CN217486232U - 一种蓄电池电路的开路在线监测及保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，控制单元、报警单元及至少一个采集单元，每个采集单元与一个蓄电池连接，采集单元用于采集蓄电池的电阻值及电压值；控制单元基于蓄电池的电阻值、电压值，判断蓄电池是否开路，当蓄电池开路时，发出断开信号；报警单元基于断开信号，发出报警信号；测控装置与蓄电池连接，测控装置用于检测蓄电池的运行状态，当蓄电池开路时，发出报警信号；测控装置还通过通讯模块与监控系统连接，测控装置将蓄电池的运行状态发送至监控系统；跨接模块与蓄电池的反向并联连接，跨接模块用于当蓄电池开路时，自动导通并跨接蓄电池，从而实现快速检测蓄电池是否开路，并及时进行跨接，且操作简单、安全可靠。

Description

一种蓄电池电路的开路在线监测及保护装置

技术领域

本实用新型涉及蓄电池技术领域，具体涉及一种蓄电池电路的开路在线监测及保护装置。

背景技术

在直流电源中，蓄电池串联成组作为后备电源，一旦充电机失电或故障无法向直流母线供电，此时，蓄电池将由备用电源转为主电源对直流负荷提供电源。蓄电池的可靠性直接影响着电厂的运行安全。因蓄电池是串联工作方式，任何一只蓄电池开路，整条蓄电池组电流回路就要断开，将造成直流母线失电，保护装置拒动的严重后果。

常规的蓄电池单体电压巡检，只能检测电池电压高低，无法判断蓄电池的状态，但通过监视蓄电池内阻变化，可及时发现电解液干涸、汇流排极板过度腐蚀等电池高阻或开路故障，发现缺陷重要，如何预防和治理电池开路更重要，因此研究单体蓄电池开路在线监测，以及发现开路后在线零延时自动跨接提供一条旁路通道，从而保证整组电池电流回路连续，直流母线可靠供电，具有重要意义。

在现有技术中，常用跨接的方法以旁路开路的蓄电池，其中，跨接方案有：①直流接触器跨接。在各电池两端并联直流接触器，一旦检测到电池开路，立即接通直流接触器，但该方案有接触器投切速度较慢、寿命和控制电源问题。②采用CMOS或IGBT电子元件作为跨接器件，但控制电源及器件耐击穿性能问题较难解决。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的跨接方案存在跨接速度慢的缺陷，从而提供一种蓄电池电路的开路在线监测及保护装置。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供一种蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，装置包括：测控装置、跨接模块、通讯模块、监控系统，其中，所述测控装置包括：控制单元、报警单元及至少一个采集单元，每个采集单元与一个蓄电池连接，所述采集单元用于采集蓄电池的电阻值及电压值；所述控制单元基于所述蓄电池的电阻值、电压值，判断蓄电池是否开路，当蓄电池开路时，发出断开信号；所述报警单元基于所述断开信号，发出报警信号；测控装置还通过通讯模块与监控系统连接，测控装置将蓄电池的运行状态发送至监控系统；跨接模块与蓄电池的反向并联连接，跨接模块用于当蓄电池开路时，自动导通并跨接蓄电池。

在一实施例中，跨接模块包括：跨接二极管；跨接二极管的阳极与蓄电池的负极连接，跨接二极管的阴极与蓄电池的正极连接。

在一实施例中，蓄电池电路的开路在线监测及保护装置还包括：过电压抑制电路；预设数量的蓄电池串联连接后，与过电压抑制电路并联连接；过电压抑制电路用于抑制跨接二极管的两端的过压。

在一实施例中，跨接模块采用铝型材外壳密封结构，并固定安装于蓄电池架上。

在一实施例中，报警单元包括：使能电路、开关电路、继电器电路及报警器，其中，使能电路的第一端与控制单元连接，使能电路的第二端与开关电路的第一端连接；开关电路的第二端与继电器电路的第一供电端连接，开关电路的第三端接地；继电器电路的第二供电端与外接电源连接，继电器电路的第一输出端与报警器的第一端连接，继电器电路的第二输出端与报警器的第二端连接。

