CN216451181U - 变电站站用蓄电池自动投切系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种变电站站用蓄电池自动投切系统，包括一个单片机控制单元、n个锁存器单元、n个放大器单元及n个执行继电器单元，每个锁存器单元的各数据输入端均与单片机控制单元的同一组I/O端口对应相连，每个锁存器单元的锁存使能端分别与单片机控制单元的不同控制端口相连，每个锁存器单元的各数据输出端与对应的放大器单元的各输入端相连，每个放大器单元的各输出端与对应的执行继电器单元相连，执行继电器单元包括若干继电器，通过放大器单元各输出信号决定各继电器的通断，每个执行继电器单元用于与一个蓄电池单元相连，各执行继电器单元级联在一起，使各蓄电池单元以矩阵方式连接在一起。上述系统能切除故障蓄电池，投入备用蓄电池。

Description

变电站站用蓄电池自动投切系统

技术领域

本实用新型涉及蓄电池技术领域，尤其涉及一种变电站站用蓄电池自动投切系统。

背景技术

随着社会经济的发展，变电站数量不断增加，供电可靠性要求也越来越高，直流负荷日益增多使得蓄电池的容量呈递增趋势。在变电站直流系统中，蓄电池组扮演着极其重要的作用。一但发生大停电事故，在失去站用电后，蓄电池是直流负荷的唯一能量供给者，是变电站安全运行的最后一道防线，一旦蓄电池发生问题，变电站设备将因此瘫痪，造成越级跳闸，扩大停电范围，带来巨大损失。

目前变电站站用蓄电池运行可靠性有待提高。每年全国变电站蓄电池组因全站交流系统失电，而发挥应急电源作用的蓄电池数量仅为极少部分。但即使是这些极少部分蓄电池组，每年的事故仍时有发生。站用蓄电池大多采用简单的串联连接，有的甚至没有备用蓄电池组，在事故处理中，一旦发生单节蓄电池故障，就会丢失宝贵的直流负荷供电。且35kV变电站仅配置一组蓄电池，无法做全核对性放电试验，检测效果大打折扣，故障发现迟滞。因此，推进无人值守变电站和智能化变电站的深化发展，实现蓄电池状态检修的智能化、高效化、无人化亦成为目前迫切需要解决的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本申请提出了一种变电站站用蓄电池自动投切系统，以便能够切除故障蓄电池，同时投入备用蓄电池，以提高变电站站用蓄电池供电可靠性。

为了实现上述目的，本申请提出了一种变电站站用蓄电池自动投切系统，包括一个单片机控制单元、至少两个锁存器单元、个数与锁存器单元相等的放大器单元以及个数与锁存器单元相等的执行继电器单元，每个锁存器单元的各数据输入端均与所述单片机控制单元的同一组I/O端口对应相连接，每个锁存器单元的锁存使能端分别与所述单片机控制单元的不同控制端口相连接，每个锁存器单元的各数据输出端与对应的放大器单元的各输入端相连接，每个放大器单元的各输出端与对应的执行继电器单元相连接，每个执行继电器单元中包括若干继电器，通过放大器单元的各输出信号来决定各继电器的通断，每个执行继电器单元均用于与一个蓄电池单元相连接，各个执行继电器单元能够级联在一起，使各蓄电池单元以矩阵的方式连接在一起。

在一些实施例中，每个执行继电器单元均包括十个继电器，分别记作第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器、第八继电器、第九继电器以及第十继电器，其中第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器以及第六继电器串联连接，所述第一继电器用于与蓄电池单元的正极相连接，所述第六继电器用于与蓄电池单元的负极相连接，从所述第一继电器和第二继电器之间的连线上分别引出两条连线，其中一条连接第七继电器，另一条连接第八继电器，从所述第五继电器和第六继电器之间的连线上分别引出两条连线，其中一条连接第九继电器，另一条连接第十继电器，从所述第二继电器和第三继电器之间的连线上引出一条连线，将该连线记作第一连接端，从所述第四继电器和第五继电器之间的连线上引出一条连线，将该连线记作第二连接端，从所述第七继电器引出一条连线，将该连线记作第三连接端，从所述第八继电器引出一条连线，将该连线记作第四连接端，从所述第九继电器引出一条连线，将该连线记作第五连接端，从所述第十继电器引出一条连线，将该连线记作第六连接端，各执行继电器单元通过相应的连接端能够级联在一起，使各蓄电池单元以矩阵的方式连接在一起。

本申请的该方案的有益效果在于上述变电站站用蓄电池自动投切系统，各执行继电器单元通过相应的连接端能够级联在一起，使各蓄电池单元以矩阵的方式连接在一起，这样便改变了传统蓄电池简单的串联级联模式，为蓄电池连接电路的灵活变更提供了硬件基础；本申请所涉及的变电站站用蓄电池自动投切系统以单片机为主控芯片，继电器为执行元件，通过主控芯片实时控制多个继电器的关断和导通，以实现相应电路的断开和接通，这样便能够实现多个蓄电池单元运行过程中，根据蓄电池实时巡检系统反馈的信息，实时切除故障蓄电池单元，同时投入备用蓄电池单元，在保证蓄电池正常供电的前提下，及时遏制故障蓄电池健康度的进一步恶化，提高了变电站站用蓄电池供电的可靠性，为蓄电池的智能化、高效化管理提供了硬件基础。

