CN218896679U - 蓄电池组在线维护的控制装置及电力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种蓄电池组在线维护的控制装置及电力系统，该蓄电池组在线维护的控制装置包括：直流母线，连接有充电装置及系统负荷；多个蓄电池维护开关，每一蓄电池维护开关的一输入/输出端与对应的一组蓄电池分组连接；双向DC/DC变换模块，双向DC/DC变换模块的高压端口与直流母线连接，双向DC/DC变换模块的低压端口与多个蓄电池维护开关的另一输入/输出端互连；系统监控器，分别与多个蓄电池维护开关及双向DC/DC变换模块连接，系统监控器用于控制多个蓄电池维护开关及双向DC/DC变换模块工作，以对蓄电池组进行在线维护。本实用新型提供一种安全可靠的，自动在线的蓄电池组在线维护装置使得如何实现蓄电池组自动在线维护的难题得以解决。

Description

蓄电池组在线维护的控制装置及电力系统

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，特别涉及一种蓄电池组在线维护的控制装置及电力系统。

背景技术

电力系统中直流操作电源系统的主要作用是通过直流母线为系统设备供电，当交流电网正常时，由交流电网转换之后为直流母线提供电能；当交流电网发生掉电故障时，由直流操作电源系统中的蓄电池组为直流母线提供电能。直流母线上的系统设备均为重要设备，用于保证电力系统正常运行。因此，蓄电池组作为后备电源对有效防止直流母线失电起着至关重要的作用。基于蓄电池组自身的特点，必须定期对其进行充放电维护，才能保证蓄电池组的长期可靠运行。

目前市场上常规的蓄电池组维护方法是定期使用蓄电池放电仪进行维护，这种维护方法一般情况在维护时间内将被维护蓄电池组脱离直流母线，然后再将备用蓄电池组投入系统。在电力系统的直流电源系统中，为了安全，脱离被维护蓄电池组和投入备用蓄电池组的操作需要专业维护人员现场手动操作，维护过程中需要专业操作人员全程跟踪，且每组蓄电池组维护一次的时间约为10～20小时，电力系统中使用的蓄电池组数量庞大，因此需要大量的专业操作人员，人力成本高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种蓄电池组在线维护的控制装置及电力系统，旨在实现安全可靠的，自动在线的蓄电池组在线维护。

为实现上述目的，本实用新型提出一种蓄电池组在线维护的控制装置，所述蓄电池组在线维护的控制装置包括：

直流母线，所述直流母线上连接有充电装置及系统负荷；

多个蓄电池维护开关，每一所述蓄电池维护开关的一输入/输出端与对应的一组蓄电池分组连接；

双向DC/DC变换模块，所述双向DC/DC变换模块包括高压端口和低压端口，所述双向DC/DC变换模块的高压端口与所述直流母线连接，所述双向DC/DC变换模块的低压端口与多个所述蓄电池维护开关的另一输入/输出端互连；

系统监控器，分别与多个所述蓄电池维护开关及所述双向DC/DC变换模块连接，所述系统监控器用于控制多个所述蓄电池维护开关及所述双向DC/DC变换模块工作，以对所述蓄电池组进行在线维护。

可选地，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

电池巡检仪，分别与多个所述蓄电池分组及系统监控器连接，所述电池巡检仪用于采集各所述蓄电池分组的端电压和各所述蓄电池分组内单节蓄电池参数，并输出至系统监控器，以使所述系统监控器根据所述电池巡检仪检测的各所述蓄电池分组的端电压和各所述蓄电池分组内单节蓄电池参数控制多个所述蓄电池维护开关及所述双向DC/DC变换模块工作，以对所述蓄电池组进行在线维护。

可选地，所述系统监控器具体用于根据所述电池巡检仪检测的各所述蓄电池分组的单节电池参数控制多个所述蓄电池维护开关及所述双向DC/DC变换模块工作，以对所述蓄电池组中对应的所述蓄电池分组进行在线维护。

可选地，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

蓄电池充电开关，所述蓄电池充电控制电路的输入端与所述直流母线连接，所述蓄电池充电控制电路的输出端与蓄电池组连接，所述蓄电池充电开关在闭合时，将自所述直流母线接入的电源输出至所述蓄电池组，以对所述蓄电池组进行充电。

可选地，所述系统监控器具体用于控制多个所述蓄电池维护开关逐个闭合/断开，以及所述双向DC/DC变换模块工作，以对所述蓄电池组各所述蓄电池分组逐组进行在线维护。

可选地，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

放电装置及辅助放电开关，所述放电装置通过所述辅助放电开关与所述直流母线电连接；

所述系统监控器还用于控制所述辅助放电开关闭合/断开，并在所述辅助放电开关闭合时，控制所述放电装置调节所述直流母线的电流。

可选地，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

二极管及并联开关，所述二极管的阴极与所述直流母线连接，所述二极管的阳极与所述蓄电池充电开关连接；所述并联开关与所述二极管并联设置；

其中，所述并联开关在系统运行过程中保持闭合状态，所述直流母线通过所述并联开关和所述蓄电池充电开关为蓄电池组充电；

所述系统监控器还用于控制所述DC/DC变换模块的低压端口工作于热备用输出状态，以在检测到交流电网失电故障时，控制所述蓄电池组将通过二极管为所述蓄电池分组提供电能。