在一实施例中，使能电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第一开关，其中，第一开关的第一端分别与第二电阻的第一端、第三电阻的第三端连接，第一开关的第二端与开关电路的第一端连接，第一开关的控制端与第三电阻的第二端、第一电容的第一端连接；第一电容的第二端通过第一电阻与控制单元连接。

在一实施例中，开关电路包括：第四电阻、第五电阻、第二开关、第二电容，其中，第二开关的第一端与继电器电路的第一供电端连接，第二开关的第二端通过第二电容与第四电阻的第一端连接，第二开关的第二端还接地，第二开关的控制端通过第五电阻与第四电阻的第一端连接；第四电阻的第二端与使能电路的第二端连接。

在一实施例中，继电器电路包括：继电器及二极管，其中，继电器的第一供电端与开关电路的第二端、二极管的阳极连接，继电器的第二供电端与外接电源、二极管的阴极连接，继电器的第一输出端与报警器的第一端连接，继电器的第二输出端与报警器的第二端连接。

在一实施例中，报警器包括：声音报警器和/或灯光报警器。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，测控装置包括：控制单元、报警单元及至少一个采集单元，每个采集单元与一个蓄电池连接，采集单元用于采集蓄电池的电阻值及电压值；控制单元基于蓄电池的电阻值、电压值，判断蓄电池是否开路，当蓄电池开路时，发出断开信号；报警单元基于断开信号，发出报警信号；测控装置与蓄电池连接，测控装置用于检测蓄电池的运行状态，当蓄电池开路时，发出报警信号；测控装置还通过通讯模块与监控系统连接，测控装置将蓄电池的运行状态发送至监控系统；跨接模块与蓄电池的反向并联连接，跨接模块用于当蓄电池开路时，自动导通并跨接蓄电池，从而实现快速检测蓄电池是否开路，并及时进行跨接，且操作简单、安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的蓄电池电路的开路在线监测及保护装置的一个具体示例的组成图；

图2为本实用新型实施例提供的蓄电池电路的开路在线监测及保护装置的另一个具体示例的组成图；

图3为本实用新型实施例提供的蓄电池电路的开路在线监测及保护装置的另一个具体示例的组成图；

图4(a)～图4(c)为本实用新型实施例提供的过电压抑制电路布置方式的一个具体示例的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的报警单元的一个具体示例的组成图；

图6为本实用新型实施例提供的报警单元的具体电路拓扑结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本实用新型实施例提供一种蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，如图1所示，装置包括：测控装置1、跨接模块2、通讯模块3、监控系统4。

进一步地，如图1所示，测控装置1与蓄电池连接，测控装置1用于检测蓄电池的运行状态，当蓄电池开路时，发出报警信号；具体地，测试装置可以通过检测蓄电池的电阻、电流或者电压，以判断蓄电池的运行状态。例如：测控装置1实时获取蓄电池的电阻、电压，并将蓄电池的电阻与预设电阻阈值进行比较、蓄电池的电压与预设电压阈值比较，当蓄电池的内阻超过预设电阻阈值、电压低于预设电压阈值时，测控装置1判定蓄电池处于开路状态，并发出警报信号，该警报信号可以为声光报警信号，在此不作限制。

进一步地，如图2所示，测控装置1包括：控制单元11、报警单元12 及至少一个采集单元13，每个采集单元13与一个蓄电池连接，采集单元 13用于采集蓄电池的电阻值及电压值；控制单元11基于蓄电池的电阻值、电压值，判断蓄电池是否开路，当蓄电池开路时，发出断开信号；报警单元12基于断开信号，发出报警信号。

具体地，根据实际需要，可以为每个蓄电池配置一个测控装置1，或者一个测控装置1监控多个蓄电池，但是当一个测控装置1监控多个蓄电池时，需要设置多个采集单元13，一个采集单元13采用一个蓄电池的电阻值、电压值。

需要说明的是，测控装置1内所涉及的阈值比较、发出报警的方法均为现有技术中常用的比较方法，在此不再赘述。

进一步地，如图1所示，测控装置1还通过通讯模块3与监控系统4 连接，测控装置1将蓄电池的运行状态发送至监控系统4；具体地，监控系统4可以包括本地监控装置及远程监控终端，每个本地监控装置所管控的监控区域内包含至少一个测控装置1，远程监控终端可以与多个本地监控装置进行通信，本地工作人员不仅能实时通过本地监控装置或远程监控终端监控蓄电池的运行状态，还可以对测控装置1发出控制命令、配置测控装置1的配置参数等等。

