CN214280980U - 一种具有故障诊断功能的远程放电控制盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及领域直流后备电源蓄电池组核容领域，尤其涉及一种具有故障诊断功能的远程放电控制盒。一种具有故障诊断功能的远程放电控制盒，包括接入蓄电池组容量在线防护系统的输出开关J和两个二极管D1、D2；输出开关J和两个二极管D1、D2相并联；其特征在于：所述远程放电控制盒内置有故障诊断模块，故障诊断模块采集输出开关J和二极管D两端电压差Vd，基于Vd范围与输出开关J、二极管D的状态判断输出开关J和二极管D是否异常。该远程放电控制盒内置故障诊断电路，能够及时了解输出开关和二极管目前状态，避免故障情况下放电工作而产生。

Description

一种具有故障诊断功能的远程放电控制盒

技术领域

本实用新型涉及领域直流后备电源蓄电池组核容领域，尤其涉及一种具有故障诊断功能的远程放电控制盒。

背景技术

目前阀控式铅酸蓄电池(VRLA)已广泛应用于电力、通信、铁路等领域。无论在电力变电站、电信机房、移动基站还是在UPS系统中，蓄电池作为后备用电源在系统中都起着极其重要的作用，蓄电池组是直流电源系统的安全可靠运行的基础，而直流系统的安全稳定直接关联着很多设备的运行状态。根据电力行业标准的相关规定。对运行一年以上的蓄电池组要求1～2年做一次容量的核对性测试(也简称核容)，来起到防护直流系统后续安全稳定的作用。

为了响应变电站智能运维，提高效率，减轻劳动强度，越来越多的站点采用远程放电的模式。但是对远程放电控制部分确缺少相应的检测，无法得知相关的控制部分是否有效。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的第一目的在于提供一种远程放电控制盒，该远程放电控制盒内置故障诊断电路，能够及时了解输出开关和二极管目前状态，避免故障情况下放电工作而产生。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种具有故障诊断功能的远程放电控制盒，包括接入蓄电池组容量在线防护系统的输出开关J和两个二极管D1、D2；输出开关J和两个二极管D1、D2相并联；其特征在于：所述远程放电控制盒内置有故障诊断模块，故障诊断模块采集输出开关J和二极管D两端电压差Vd，基于Vd范围与输出开关J、二极管D的状态判断输出开关J和二极管D是否异常。

该远程放电控制盒接入蓄电池组容量在线防护系统中，该在线防护系统中的蓄电池充放电回路具体是蓄电池组正极与远程放电控制盒电流输入输出端一端相连，远程放电控制盒电流输入输出端另一端与充电机相连在直流系统母线，蓄电池组负极与充电机相连在直流系统母线。远程放电控制盒中有输出开关J和两个二极管D1、D2。输出开关J在直流系统正常工作中处于闭合状态，为充电机对电池组的充电提供回路，也可在市电异常的情况下为直流负载提供放电回路。在对电池组远程放电中输出开关J断开，同时二极管的存在也避免了在维护放电中，市电失电的情况下，直流负载失去电能的风险。其中双重二极管的设计起到双重保护作用，所以二极管D和输出开关J的状态十分关键，本方案就是为及时了解JD目前状态，避免故障情况下放电工作而产生。

具体来说，该方案中采用故障诊断模块采集输出开关J和二极管D两端电压差Vd，基于Vd范围与输出开关J、二极管D的状态判断输出开关J和二极管D是否异常。

作为优选，所述故障诊断模块采用如下电路：MCU中ADC端与贴片电容C5、贴片电阻R8一端相连；贴片电阻R8另一端与运放U2输出端和反相输入端相连，运放U2同相输入端与贴片电容C4、贴片电阻R6、R7一端相连；贴片电阻R7另一端与2.5V相连；贴片电阻R6另一端与运放U1输出端相连，并串联贴片电阻R5后与运放U1和反相输入端相连；运放U1反相输入端与贴片电容C3、贴片电阻R3相连；运放U1同相输入端与贴片电容C2、贴片电阻R3、R2一端相连；贴片电阻R3、R2另一端分别和直插CBB电容C1与贴片电阻R1与双向TVS管D3并联后的两端相连；直插CBB电容C1与贴片电阻R1与双向TVS管D3并联后的一端与可自恢复保险丝F1串联后与两个二极管D1、D2与一个直流接触器K并联后的一端相连；直插CBB电容C1与贴片电阻R1与双向TVS管D3并联后的另一端与两个二极管D1、D2与一个直流接触器K并联后的另一端相连；贴片电容C5、C4、C3、C2、贴片电阻R4另一端接地；运放U1、U2+Vs、-Vs端供电相连。