可选地，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

双向DC/DC变换开关，所述双向DC/DC变换开关的一端与所述双向DC/DC变换模块连接，所述双向DC/DC变换开关的另一端与所述直流母线连接。

可选地，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

充电机及充电总开关，所述充电机的输入端与交流电网连接，所述充电机的输出端通过所述充电总开关与所述直流母线连接；所述充电机用于将自所述交流电网接入的交流电转化为直流电为蓄电池组补充电和为直流母线的系统负荷供电。

本实用新型还提出一种电力系统，包括蓄电池组及如上所述的蓄电池组在线维护的控制装置。

本实用新型通过设置多个蓄电池维护开关，使得每一蓄电池维护开关的一输入/输出端与对应的一组蓄电池分组连接，并将双向DC/DC变换模块的的高压端口与所述直流母线连接，将双向DC/DC变换模块的低压端口与多个所述蓄电池维护开关的另一输入/输出端互连，再利用系统监控器来控制多个蓄电池维护开关及所述双向DC/DC变换模块工作，以对所述蓄电池组进行在线维护。本实用新型提供一种安全可靠的，自动在线的蓄电池组在线维护装置，蓄电池组在线维护全程可由系统监控器自动完成，无需专业操作人员参与，使得如何实现蓄电池组自动在线维护的难题得以解决。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型蓄电池组在线维护的控制装置一实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型蓄电池组在线维护的控制装置一实施例的工作流程示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	双向DC/DC变换模块	Ka	充电总开关
20	系统监控器	Kb	蓄电池充电开关
				30	充电机	Kc	并联开关
40	电池巡检仪	Kd	双向DC/DC变换开关
				50	放电装置	Ke	辅助放电开关
Kb1，Kb2，…Kbn	蓄电池维护开关

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本实用新型提出一种蓄电池组在线维护的控制装置。

参照图1及图2，在本实用新型一实施例中，该蓄电池组在线维护的控制装置包括：

直流母线，所述直流母线上连接有充电装置及系统负荷；

多个蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn，每一所述蓄电池维护开关Kbm的一输入/输出端与对应的一组蓄电池分组Bm连接；(1≤m≤n)

双向DC/DC变换模块10，所述双向DC/DC变换模块10包括高压端口和低压端口，所述双向DC/DC变换模块10的高压端口与所述直流母线连接，所述双向DC/DC变换模块10的低压端口与多个所述蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn的另一输入/输出端互连；

系统监控器20，分别与多个所述蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn及所述双向DC/DC变换模块10连接，所述系统监控器20用于控制多个所述蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn及所述双向DC/DC变换模块10工作，以对所述蓄电池组进行在线维护。

蓄电池组在线维护的控制装置还包括：充电机30，充电机30通过充电总开关Ka与直流母线连接。

电池巡检仪40，可实时采集各蓄电池分组的端电压，充放电电流，单节蓄电池电压和蓄电池组端电压等，并将相应的监测数据实时上传系统监控器20。

放电装置50，通过辅助放电开关Ke接入直流母线。

并联开关Kc、蓄电池充电开关Kb依次串联在直流母线与蓄电池之间，并联开关Kc的两端还并联有二极管D1。

本实施例的，蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn的数量与蓄电池分组的数量，在一实施例中，蓄电池组可分为n个蓄电池分组，分别为B1，B2……Bn，各蓄电池分组依次串联，n个蓄电池分组中，每个蓄电池分组分别对应连接蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn，蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn同一时刻只能有一个处于闭合状态。其中每个蓄电池分组所含单节蓄电池数可相同也可不同。蓄电池分组电池节数的选择满足要求如下：当被维护的蓄电池分组放电结束时，蓄电池组的端电压不能低于直流母线最低要求电压，保证直流母线的供电可靠性。蓄电池组通过蓄电池充电开关KbKb，并联开关Kc或二极管D1与直流母线连接。

所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：双向DC/DC变换开关Kd，所述双向DC/DC变换开关Kd的一端与所述双向DC/DC变换模块10连接，所述双向DC/DC变换开关Kd的另一端与所述直流母线连接。双向DC/DC变换模块10包含两个直流端口，一个高压端口和一个低压端口，两个直流端口均可根据系统监控器20的控制进行输入输出特性切换，且低压端口具有恒流控制功能。双向DC/DC变换模块10的高压端口通过双向DC/DC变换开关Kd与直流母线连接，低压端口与蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn连接。双向DC/DC变换模块10需要与系统监控器20通信，可采用RS485或CAN等通讯总线进行通讯，双向DC/DC变换模块10受控于系统监控器20，DC/DC变换模块在工作时，使得各蓄电池分组可通过双向DC/DC变换模块10向直流母线放电，直流母线可通过双向DC/DC变换模块10给相应的蓄电池分组充电。且双向DC/DC变换模块10的低压端口具有恒流控制功能，可实现对蓄电池分组的恒流放电和均衡充电。