附图说明

图1示出了实施例中变电站站用蓄电池自动投切系统的原理图。

图2示出了实施例中执行继电器单元与蓄电池单元的连接关系图。

图3示出了实施例中单片机控制单元的原理图。

图4示出了实施例中第一锁存器单元、第一放大器单元以及第一执行继电器单元的原理图。

图5示出了实施例中第二锁存器单元、第二放大器单元以及第二执行继电器单元的原理图。

图6示出了实施例中第三锁存器单元、第三放大器单元以及第三执行继电器单元的原理图。

图7示出了实施例中第四锁存器单元、第四放大器单元以及第四执行继电器单元的原理图。

图8示出了实施例中第五锁存器单元、第五放大器单元以及第五执行继电器单元的原理图。

图9示出了实施例中第六锁存器单元、第六放大器单元以及第六执行继电器单元的原理图。

图10示出了实施例中第七锁存器单元、第七放大器单元以及第七执行继电器单元的原理图。

图11示出了实施例中第八锁存器单元、第八放大器单元以及第八执行继电器单元的原理图。

图12示出了实施例中第九锁存器单元、第九放大器单元以及第九执行继电器单元的原理图。

图13示出了实施例中蓄电池单元正常工作时，继电器的开断状态示意图，其中黑色代表继电器关断状态，白色代表继电器导通状态。

图14示出了实施例中蓄电池单元有切换动作后，继电器的开断状态示意图，其中黑色代表继电器关断状态，白色代表继电器导通状态。

附图标记：1-单片机控制单元，21-第一锁存器单元，22-第二锁存器单元，2n-第n锁存器单元，31-第一放大器单元，32-第二放大器单元，3n-第n放大器单元，41-第一执行继电器单元，42-第二执行继电器单元，4n-第n执行继电器单元，KV1-第一继电器，KV2-第二继电器，KV3-第三继电器，KV4-第四继电器，KV5-第五继电器，KV6-第六继电器，KV7-第七继电器，KV8-第八继电器，KV9-第九继电器，KV10-第十继电器，X1-第一连接端，X2-第二连接端，X3-第三连接端，X4-第四连接端，X5-第五连接端，X6-第六连接端。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步的说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

如图1所示，本申请所涉及的变电站站用蓄电池自动投切系统包括一个单片机控制单元1、至少两个锁存器单元、个数与锁存器单元相等的放大器单元以及个数与锁存器单元相等的执行继电器单元，每个锁存器单元的各数据输入端均与所述单片机控制单元1的同一组I/O端口对应相连接，每个锁存器单元的锁存使能端分别与所述单片机控制单元1的不同控制端口相连接，每个锁存器单元的各数据输出端与对应的放大器单元的各输入端相连接，每个放大器单元的各输出端与对应的执行继电器单元相连接，每个执行继电器单元中包括若干继电器，通过放大器单元的各输出信号来决定各继电器的通断，每个执行继电器单元均用于与一个蓄电池单元相连接，各个执行继电器单元能够级联在一起，使各蓄电池单元以矩阵的方式连接在一起。

在本实施例中，每个执行继电器单元均包括十个继电器，分别记作第一继电器KV1、第二继电器KV2，、、、、、、，第十继电器KV10，如图2所示，其中第一继电器KV1、第二继电器KV2、第三继电器KV3、第四继电器KV4、第五继电器KV5以及第六继电器KV6串联连接，所述第一继电器KV1用于与蓄电池单元的正极相连接，所述第六继电器KV6用于与蓄电池单元的负极相连接，从所述第一继电器KV1和第二继电器KV2之间的连线上分别引出两条连线，其中一条连接第七继电器KV7，另一条连接第八继电器KV8，从所述第五继电器KV5和第六继电器KV6之间的连线上分别引出两条连线，其中一条连接第九继电器KV9，另一条连接第十继电器KV10，从所述第二继电器KV2和第三继电器KV3之间的连线上引出一条连线，将该连线记作第一连接端X1，从所述第四继电器KV4和第五继电器KV5之间的连线上引出一条连线，将该连线记作第二连接端X2，从所述第七继电器KV7引出一条连线，将该连线记作第三连接端X3，从所述第八继电器KV8引出一条连线，将该连线记作第四连接端X4，从所述第九继电器KV9引出一条连线，将该连线记作第五连接端X5，从所述第十继电器KV10引出一条连线，将该连线记作第六连接端X6，即每个执行继电器单元具有六个连接端，各执行继电器单元通过相应的连接端能够级联在一起，使各蓄电池单元以矩阵的方式连接在一起。在本实施例中，每个蓄电池单元可以包括单个蓄电池，也可以是多个蓄电池串联在一起。

