间存在继电器或者其他能够切断充电/放电电路的物理断点。采用这种方式，当外部交流失压时或出现电池一致性不好的现象时，BMS会通过控制物理断点来切断充电/放电电路，这样将导致电池组无法向直流负载供电，从而给变电站直流系统的安全稳定运行带来了风险。
实用新型内容
基于此，本实用新型提供一种变电站直流系统用电池组监控装置，在任何情况下都能向直流负载供电，保证变电站直流系统的安全稳定运行。
为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：
一种变电站直流系统用电池组监控装置，包括：由若干个单体电池所组成的电池组、与所述单体电池的数量相对应的单体电池放电单元，所述电池组分别与充电装置、负载相连接，所述单体电池放电单元并联在对应的单体电池的两端；
所述单体电池放电单元包括：电压采集比较电路、一级放电开关电路、分流器、电压比较电路、电流比较电路以及二级放电开关电路；所述分流器分别与所述一级放电开关电路、二级放电开关电路、电压比较电路、电流比较电路、单体电池相连接，所述电压采集比较电路分别与所述单体电池、一级放电开关电路相连接，所述二级放电开关电路还分别与所述电压比较电路、电流比较电路相连接。
由以上方案可以看出，本实用新型的一种变电站直流系统用电池组监控装置，电池组直接与充电装置和负载相连接，中间不存在任何物理断点，当监测到某个单体电池的电压过高时，不再采用传统的切断充电/放电电路的方法，而是通过单体电池放电单元对这个单体电池进行放电，直到电池组内所有的单体电池的电压均达到单体电池放电/充电保护状态电压为止。本实用新型的电池组监控装置能够保证电池不会过电压，并且电池组在任何情况下都与变电站的直流负载连接，保证了无延时的供电，避免了电池组在某些情况下无法向直流负载供电的可能性，保证了变电站直流系统的安全稳定运行。
附图说明
图1为传统方案中的变电站直流系统用电池组监控装置示意图；
图2为本实用新型中的一种变电站直流系统用电池组监控装置示意图；
图3为本实用新型中的单体电池放电单元结构示意图；
图4为本实用新型的单体电池放电单元在一个实施例中的具体结构示意。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图2所示，本实用新型的一种变电站直流系统用电池组监控装置，包括：由若干个单体电池所组成的电池组、与所述单体电池的数量相对应的单体电池放电单元(图2中以BMU表示)，所述电池组分别与充电装置、负载进行直接连接，中间没有电子开关或继电器等物理断点，另外所述单体电池放电单元并联在对应的单体电池的两端。
进一步的，如图3所示，本实用新型中的单体电池放电单元10可以包括：电压采集比较电路101、一级放电开关电路102、分流器103、电压比较电路104、电流比较电路105以及二级放电开关电路106；所述分流器103分别与所述一级放电开关电路102、二级放电开关电路106、电压比较电路104、电流比较电路105、单体电池相连接，所述电压采集比较电路101分别与所述单体电池、一级放电开关电路102相连接，所述二级放电开关电路106还分别与所述电压比较电路104、电流比较电路105相连接。
作为一个较好的实施例，所述电池组可以为锂电池组。
下面对本实用新型的工作过程进行描述：
1、BMS通过使能控制一级放电开关电路进入工作状态，此时电压采集比较电路可以对一级放电开关电路的开关进行控制；
2、电池电压通过电压采集比较电路与设定电压进行比较，当电池电压没有超过设定电压时，一级放电开关电路的开关处于关断状态；当电池电压超过设定电压时，一级放电开关电路的开关处于导通状态；
3、只有一级放电开关电路的开关处于导通状态时，才能进入二级放电开关电路对二级放电开关电路的开关进行控制；
4、电压比较电路通过分流器上的电压与设定电压阈值进行比较。当分流器上电压比设定电压阈值高时，电压比较电路控制二级放电开关电路的开关导通，对电池进行放电；当分流器上电压比设定电压阈值低时，电压比较电路控制二级放电开关电路的开关关断，停止对电池放电。通过上述两个动态过程限定放电电压在限定范围内放电；