在系统正常运行时，充电总开关Ka，蓄电池充电开关Kb，并联开关Kc，双向DC/DC变换开关Kd均为闭合状态，蓄电池组处于浮充状态，当没有进行蓄电池分组在线维护时，蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn均为断开状态，双向DC/DC变换模块10处于备用状态。交流电网通过充电机30为蓄电池组补充电能，同时为直流母线的系统负荷提供电能。电池巡检仪40实时监测蓄电池组的工作状态，特别的可监测各蓄电池分组的端电压，充放电电流，单节蓄电池电压和蓄电池组端电压，并实时将监测结果上传系统监控器20。系统监控器20实时监测整套系统的工作状态，特别的可实时监测直流母线电压和实时接收电池巡检仪40上传的监测结果。根据系统配置，系统监控器20内部设定直流母线最低要求电压Usmin，蓄电池组的浮充电压为Uf，蓄电池组的均充电压为Ue，蓄电池组的单节蓄电池放电终止电压为Ubmin，蓄电池分组的浮充电压为Ubnf，蓄电池分组的均充电压为Ubne，蓄电池分组的恒流放电电流值为Ibn。

系统监控器20监测整套系统的工作状态，并且与充电机30，双向DC/DC变换模块10，电池巡检仪40和放电装置50通信，且系统监控器20可控制并联开关Kc，蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn和辅助放电开关Ke的开关状态，实时监测直流母线的电压和实时接收电池巡检仪40的监测数据。根据系统配置提前在系统监控器20中预先设定相应的控制策略，当需要进行蓄电池组在线维护时，系统监控器20根据系统的运行状态，控制充电机30，双向DC/DC变换模块10和放电装置50的工作状态以及并联开关Kc，蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn和辅助放电开关Ke的开关状态实现蓄电池分组的依次在线维护。

本实施可以通过蓄电池组分组连接形成n个蓄电池分组，根据系统配置提前在系统监控器20中预先设定相应的控制策略，在对蓄电池组中任意一个蓄电池分组进行在线维护时，先控制蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn中于该蓄电池分组对应的蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn闭合，双向DC/DC变换模块10工作于向直流母线输出电能，使得其中一个蓄电池分组恒流放电，当此蓄电池分组中任何一个单节蓄电池达到放电终止电压时结束放电，随后系统监控器20控制双向DC/DC变换模块10工作于向该蓄电池分组输出电能，使得此蓄电池分组被均衡充电和浮充充电。然后系统监控器20控制蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn断开，以及控制双向DC/DC变换模块10恢复备用状态，此蓄电池分组在线维护结束。在对n个蓄电池分组进行在线维护时，可以按照上述逻辑依次进行其他蓄电池分组的在线维护，直到所有蓄电池分组在线维护结束，系统监控器20控制开关使系统恢复正常运行，系统计算出蓄电池组容量，蓄电池组在线维护结束。

蓄电池组在线维护过程中直流母线失电的风险极低，通过将蓄电池组进行分组，每个蓄电池分组通过开关切换依次实现在线维护，且双向DC/DC变换模块10在蓄电池分组放电过程中，低压端口始终处于热备用输出状态，输出电压设置为蓄电池节数乘以单节蓄电池放电终止电压，使得即使系统在被维护的蓄电池分组放电末期发生交流失电，蓄电池组的端电压还是在合理范围内，可保证直流母线在规定时间内不会出现失电故障，极大保证了系统供电的连续性。系统在非蓄电池组维护状态下，双向DC/DC变换模块10处于备用状态，不影响系统的正常运行。本实用新型的方案可在现有系统上升级改造，有效解决了直流电源系统中如何可靠实现蓄电池组自动在线维护的难题。控制方式逻辑清晰、安全可靠，系统监控器20根据系统配置合理设置蓄电池组的在线维护策略。维护全程可由系统监控器20自动实现，无需专业操作人员参与。

本实用新型通过设置多个蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn，使得每一蓄电池维护开关Kbm的一输入/输出端与对应的一组蓄电池分组Bm连接，并将双向DC/DC变换模块10的高压端口与所述直流母线连接，将双向DC/DC变换模块10的低压端口与多个所述蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn的另一输入/输出端互连，再利用系统监控器20来控制多个蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn及所述双向DC/DC变换模块10工作，以对所述蓄电池组进行在线维护。本实用新型提供一种安全可靠的，自动在线的蓄电池组在线维护装置，蓄电池组在线维护全程可由系统监控器20自动完成，无需专业操作人员参与，使得如何实现蓄电池组自动在线维护的难题得以解决。