在本实施例中，以包含九个执行继电器单元为例进行说明，所述单片机控制单元1采用型号为STC12C5A60S2的单片机，如图3所示。第一锁存器单元21、第二锁存器单元22，、、、、、、，第n锁存器单元2n均采用型号为74HC573的锁存器，在本实施例中，n＝9，每个放大器单元均包括两个型号为ULN2003的放大器，每个执行继电器单元均包括十个继电器，如图4-12所示。在本实施例中，九个蓄电池单元中包括六个正常的蓄电池单元以及三个备用的蓄电池单元，这九个蓄电池单元以矩阵的方式级联在一起。

在具体的使用过程中，同一时刻单片机控制单元1对与某一蓄电池单元相对应的执行继电器单元发出相应的关断和导通指令，指令下达后，相应的锁存器单元的锁存使能端开始使能，将当前数据输入端的电平信号进行锁存保持，进而使得相应执行继电器单元会保持当前状态，直到单片机控制单元1的下一次指令下达，之后单片机控制单元1便可对下一执行继电器单元下达控制命令。由此，本申请便可实现单个单片机控制单元1对所有蓄电池单元的投切进行控制。

如图13所示，各蓄电池单元正常工作时，每个执行继电器单元中的各继电器的开断状态如图所示，其中黑色代表继电器关断状态，白色代表继电器导通状态。当某一蓄电池单元出现故障时，例如第五蓄电池单元DC5出现故障时，则需要将其切出直流系统，之后可以将备用DC1切入直流系统，如图14所示。

本申请所涉及的变电站站用蓄电池自动投切系统，各执行继电器单元通过相应的连接端能够级联在一起，使各蓄电池单元以矩阵的方式连接在一起，这样便改变了传统蓄电池简单的串联级联模式，为蓄电池连接电路的灵活变更提供了硬件基础；本申请所涉及的变电站站用蓄电池自动投切系统以单片机为主控芯片，继电器为执行元件，通过主控芯片实时控制多个继电器的关断和导通，以实现相应电路的断开和接通，这样便能够实现多个蓄电池单元运行过程中，根据蓄电池实时巡检系统反馈的信息，实时切除故障蓄电池单元，同时投入备用蓄电池单元，在保证蓄电池正常供电的前提下，及时遏制故障蓄电池健康度的进一步恶化，提高了变电站站用蓄电池供电的可靠性，为蓄电池的智能化、高效化管理提供了硬件基础。

另外，本申请所涉及的变电站站用蓄电池自动投切系统使用单片机与锁存器、放大器构成基本控制系统，硬件成本低，但该控制系统的实时性高，稳定性可满足要求。通过锁存器的使用可以将单片机有限的输出管脚进行拓展，增加单片机的使用效率，多个蓄电池单元的投切不再需要增加单片机的个数，一台单片机即可实现所有继电器的实时控制。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种变电站站用蓄电池自动投切系统，其特征在于：包括一个单片机控制单元、至少两个锁存器单元、个数与锁存器单元相等的放大器单元以及个数与锁存器单元相等的执行继电器单元，每个锁存器单元的各数据输入端均与所述单片机控制单元的同一组I/O端口对应相连接，每个锁存器单元的锁存使能端分别与所述单片机控制单元的不同控制端口相连接，每个锁存器单元的各数据输出端与对应的放大器单元的各输入端相连接，每个放大器单元的各输出端与对应的执行继电器单元相连接，每个执行继电器单元中包括若干继电器，通过放大器单元的各输出信号来决定各继电器的通断，每个执行继电器单元均用于与一个蓄电池单元相连接，各个执行继电器单元能够级联在一起，使各蓄电池单元以矩阵的方式连接在一起。

2.根据权利要求1所述的变电站站用蓄电池自动投切系统，其特征在于：每个执行继电器单元均包括十个继电器，分别记作第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器、第八继电器、第九继电器以及第十继电器，其中第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器以及第六继电器串联连接，所述第一继电器用于与蓄电池单元的正极相连接，所述第六继电器用于与蓄电池单元的负极相连接，从所述第一继电器和第二继电器之间的连线上分别引出两条连线，其中一条连接第七继电器，另一条连接第八继电器，从所述第五继电器和第六继电器之间的连线上分别引出两条连线，其中一条连接第九继电器，另一条连接第十继电器，从所述第二继电器和第三继电器之间的连线上引出一条连线，将该连线记作第一连接端，从所述第四继电器和第五继电器之间的连线上引出一条连线，将该连线记作第二连接端，从所述第七继电器引出一条连线，将该连线记作第三连接端，从所述第八继电器引出一条连线，将该连线记作第四连接端，从所述第九继电器引出一条连线，将该连线记作第五连接端，从所述第十继电器引出一条连线，将该连线记作第六连接端，各执行继电器单元通过相应的连接端能够级联在一起，使各蓄电池单元以矩阵的方式连接在一起。

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