进一步地，跨接模块2与蓄电池的反向并联连接，跨接模块2用于当蓄电池开路时，自动导通并跨接蓄电池。具体地，跨接装置具有单向导电性，当蓄电池正常运行未开路时，跨接装置处于断开状态，当蓄电池开路时，跨接装置自动导通，以跨接并旁路故障的蓄电池。当多个蓄电池串联连接构成一个电池组，每个蓄电池均反向并联连接一个跨接模块2时，跨接模块2可以快速、及时的跨接开路的蓄电池，为电池组电流提供一个新的通道，保证电池组不间断供电。

在一具体实施例中，如图3所示，跨接模块2包括：跨接二极管D1；跨接二极管D1的阳极与蓄电池的负极连接，跨接二极管D1的阴极与蓄电池的正极连接。

具体地，当蓄电池正常运行时，跨接二极管D1承受反压，跨接二极管 D1处于断开状态，此时电流仍只流经蓄电池，跨接二极管D1不会对蓄电池造成影响；当蓄电池开路，甚至蓄电池出现极性反转时，跨接二极管D1 承受正压，跨接二极管D1零延时自动导通，跨接旁路故障的蓄电池，从而保证直流母线供电的连续性。

在一具体实施例中，如图4(a)～图4(c)所示，蓄电池电路的开路在线监测及保护装置还包括：过电压抑制电路21。

进一步地，如图4(a)～图4(c)所示，预设数量的蓄电池串联连接后，与过电压抑制电路21并联连接；具体地，如图4(a)中，过电压抑制电路21 与一个跨接二极管D1所在电路并联连接，如图4(b)中，过电压抑制电路21 与二个跨接二极管D1所在电路并联连接，如图4(c)中，过电压抑制电路21 与多个跨接二极管D1所在电路并联连接。过电压抑制电路21的布置方式可以为：在易出现故障的蓄电池处布置过电压抑制电路21，在此不作限制。

进一步地，过电压抑制电路21用于抑制跨接二极管D1的两端的过压，以避免二极管的两端瞬间过压，而造成二极管管体击穿短路蓄电池事故。过电压抑制电路21可以为多电压抑制器，或者为现有技术中成熟的可以抑制浪涌电流的电路，在此不作限制。

在一具体实施例中，当蓄电池应用于电厂时，当蓄电池开路被跨接后，电厂全部负荷电流流过跨接装置，一旦过热，将可能造成跨接模块2故障，因此，跨接模块2采用铝型材外壳密封结构，并固定安装于蓄电池架上，将可很好地解决其散热问题。

在一具体实施例中，如图5所示，报警单元12包括：使能电路121、开关电路122、继电器电路123及报警器124，其中，使能电路121的第一端与控制单元11连接，使能电路121的第二端与开关电路122的第一端连接；开关电路122的第二端与继电器电路123的第一供电端连接，开关电路122的第三端接地；继电器电路123的第二供电端与外接电源连接，继电器电路123的第一输出端与报警器124的第一端连接，继电器电路123 的第二输出端与报警器124的第二端连接。

具体地，当蓄电池开路甚至极性反向时，控制单元11发出断开信号，此时使能电路121断开、开关电路122闭合、继电器电路123得电，报警器124报警。

在一具体实施例中，如图6所示，使能电路121包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第一开关Q1，其中，第一开关 Q1的第一端分别与第二电阻R2的第一端、第三电阻R3的第三端连接，第一开关Q1的第二端与开关电路122的第一端连接，第一开关Q1的控制端与第三电阻R3的第二端、第一电容C1的第一端连接；第一电容C1的第二端通过第一电阻R1与控制单元11连接。

在一具体实施例中，如图6所示，开关电路122包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第二开关Q2、第二电容C2，其中，第二开关Q2的第一端与继电器电路123的第一供电端连接，第二开关Q2的第二端通过第二电容 C2与第四电阻R4的第一端连接，第二开关Q2的第二端还接地，第二开关Q2的控制端通过第五电阻R5与第四电阻R4的第一端连接；第四电阻R4 的第二端与使能电路121的第二端连接。