参照图1及图2，在一实施例，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

电池巡检仪40，分别与多个所述蓄电池分组B1，…Bn及系统监控器20连接，所述电池巡检仪40用于采集各所述蓄电池分组的端电压和各所述蓄电池分组内单节蓄电池参数，并输出至系统监控器20，以使所述系统监控器20根据所述电池巡检仪40检测的各所述蓄电池分组的端电压和各所述蓄电池分组内单节蓄电池参数控制所述蓄电池充电开关Kb、多个所述蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn及所述双向DC/DC变换模块10工作，以对所述蓄电池组进行在线维护。

本实施例中，蓄电池组配置一台电池巡检仪40，电池巡检仪40需要与系统监控器20通信，可采用RS485或CAN等通讯总线进行通讯，电池巡检仪40受控于系统监控器20，电池巡检仪40在工作时，实时监测蓄电池组的工作状态，可实时采集各蓄电池分组的端电压，充放电电流，和各所述蓄电池分组内单节蓄电池参数，例如单节蓄电池电压和蓄电池组端电压等，并将相应的监测数据实时上传系统监控器20。

参照图1及图2，在一实施例中，所述系统监控器20根据所述电池巡检仪40检测的各所述蓄电池分组的端电压控制多个所述蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn及所述双向DC/DC变换模块10工作，以对所述蓄电池组中对应的蓄电池分组(需要进行在线维护的所述蓄电池分组，例如出现异常的)进行在线维护。

所述系统监控器20具体用于在根据所述电池巡检仪40检测的各所述蓄电池分组的单节电池参数确定所述蓄电池组中存在异常的蓄电池分组时，控制与所述异常的蓄电池分组对应的蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn闭合，并配置所述双向DC/DC变换模块10的低压端口为输入端口，所述双向DC/DC变换模块10的高压端口为输出端口，以控制所述异常的蓄电池分组对系统负荷进行恒流放电直至放电结束；以及，

配置所述双向DC/DC变换模块10的低压端口为输出端口，所述双向DC/DC变换模块10的高压端口为输入端口，以对所述异常的蓄电池分组依次进行均衡充电及浮充充电。

本实施例中，电池巡检仪40在工作的过程中，会实时采集各蓄电池分组的端电压，充放电电流，单节蓄电池电压和蓄电池组端电压等，并将相应的监测数据实时上传系统监控器20，当系统监控器20根据电池巡检仪40采集的电池参数确定存在一组或者多组蓄电池分组异常，例如电池过压、欠压等等时，则可以确定系统满足蓄电池组在线维护条件，将启动相应的在线维护过程。在启动在线维护过程之后，假设蓄电池分组B1出现异常，则在线维护从蓄电池分组B1开始，系统监控器20控制蓄电池维护开关Kb1闭合，同时设置双向DC/DC变换模块10的低压端口为输入状态，高压端口为输出状态，且高压端口的输出电压要高于蓄电池组的浮充电压Uf，设置低压端口的输入恒流值为蓄电池分组B1的恒流放电电流值Ib1。启动双向DC/DC变换模块10，使蓄电池分组B1通过双向DC/DC变换模块10向直流母线恒流放电，放电电流值维持Ib1。如果由于系统负荷不足，导致放电电流值无法达到Ib1，系统监控器20将控制辅助放电开关Ke闭合，启动放电装置50，且实时调整放电装置50直流输入端口的电流，使得蓄电池分组B1维持Ib1恒流放电。当蓄电池分组B1中的任何一个单节蓄电池电压达到放电终止电压Ubmin时，蓄电池分组B1放电结束，系统监控器20将控制放电装置50关机，然后控制双向DC/DC变换模块10将高压端口设置为输入状态，低压端口设置为输出状态，输出电压设置为蓄电池分组B1的均充电压Ub1e，使充电机30通过双向DC/DC变换模块10为蓄电池分组B1均衡充电，均衡充电结束后系统监控器20控制双向DC/DC变换模块10的低压端口输出电压为蓄电池分组B1的浮充电压Ub1f，蓄电池分组B1维持规定时间的浮充状态后，系统监控器20控制蓄电池维护开关Kb1断开，双向DC/DC变换模块10恢复到备用状态。蓄电池分组B1的在线维护过程已经全部完成。其他蓄电池分组B2，B3……Bn若同样出现异常，这些蓄电池分组B2，B3……Bn的在线维护过程与蓄电池分组B1的在线维护过程类似，依次进行，直到所有蓄电池分组均完成在线维护之后，电池巡检仪40将各蓄电池分组的计算容量统计之后，将最小的分组蓄电池容量作为蓄电池组的容量，并上送系统监控器20。至此异常的蓄电池分组的在线维护过程结束，系统监控器20控制辅助放电开关Ke断开，系统恢复正常运行状态。

