CN2426242Y - 变电站蓄电池状态监测及开路保护装置 - Google Patents

变电站蓄电池状态监测及开路保护装置 Download PDF

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本实用新型变电站蓄电池状态监测及开路保护装置,可在线监测变电站蓄电池组每一节蓄电池的运行状态,能及时判断蓄电池容量是否过低、端电压是否过低、内部极板是否存在短路或开路情况并显示报警,并能在个别蓄电池内部出现开路的情况下保证整组蓄电池向负载无间断地供电,而且便于在不中断直流供电的情况下更换故障蓄电池,为变电站蓄电池组的状态检修提供监测手段和蓄电池开路保护,保障电力分、合闸操作和继电保护装置的正常供电。

Description

变电站蓄电池状态监测及开路保护装置
本实用新型涉及一种变电站蓄电池运行状态监测和蓄电池内部开路保护的装置。
变电站蓄电池组作为电力操作及后备电源具有重要作用，一旦出现故障可能酿成重大事故，而且蓄电池内部一旦出现开路情况，在充电装置故障或者失电时合闸母线和控制母线都将失去直流电源，造成事故甚至瓦解电网，电力生产中就有此先例。因此对蓄电池的运行状态进行监测非常必要，同时还必须对蓄电池内部开路故障进行处理，保障直流电源无间断地供电。目前国内有蓄电池电压巡检仪和蓄电池电导测试仪等测试设备，但蓄电池电压巡检仪只巡测蓄电池的端电压，而且是在蓄电池处于浮充状态时测量的，不能正确反映蓄电池运行状态；蓄电池电导测试仪能较准确地反映蓄电池的运行状态，但这种测量是定期进行的，无法及时发现有故障的蓄电池。这些蓄电池测试设备只具有监测功能，对蓄电池内部开路这一突发故障没有考虑。
本实用新型的目的，就是填补上述蓄电池运行状态监测和测试设备的不足。
本实用新型的目的是通过蓄电池开路保护电路、蓄电池运行状态监测电路、逻辑报警电路等三支电路来完成：
1、蓄电池开路保护电路：二极管(M1)反向并联在蓄电池(B1)两端，相应地虚线框(BK2-BK18)内都有二极管和蓄电池(B2-B18)反向并联，完成对蓄电池内部开路的保护。
2、蓄电池运行状态监测电路：以虚线框(BK1)为例，网络标号(B1+)经保险器(F1)和二极管(D1、D2、D3)阳极连接，蓄电池(B1)连接后通过二极管(D1)和电阻(R0)向电容(E1)充电，为比较电路提供电源，稳压管(Z1)一端和二极管(D1)阴极连接，另一端和网络标号(B1-)连接，二极管(D2)阴极经电位器(RW1)和网络标号(B1-)连接，电位器(RW1)中间抽头和比较器(IC1)反相端连接，二极管(D3)阴极经电位器(RW2)和网络标号(B1-)连接，电位器(RW2)中间抽头和比较器(IC2)反相端连接，电阻(R1)和稳压管(Z2)串联后一端和二极管(D1)阴极连接，串联另一端和网络标号(B1-)连接，电阻(R1)和稳压管(Z2)的连接点和比较器(IC1、IC2)同相端连接，为比较电路提供基准电压，比较器(IC1)输出端经电阻(R2)和二极管(D1)阴极连接，比较器(IC1)输出端经光耦(O1)耦合传输，光耦(O1)输出集电极和网络标号(VCC)连接，光耦(O1)输出发射极和网络标号(K1)连接，电阻(R4)和发光二极管(Y1)串联后接在网络标号(VCC、U1)之间，电阻(R5)接在网络标号(K1、GND)之间，电阻(R3)一端和二极管(D1)阴极连接，另一端经光耦(O2)的发光管和比较器(IC2)输出端连接，光耦(O2)输出集电极和网络标号(U1)连接，光耦(O2)输出发射极和网络标号(GND)连接，网络标号(K1、U1)将蓄电池(B1)的运行状态信号传送到逻辑报警电路，虚线框(BK2-BK18)的连接和虚线框(BK1)类同。