在一具体实施例中，如图6所示，继电器电路123包括：继电器KM 及二极管D2，其中，继电器KM的第一供电端与开关电路122的第二端、二极管D2的阳极连接，继电器KM的第二供电端与外接电源、二极管D2 的阴极连接，继电器KM的第一输出端与报警器124的第一端连接，继电器KM的第二输出端与报警器124的第二端连接。

具体地，当蓄电池开路甚至极性反向时，控制单元11发出断开信号，第一开关Q1断开，第二开关Q2的控制端承受高压，第二开关Q2导通，继电器KM得电吸合，报警器124报警，其中，报警器124包括：声音报警器和/或灯光报警器。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，其特征在于，装置包括：测控装置、跨接模块、通讯模块、监控系统，其中，

所述测控装置包括：控制单元、报警单元及至少一个采集单元，每个采集单元与一个蓄电池连接，所述采集单元用于采集蓄电池的电阻值及电压值；所述控制单元基于所述蓄电池的电阻值、电压值，判断蓄电池是否开路，当蓄电池开路时，发出断开信号；所述报警单元基于所述断开信号，发出报警信号；

所述测控装置与蓄电池连接，所述测控装置用于检测所述蓄电池的运行状态，当所述蓄电池开路时，发出报警信号；

所述测控装置还通过所述通讯模块与所述监控系统连接，所述测控装置将所述蓄电池的运行状态发送至所述监控系统；

所述跨接模块与所述蓄电池的反向并联连接，所述跨接模块用于当所述蓄电池开路时，自动导通并跨接所述蓄电池。

2.根据权利要求1所述的蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，其特征在于，所述跨接模块包括：

跨接二极管；

所述跨接二极管的阳极与所述蓄电池的负极连接，所述跨接二极管的阴极与所述蓄电池的正极连接。

3.根据权利要求2所述的蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，其特征在于，还包括：

过电压抑制电路；

预设数量的蓄电池串联连接后，与所述过电压抑制电路并联连接；

所述过电压抑制电路用于抑制所述跨接二极管的两端的过压。

4.根据权利要求1所述的蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，其特征在于，所述跨接模块采用铝型材外壳密封结构，并固定安装于蓄电池架上。

5.根据权利要求1所述的蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，其特征在于，所述报警单元包括：使能电路、开关电路、继电器电路及报警器，其中，

所述使能电路的第一端与所述控制单元连接，所述使能电路的第二端与所述开关电路的第一端连接；

所述开关电路的第二端与所述继电器电路的第一供电端连接，所述开关电路的第三端接地；

所述继电器电路的第二供电端与外接电源连接，所述继电器电路的第一输出端与报警器的第一端连接，所述继电器电路的第二输出端与报警器的第二端连接。

6.根据权利要求5所述的蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，其特征在于，所述使能电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第一开关，其中，

所述第一开关的第一端分别与所述第二电阻的第一端、所述第三电阻的第三端连接，所述第一开关的第二端与所述开关电路的第一端连接，所述第一开关的控制端与所述第三电阻的第二端、所述第一电容的第一端连接；

所述第一电容的第二端通过所述第一电阻与所述控制单元连接。

7.根据权利要求5所述的蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，其特征在于，所述开关电路包括：第四电阻、第五电阻、第二开关、第二电容，其中，

所述第二开关的第一端与所述继电器电路的第一供电端连接，所述第二开关的第二端通过所述第二电容与所述第四电阻的第一端连接，所述第二开关的第二端还接地，所述第二开关的控制端通过所述第五电阻与所述第四电阻的第一端连接；

所述第四电阻的第二端与所述使能电路的第二端连接。

8.根据权利要求5所述的蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，其特征在于，继电器电路包括：继电器及二极管，其中，

所述继电器的第一供电端与所述开关电路的第二端、所述二极管的阳极连接，所述继电器的第二供电端与外接电源、所述二极管的阴极连接，所述继电器的第一输出端与报警器的第一端连接，所述继电器的第二输出端与报警器的第二端连接。

9.根据权利要求5所述的蓄电池电路的开路在线监测及保护装置，其特征在于，所述报警器包括：声音报警器和/或灯光报警器。

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