参照图1及图2，在一实施例中，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

蓄电池充电开关Kb，所述蓄电池充电控制电路的输入端与所述直流母线连接，所述蓄电池充电控制电路的输出端与蓄电池组连接，所述蓄电池充电开关Kb在闭合时，将自所述直流母线接入的电源输出至所述蓄电池组，以对所述蓄电池组进行充电。

本实施例中，系统运行过程中，蓄电池充电开关KB默认为闭合状态，且正常运行无需进行控制。蓄电池充电开关Kb用于将蓄电池组连接至直流母线，在启动在线维护过程之后，首先系统监控器20将调节充电机30的输出电压为蓄电池组的均充电压Ue，使得蓄电池组进行均衡充电。当均衡充电过程完成时，系统监控器20将调节充电机30的输出电压为蓄电池组的浮充电压为Uf，使得蓄电池组处于浮充状态。

参照图1及图2，在一实施例中，所述系统监控器20具体用于在根据所述电池巡检仪40检测的各所述蓄电池分组的端电压控制多个所述蓄电池分组维护控制开关逐个闭合/断开，以及所述双向DC/DC变换模块10工作，以对所述蓄电池组各所述蓄电池分组逐组进行在线维护。

具体地，所述系统监控器20具体在所述蓄电池组满足在线维护条件时，控制所述蓄电池充电开关Kb闭合时，以将自所述直流母线接入的电源输出至所述蓄电池组，并对所述蓄电池组进行充电；

控制多个所述蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn按照预设顺序逐个闭合；

并配置所述双向DC/DC变换模块10的低压端口为输入端口，所述双向DC/DC变换模块10的高压端口为输出端口，并在对应的所述蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn闭合，控制与所述蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn对应的蓄电池分组对系统负荷进行恒流放电直至放电结束；以及，

配置所述双向DC/DC变换模块10的低压端口为输出端口，所述双向DC/DC变换模块10的高压端口为输入端口，以对与所述蓄电池维护开关Kb1，Kb2，…Kbn对应的蓄电池分组依次进行均衡充电及浮充充电。

在电池储能领域，为了提高电池储能应用的安全性，以及从便于电池运行管理，需要对蓄电池进行在线维护。在对电池进行充放电测试进而获得电池组状态时，可以周期性的进行在线维护，或者根据用户的指令触发在周期性的进行在线维护时，可以以每三天进行一次，每周进行一次，每月进行一次，或者每半年进行一次等频率进行，可选为以月为单位的周期进行在维护，具体可以使用计时器进行计时等。在根据用户的指令触发时，用户可以通过与系统有线通讯连接的上位机或者无线通讯连接的智能终端等输出触发对在线维护。上述指令之间相互兼容，并且可以多种方式之间进行组合均可以蓄电池组在线维护条件，系统监控器20实时判断系统是否满足蓄电池组在线维护条件，如果满足蓄电池组在线维护条件，将启动相应的在线维护过程。在启动在线维护过程之后，首先系统监控器20将调节充电机30的输出电压为蓄电池组的均充电压Ue，使得蓄电池组进行均衡充电。当均衡充电过程完成时，系统监控器20将调节充电机30的输出电压为蓄电池组的浮充电压为Uf，使得蓄电池组处于浮充状态。系统监控器20控制并联开关Kc断开，假设在线维护的顺序是从蓄电池分组B1开始到蓄电池分组Bn结束，系统监控器20控制蓄电池维护开关Kb1闭合，同时设置双向DC/DC变换模块10的低压端口为输入状态，高压端口为输出状态，且高压端口的输出电压要高于蓄电池组的浮充电压Uf，设置低压端口的输入恒流值为蓄电池分组B1的恒流放电电流值Ib1。启动双向DC/DC变换模块10，由双向DC/DC变换模块控制维持恒流放电，使蓄电池分组B1通过双向DC/DC变换模块10向直流母线恒流放电，放电电流值维持Ib1。如果由于系统负荷不足，导致放电电流值无法达到Ib1，系统监控器20将控制开关辅助放电开关Ke闭合，启动放电装置50，且实时调整放电装置50直流输入端口的电流，使得蓄电池分组B1维持Ib1恒流放电。当蓄电池分组B1中的任何一个单节蓄电池电压达到放电终止电压Ubmin时，蓄电池分组B1放电结束，系统监控器20将控制放电装置50关机，然后控制双向DC/DC变换模块10将高压端口设置为输入状态，低压端口设置为输出状态，输出电压设置为蓄电池分组B1的均充电压Ub1e，使充电机30通过双向DC/DC变换模块10为蓄电池分组B1均衡充电，均衡充电结束后系统监控器20控制双向DC/DC变换模块10的低压端口输出电压为蓄电池分组B1的浮充电压Ub1f，蓄电池分组B1维持规定时间的浮充状态后，系统监控器20控制蓄电池维护开关Kb1断开，双向DC/DC变换模块10恢复到备用状态。至此蓄电池分组B1的在线维护过程已经全部完成。其他蓄电池分组B2,B3……Bn的在线维护过程与蓄电池分组B1的在线维护过程类似，依次进行，直到所有蓄电池分组均完成在线维护之后，电池巡检仪40将各蓄电池分组的计算容量统计之后，将最小的分组蓄电池容量作为蓄电池组的容量，并上送系统监控器20。至此蓄电池组的在线维护过程结束。系统监控器20控制开关辅助放电开关Ke断开，系统恢复正常运行状态。