附图说明

图1为远程放电控制盒结构框图。

图2为蓄电池组容量在线防护系统示意图。

图3为远程放电控制盒故障检测电路。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本实施例涉及一种远程放电控制盒，该远程放电控制盒接入蓄电池组容量在线防护系统中。如图2所示，蓄电池组容量在线防护系统，包括蓄电池充放电回路、核容模块3、电池管理模块2和核容管理平台。所述蓄电池充放电回路包括能够对于直流系统输出电能的蓄电池组4，以及能够对蓄电池组4充电的充电机5，以及用于控制所述蓄电池组4输出电能和充电的远程放电控制盒6。蓄电池充放电回路具体是蓄电池组4正极与远程放电控制盒6电流输入输出端一端相连，远程放电控制盒6电流输入输出端另一端与充电机5相连在直流系统母线，蓄电池组4负极与充电机5相连在直流系统母线。该蓄电池充放电回路中，蓄电池组4能够充电同时对直流系统输出供电。

所述核容模块3能够接通蓄电池组4并对蓄电池组4进行核容，电池管理模块2用于控制远程放电控制盒6，核容管理平台用于通讯控制核容模块3和电池管理模块2。核容管理平台应具备遥测、遥信、遥控、遥调等基本功能，应包括以下功能：核容蓄电池组4选择，核容放电电流、放电容量、放电时间等参数的设置，温度、电流、电压等报警阈值的设置。核容管理平台能够发送指令核容模块3，使核容模块3接通蓄电池组4并通过电池管理模块2关闭输出开关，从而对于蓄电池组4进行核容。

如图1-3中所示，远程放电控制盒6包括输出开关J，以及与所述输出开关J相并联的两个二极管D。所述电池管理模块2控制所述远程放电控制盒6内的输出开关J开合，以控制蓄电池组4能够通过输出开关J或二极管D对直流系统输出电能。远程放电控制盒6内两个二极管D与输出开关J并联，一端连接控制盒电流输入输出端其中一个端口，另一端连接控制盒电流输入输出端其中另一个端口。所述蓄电池组4能够通过输出开关J或二极管D对直流系统输出电能，该蓄电池组容量在线防护系统在核容过程中如出现交流失电，虽然输出开关J处于断开状态，但蓄电池组4能够通过二极管D对直流系统输出电能。由于二极管D特性，此时充电机5无法通过二极管D给蓄电池组4充电，当交流失电时，蓄电池组4通过二极管D给直流系统供电，不会由于交流失电导致直流系统断开。

上述方案中，远程放电控制盒6中有二极管D和输出开关J。输出开关J在直流系统正常工作中处于闭合状态，为充电机5对电池组的充电提供回路，也可在市电异常的情况下为直流负载提供放电回路。在对电池组远程放电中输出开关J断开，同时二极管D的存在也避免了在维护放电中，市电失电的情况下，直流负载失去电能的风险。其中双重二极管D的设计起到双重保护作用，所以二极管D和输出开关J的状态十分关键，本方案就是为及时了解JD目前状态，避免故障情况下放电工作而产生。

所述远程放电控制盒6内还设有故障诊断模块61和通讯模块。所述故障诊断模块61连接两个二极管D与输出开关J并联后的两端，故障诊断模块61通过通讯模块与电池管理模块2通讯相连。所述故障诊断模块61采集输出开关J和二极管D两端电压差Vd，基于Vd范围与输出开关J、二极管D的状态判断输出开关J和二极管D是否异常。

具体如图3所示，故障诊断模块61采用如下电路：MCU中ADC端与贴片电容C5、贴片电阻R8一端相连。贴片电阻R8另一端与运放U2输出端和反相输入端相连，运放U2同相输入端与贴片电容C4、贴片电阻R6、R7一端相连。贴片电阻R7另一端与2.5V相连。贴片电阻R6另一端与运放U1输出端相连，并串联贴片电阻R5后与运放U1和反相输入端相连。运放U1反相输入端与贴片电容C3、贴片电阻R3相连。运放U1同相输入端与贴片电容C2、贴片电阻R3、R2一端相连。贴片电阻R3、R2另一端分别和直插CBB电容C1与贴片电阻R1与双向TVS管D3并联后的两端相连。直插CBB电容C1与贴片电阻R1与双向TVS管D3并联后的一端与可自恢复保险丝F1串联后与两个二极管D1、D2与一个直流接触器K并联后的一端相连。直插CBB电容C1与贴片电阻R1与双向TVS管D3并联后的另一端与两个二极管D1、D2与一个直流接触器K并联后的另一端相连。贴片电容C5、C4、C3、C2、贴片电阻R4另一端接地。运放U1、U2+Vs、-Vs端供电相连。