5、电流比较电路通过分流器上的电流与设定电流阈值进行比较。当分流器上电流比设定电流阈值低时，电流比较电路控制二级放电开关电路的开关导通，对电池进行放电；当分流器上电流比设定电流阈值高时，电流比较电路控制二级放电开关电路的开关关断，停止对电池放电。通过上述两个动态过程使电池恒流放电。
另外，本实用新型的变电站直流系统用电池组监控装置还可以包括：与所述单体电池的数量相对应的温度采集电路、报警器；所述温度采集电路与所述单体电池相连接，所述报警器分别与所述温度采集电路、单体电池放电单元相连接。所述温度采集电路可以对单体电池的温度进行采集，并将其转换成数字信号发送给报警器；所述报警器在发现单体电池的温度或电压超过设定的安全值时，进行报警提示。通过对单体电池的电压和温度进行检测，保证了电池组运行的安全。
如图4所示为在一个具体的实施例中单体电池放电单元的结构示意图。各个模块电路的具体电路如图4所示，下面以图4为例，对本实用新型中的单体电池放电单元如何进行过压保护进行描述：
当电池没有超过设定电压时，电压采集比较电路101的U1不工作；当监测到电池超过设定电压时，一级放电开关电路102的Q2导通，启动限压恒流保护。IS-、IS+通过分流器103的运放器U3放大转换成电压信号后，输送到电流比较电路105的比较器U4的4脚，并和U4的3脚上设定的电压阈值进行比较。当采集电流转换成的电压值超过设定电压值则比较器U4的1脚电压被拉低，二级放电开关电路106中U2的3、4电压被拉低，控制一级放电开关电路102的放电MOS管的Q1断开；Q1断开后，电流采集值IS-、IS+为零，则U4的4脚采集电流转换成的电压小于3脚设定电压阈值，U4的1脚电压被抬升，U2的3、4脚电压被抬升，控制放电MOS管Q1导通。通过上述两个动态过程调节放电电流恒定；
另外，电池电压经过分流器103的运放U5输出到电压比较电路104中U6的3脚和U6的4脚上的设定电压阈值进行比较，当采集电压值高于设定电压阈值时，U6的1脚电压被抬升，U2的3、4脚电压被抬升，放电MOS管Q1导通；当电池电压值低于设定电压阈值时，U6的1脚电压被拉低，U2的3、4脚电压被拉低，放电MOS管Q1断开。通过上述两个动态过程限定放电电压在限定范围内放电。
通过以上方案可以看出，本实用新型的一种变电站直流系统用电池组监控装置，电池组直接与充电装置和负载相连接，中间不存在任何物理断点，当监测到某个单体电池的电压过高时，不再采用传统的切断充电/放电电路的方法，而是通过单体电池放电单元对这个单体电池进行放电，直到电池组内所有的单体电池的电压均达到单体电池放电/充电保护状态电压为止。本实用新型的电池组监控装置能够保证电池不会过电压，并且电池组在任何情况下都与变电站的直流负载连接，保证了无延时的供电，避免了电池组在某些情况下无法向直流负载供电的可能性，保证了变电站直流系统的安全稳定运行。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种变电站直流系统用电池组监控装置，其特征在于，包括：由若干个单体电池所组成的电池组、与所述单体电池的数量相对应的单体电池放电单元，所述电池组分别与充电装置、负载相连接，所述单体电池放电单元并联在对应的单体电池的两端；
所述单体电池放电单元包括：电压采集比较电路、一级放电开关电路、分流器、电压比较电路、电流比较电路以及二级放电开关电路；所述分流器分别与所述一级放电开关电路、二级放电开关电路、电压比较电路、电流比较电路、单体电池相连接，所述电压采集比较电路分别与所述单体电池、一级放电开关电路相连接，所述二级放电开关电路还分别与所述电压比较电路、电流比较电路相连接。
2.根据权利要求1所述的变电站直流系统用电池组监控装置，其特征在于，所述电池组为锂电池组。
3.根据权利要求1所述的变电站直流系统用电池组监控装置，其特征在于，还包括：与所述单体电池的数量相对应的温度采集电路、报警器；所述温度采集电路与所述单体电池相连接，所述报警器分别与所述温度采集电路、单体电池放电单元相连接。
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