参照图1及图2，在一实施例中，每个所述蓄电池分组所含单节蓄电池数相同或不同，且所述蓄电池分组所含单节蓄电池数满足：在被维护的蓄电池分组放电结束时，蓄电池组的端电压不低于所述直流母线最低要求电压。

本实施例中双向DC/DC变换模块10在蓄电池分组放电过程中，低压端口始终处于热备用输出状态，输出电压设置为此蓄电池分组蓄电池节数乘以单节蓄电池放电终止电压Ubmin，可保证蓄电池组端电压高于直流母线最低要求电压。

在一实施例中，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

二极管D1及并联开关Kc，所述二极管D1的阴极与所述直流母线连接，所述二极管D1的阳极与所述蓄电池充电开关Kb连接；所述并联开关Kc与所述二极管D1并联设置；

其中，所述并联开关在系统运行过程中保持闭合状态，所述直流母线通过所述并联开关和所述蓄电池充电开关为蓄电池组充电；

所述系统监控器20还用于控制所述DC/DC变换模块的低压端口工作于热备用输出状态，并在检测到交流电网失电故障时，控制所述蓄电池组将通过二极管D1为所述直流母线提供电能。

本实施例中，并联开关是需要控制的，系统运行过程中保持闭合状态，直流母线通过并联开关Kc和蓄电池充电开关Kb为整组蓄电池充电。

当需要进行蓄电池分组核容时，在整组蓄电池均衡充电结束后，控制断开并联开关Kc。二极管D1与并联开关Kc并联，启动蓄电池组在线维护功能时，并联开关Kc处于断开状态，系统其他状态并联开关Kc处于闭合状态。双向DC/DC变换模块10在蓄电池分组放电过程中，低压端口始终处于热备用输出状态，输出电压设置为此蓄电池分组蓄电池节数乘以单节蓄电池放电终止电压。假设在蓄电池分组B1在线放电末期发生了系统交流电网失电故障，蓄电池组将通过二极管D1为直流母线提供电能，且电压高于直流母线最低要求电压。并且，为防止蓄电池分组B1被过放电，系统监控器20将控制双向DC/DC变换模块10的高压端口为输入状态，低压端口为输出状态且输出电压设置为蓄电池分组B1的浮充电压Ub1f，使得蓄电池组通过二极管D1和双向DC/DC变换模块10为蓄电池分组B1补充电能，保证蓄电池组的安全可靠运行。从上述控制过程可发现，系统监控器20预先设置好蓄电池组在线维护控制策略，蓄电池组维护过程自动完成，并且整个过程蓄电池组均未脱离系统，实现了蓄电池组的自动在线维护功能。且整个蓄电池组维护过程中，蓄电池组的端电压均未低于直流母线最低要求电压Usmin，即使蓄电池分组在在线放电末期发生系统交流电网失电故障，也可保证直流母线在规定时间内不会出现失电故障，保证了直流母线的供电连续性。

参照图1及图2，在一实施例中，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

放电装置50及辅助放电开关Ke，所述放电装置50通过所述辅助放电开关Ke与所述直流母线电连接；

所述系统监控器20还用于控制所述辅助放电开关Ke闭合/断开，并在所述辅助放电开关Ke闭合时，控制所述放电装置50调节所述直流母线的电流。

本实施例中，放电装置50为选配部件，当系统负荷不足以满足蓄电池分组恒流放电要求时，增加放电装置50。放电装置50可为有源逆变器或放电仪。如果选择有源逆变器，其包含一个直流端口和一个交流端口，直流端口通过辅助放电开关Ke与直流母线连接，交流端口连接交流电网。如果选择放电仪，其直流端口通过辅助放电开关Ke与直流母线连接。放电装置50需要与系统监控器20通信，可采用RS485或CAN等通讯总线进行通讯，放电装置50受控于系统监控器20，放电装置50在工作时，根据控制策略实时调节直流端口的输入电流，进而使蓄电池分组的放电电流满足要求。

参照图1及图2，在一实施例中，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

充电机30及充电总开关Ka，所述充电机30的输入端与交流电网连接，所述充电机30的输出端通过所述充电总开关Ka与所述直流母线连接；所述充电机30用于将自所述交流电网接入的交流电转化为直流电为蓄电池组补充电和为直流母线的系统负荷供电。