上述方案中，远程放电控制箱中的二极管D和开关根据电池组的容量及电压等级选用不同的型号的电力二极管D和直流接触器。正常情况下，选用电力二极管D的导通压降在0.5V,额定电流情况下压降是1.6V；选用的直流接触器的闭合的接触电阻一般在1mΩ左右。端口D+/D-是JD并联采集端口，其电压值为采集电压Vd。

以下对上图进行简单说明：

Vd：输出开关J和二极管D两端电压差；Vo：差分放大输出电压,一般取R2＝R3,R4＝R5；Vi：模拟输入电压；Vad：MCU的模拟采集输入电压。

F1是PTC保险丝，D3双向TVS,F1和D3组成输入保护电路；R2、R3、R4、R5和U1组成差分放大电路；R1、C1、C2、C3组成前级噪声消除电路，C4、R6组成中级噪声消除电路；同时增加2.5V,通过R6和R7对2.5V和Vo进行分压,避免负压输入AD口；C5、R8组成后级噪声消除电路；U2射极跟随器，信号匹配作用。

以3.3V的MCU，其基准值一般为3V,调节放大倍数使Vd＝Vo,根据以上条件进行状态检测说明。

序号	电压Vd	控制盒JD情况
			1	Vd≥1.6V	二极管D和开关断开
2	Vd≤0.2V	开关闭合
			3	0.2V<Vd<+1.6	二极管D正常，开关断开

举例1：

当0.2V<Vd<1.6V时，此时电池管理模块2控制输出开关J闭合时：

1、若Vd≤0.2V，此时判断输出开关J正常，二极管D正常

2、若0.2V<Vd<1.6V，此时判断输出开关J异常，二极管D正常

举例2：

当Vd≥1.6V时，此时电池管理模块2控制输出开关J闭合时：

1、若Vd≤0.2V，此时判断输出开关J正常，二极管D异常

2、若Vd≥1.6V，此时判断输出开关J异常，二极管D异常

举例3：

当Vd≤0.2V时，此时电池管理模块2控制输出开关J断开时：

1、若Vd≤0.2V，此时判断输出开关J异常

2、若0.2V<Vd<1.6V，此时判断输出开关J正常，二极管D正常

3、若Vd≥1.6V，此时判断输出开关J正常，二极管D异常

通过以上工作原理，可以实现远程放电控制盒6JD状态检测。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种具有故障诊断功能的远程放电控制盒，包括接入蓄电池组容量在线防护系统的输出开关J和两个二极管D1、D2；输出开关J和两个二极管D1、D2相并联；其特征在于：所述远程放电控制盒内置有故障诊断模块（61），故障诊断模块（61）采集输出开关J和二极管D1、D2；两端电压差Vd，基于Vd范围与输出开关J、二极管D的状态判断输出开关J和二极管D是否异常。

2.根据权利要求1所述的一种具有故障诊断功能的远程放电控制盒，其特征在于：所述故障诊断模块（61）中采集输出开关J和二极管D两端电压差Vd，通过电池管理模块2控制输出开关J闭合，结合Vd判断开关J和二极管D1、D2是否异常。

3.根据权利要求2所述的一种具有故障诊断功能的远程放电控制盒，其特征在于：所述故障诊断模块（61）采用如下电路：MCU中ADC端与贴片电容C5、贴片电阻R8一端相连；贴片电阻R8另一端与运放U2输出端和反相输入端相连，运放U2同相输入端与贴片电容C4、贴片电阻R6、R7一端相连；贴片电阻R7另一端与2.5V相连；贴片电阻R6另一端与运放U1输出端相连，并串联贴片电阻R5后与运放U1和反相输入端相连；运放U1反相输入端与贴片电容C3、贴片电阻R3相连；运放U1同相输入端与贴片电容C2、贴片电阻R3、R2一端相连；贴片电阻R3、R2另一端分别和直插CBB电容C1与贴片电阻R1与双向TVS管D3并联后的两端相连；直插CBB电容C1与贴片电阻R1与双向TVS管D3并联后的一端与可自恢复保险丝F1串联后与两个二极管D1、D2与一个直流接触器K并联后的一端相连；直插CBB电容C1与贴片电阻R1与双向TVS管D3并联后的另一端与两个二极管D1、D2与一个直流接触器K并联后的另一端相连；贴片电容C5、C4、C3、C2、贴片电阻R4另一端接地；运放U1、U2+Vs、-Vs端供电相连。

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