本实施例中，充电机30通过充电总开关Ka与直流母线连接。充电机30需要与系统监控器20通信，可采用RS485或CAN等通讯总线进行通讯，充电机30受控于系统监控器20。当交流电网正常时，充电机30将交流电转化为直流电为蓄电池组补充电和为直流母线的系统负荷供电。充电机30一般由电力操作电源用高频开关电源模块组成。

为了更好的阐述本实用新型的实用新型构思，如下给出了一种详细的典型实施例，如图1及图2，假设系统为220V直流系统，直流母线的系统常规负荷为3A，蓄电池组为104节200Ah电池，均衡充电的电流值为20A，直流母线最低要求电压为220*0.9＝198V，蓄电池组的均充电压值为104*2.35V＝244.4V，浮充电压值为104*2.25V＝234V，将蓄电池组分为4组，每个蓄电池分组的电池节数均为26节，因此蓄电池分组的浮充电压均为26*2.25V＝58.5V，均充电压均为26*2.35V＝61.1V，蓄电池分组恒流放电电流为20A，单节蓄电池的放电终止电压为1.8V，单节蓄电池满电电压2.1V。按照上述配置，蓄电池组在线维护过程中，蓄电池组理论可能出现的最低端电压为26*1.8V+26*2.1V*3＝210.6V，满足大于直流母线最低要求电压198V的要求。由于系统常规负荷3A不足以满足蓄电池分组恒流20A的放电需求，因此需要配置放电装置50。系统监控器20根据图2预先设置好的控制策略，蓄电池组在线维护过程如下：系统监控器20启动蓄电池组在线维护，系统监控器20将调节充电机30的输出电压为蓄电池组的均充电压244.4V，使得蓄电池组进行均衡充电。当均衡充电过程完成时，系统监控器20将调节充电机30的输出电压为蓄电池组的浮充电压为234V，使得蓄电池组处于浮充状态。系统监控器20控制并联开关Kc断开，假设在线维护从蓄电池分组B1开始，系统监控器20控制开关蓄电池维护开关Kb1闭合，同时设置双向DC/DC变换模块10的低压端口为输入状态，高压端口为输出状态，且高压端口的输出电压设置为238V高于蓄电池组的浮充电压234V，设置低压端口的输入恒流值为蓄电池分组B1的恒流放电电流值20A。系统监控器20控制启动双向DC/DC变换模块10，闭合开关辅助放电开关Ke，启动放电装置50，且实时调整放电装置50直流输入端口的电流，使蓄电池分组B1通过双向DC/DC变换模块10向直流母线恒流放电，放电电流值维持20A。当蓄电池分组B1中的任何一个单节蓄电池电压达到放电终止电压1.8V时，蓄电池分组B1放电结束，系统监控器20将控制放电装置50关机，然后控制双向DC/DC变换模块10将高压端口设置为输入状态，低压端口设置为输出状态，输出电压设置为蓄电池分组B1的均充电压61.1V，使充电机30通过双向DC/DC变换模块10为蓄电池分组B1均衡充电，均衡充电结束后系统监控器20控制双向DC/DC变换模块10的低压端口输出电压为蓄电池分组B1的浮充电压58.5V，蓄电池分组B1维持规定时间的浮充状态后，系统监控器20控制开关蓄电池维护开关Kb1断开，双向DC/DC变换模块10恢复到备用状态。至此蓄电池分组B1的在线维护过程已经全部完成。其他蓄电池分组B2,B3，B4的在线维护过程与蓄电池分组B1的在线维护过程类似，依次进行，直到所有蓄电池分组均完成在线维护之后，电池巡检仪40将4个蓄电池分组的计算容量统计之后，将最小的分组蓄电池容量作为蓄电池组的容量，并上送系统监控器20。至此蓄电池组的在线维护过程结束。系统监控器20控制开关辅助放电开关Ke断开，系统恢复正常运行状态。

特别地，双向DC/DC变换模块10在蓄电池分组放电过程中，低压端口始终处于热备用输出状态，输出电压设置为26*1.8V＝46.8V。假设在蓄电池分组B1在线放电末期发生了系统交流电网失电故障，蓄电池组将通过二极管D1为直流母线提供电能，由于双向DC/DC变换模块10低压端口处于热备用输出状态，因此被放电的蓄电池分组端电压不会低于46.8V，使得蓄电池组的端电压最低为46.8V+26*2.1V*3＝210.6V，满足高于直流母线最低要求电压198V的要求。为防止蓄电池分组B1被过放电，系统监控器20将立刻控制双向DC/DC变换模块10的高压端口为输入状态，低压端口为输出状态且输出电压设置为蓄电池分组B1的浮充电压58.5V，使得蓄电池组通过二极管D1和双向DC/DC变换模块10为蓄电池分组B1补充电能，保证蓄电池组的安全可靠运行。

本实用新型的技术方案，实现方法逻辑清晰，安全可靠，有效的解决了如何实现蓄电池组自动在线维护的难题。上述所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围。

本实用新型还提出一种电力系统，包括控制终端及如上所述的蓄电池组在线维护的控制装置；

该蓄电池组在线维护的控制装置的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型电力系统中使用了上述蓄电池组在线维护的控制装置，因此，本实用新型电力系统的实施例包括上述蓄电池组在线维护的控制装置全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种蓄电池组在线维护的控制装置，其特征在于，所述蓄电池组在线维护的控制装置包括：

直流母线，所述直流母线上连接有充电装置及系统负荷；

多个蓄电池维护开关，每一所述蓄电池维护开关的一输入/输出端与对应的一组蓄电池分组连接；

双向DC/DC变换模块，所述双向DC/DC变换模块包括高压端口和低压端口，所述双向DC/DC变换模块的高压端口与所述直流母线连接，所述双向DC/DC变换模块的低压端口与多个所述蓄电池维护开关的另一输入/输出端互连；

系统监控器，分别与多个所述蓄电池维护开关及所述双向DC/DC变换模块连接，所述系统监控器用于控制多个所述蓄电池维护开关及所述双向DC/DC变换模块工作，以对所述蓄电池组进行在线维护。

2.如权利要求1所述的蓄电池组在线维护的控制装置，其特征在于，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

电池巡检仪，分别与多个所述蓄电池分组及系统监控器连接，所述电池巡检仪用于采集各所述蓄电池分组的端电压和各所述蓄电池分组内单节蓄电池参数，并输出至系统监控器，以使所述系统监控器根据所述电池巡检仪检测的各所述蓄电池分组的端电压和各所述蓄电池分组内单节蓄电池参数控制多个所述蓄电池维护开关及所述双向DC/DC变换模块工作，以对所述蓄电池组进行在线维护。

3.如权利要求2所述的蓄电池组在线维护的控制装置，其特征在于，所述系统监控器具体用于根据所述电池巡检仪检测的各所述蓄电池分组的端电压和各所述蓄电池分组内单节蓄电池参数控制多个所述蓄电池维护开关及所述双向DC/DC变换模块工作，以对所述蓄电池组中对应的所述蓄电池分组进行在线维护。

4.如权利要求2所述的蓄电池组在线维护的控制装置，其特征在于，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

蓄电池充电开关，所述蓄电池充电开关的输入端与所述直流母线连接，所述蓄电池充电开关的输出端与蓄电池组连接，所述蓄电池充电开关在闭合时，将自所述直流母线接入的电源输出至所述蓄电池组，以对所述蓄电池组进行充电。

5.如权利要求4所述的蓄电池组在线维护的控制装置，其特征在于，所述系统监控器具体用于控制多个所述蓄电池维护开关逐个闭合/断开，以及所述双向DC/DC变换模块工作，以对所述蓄电池组各所述蓄电池分组逐组进行在线维护。

6.如权利要求1至5任意一项所述的蓄电池组在线维护的控制装置，其特征在于，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

放电装置及辅助放电开关，所述放电装置通过所述辅助放电开关与所述直流母线电连接；

所述系统监控器还用于控制所述辅助放电开关闭合/断开，并在所述辅助放电开关闭合时，控制所述放电装置调节所述直流母线的电流。

7.所述如权利要求4或5任意一项所述的蓄电池组在线维护的控制装置，其特征在于，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

二极管及并联开关，所述二极管的阴极与所述直流母线连接，所述二极管的阳极与所述蓄电池充电开关连接；所述并联开关与所述二极管并联设置；

其中，所述并联开关在系统运行过程中保持闭合状态，所述直流母线通过所述并联开关和所述蓄电池充电开关为蓄电池组充电；

所述系统监控器还用于控制所述DC/DC变换模块的低压端口工作于热备用输出状态，以在检测到交流电网失电故障时，控制所述蓄电池组将通过二极管为所述蓄电池分组提供电能。

8.如权利要求1至5任意一项所述的蓄电池组在线维护的控制装置，其特征在于，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

双向DC/DC变换开关，所述双向DC/DC变换开关的一端与所述双向DC/DC变换模块连接，所述双向DC/DC变换开关的另一端与所述直流母线连接。

9.如权利要求1至5任意一项所述的蓄电池组在线维护的控制装置，其特征在于，所述蓄电池组在线维护的控制装置还包括：

充电机及充电总开关，所述充电机的输入端与交流电网连接，所述充电机的输出端通过所述充电总开关与所述直流母线连接；所述充电机用于将自所述交流电网接入的交流电转化为直流电为蓄电池组补充电和为直流母线的系统负荷供电。

10.一种电力系统，其特征在于，包括蓄电池组及如权利要求1至9任意一项所述的蓄电池组在线维护的控制装置。

Images