3、逻辑报警电路：虚线框(BK1-BK18)的网络标号(U1-U18)接或门(IC4)各输入端，虚线框(BK1-BK18)的网络标号(K1-K18)和触发器(IC7)S1-S18脚对应连接，电阻(R6)一端和触发器(IC7)的RS1-RS18脚连接在一起，电阻(R6)另一端和网络标号(GND)连接，电容(C1)和按钮(AN)并联后一端和触发器(IC7)的RS1-RS18脚连接在一起，并联另一端和网络标号(VCC)连接，触发器(IC7)的Q1-Q18脚对应接或门(IC5)各输入端，触发器(IC7)的Q1-Q18脚还分别经电阻(R8-R25)和发光二极管(X1-X18)接电源地。或门(IC4、IC5)的输出端和或门(IC6)输入端对应连接，或门(IC6)输出端经电阻(R7)和三极管(N1)基极连接，三极管(N1)发射极接电源地，电阻(RL)和二极管(LL)串联后和报警器(BL)并联，并联一端和网络标号(VCC)连接，并联另一端和三极管(N1)集电极连接。网络标号(B18-)经开关(KG)和电源变换器(IC3)1脚连接，网络标号(B1+)和电源变换器(IC3)2脚连接，电源变换器(IC3)3脚和虚线框(BK1-BK18)的网络标号(GND)连接，电源变换器(IC3)4脚和虚线框(BK1-BK18)的网络标号(VCC)连接，为逻辑报警电路提供直流工作电源。
本实用新型和被测蓄电池的连接：网络标号(B1+至B18+)分别和被测蓄电池(B1-B18)的正极串联线头对应焊接，网络标号(B18-)和蓄电池(B18)的负极连接线头焊接。
本实用新型与现有技术相比，其优点在于：
①．对蓄电池的运行状态进行实时在线监测；
②．监测蓄电池端电压是否过低，容量是否过低；
③．能在蓄电池内部突然开路时保证直流供电不间断；
④．便于在不中断直流供电的情况下更换故障蓄电池。
附图的图面说明如下：
附图1是本实用新型的电气接线图之一。蓄电池(B1-B18)是被监测的对象；虚线框(BK1-BK18)是蓄电池运行状态监测电路；电源变换器(IC3)为逻辑报警电路提供电源；电阻(R6)、电容(C1)、按钮(AN)和触发器(IC7)组成逻辑记忆回路；电阻(R8-R25)、发光二极管(X1-X18)对应指示有故障的蓄电池；或门(IC4、IC5、IC6)、电阻(R7、RL)、三极管(N1)、发光二极管(LL)、报警器(BL)组成逻辑组合和报警指示电路。
附图2是本实用新型的电气接线图之二。二极管(M1)用于蓄电池内部开路保护；保险器(F1)、二极管(D1)、稳压管(Z1)、电阻(R0)和电容(E1)组成供电电路；二极管(D2、D3)和电位器(RW1、RW2)是采样电路；电阻(R1)、稳压管(Z2)和比较器(IC1、IC2)组成比较电路；光耦(O1、O2)、电阻(R2、R3、R4、R5)和发光二极管(Y1)组成信号耦合电路。
附图3是本实用新型壳体的正面图。1是发光二极管(Y1等)；2是发光二极管(X1-X18)；3是发光二极管(LL)；4是按钮(AN)；5是开关(KG)。
附图4是本实用新型壳体的背面图。6是散热器；7是接线端子(网络标号B1+至B18和网络标号B18-)。
下面结合附图，对实现本实用新型的最佳实施方案，作进一步说明：
本实用新型是专为变电站蓄电池组的运行提供状态在线监测并为蓄电池内部开路提供保护而设计的装置。它通过连接线和被测蓄电池的正负极对应连接，利用变电站合闸操作提供的测试条件，判断蓄电池容量是否过低、端电压是否过低、内部极板是否存在短路或开路情况并显示报警，并且在蓄电池内部开路时提供保护，保障变电站直流电源的正常供给，同时便于在不中断直流供电的情况下更换故障蓄电池。
本实用新型和被测蓄电池组连接，开关(KG)闭合，电源变换器(IC3)向逻辑报警电路供电，并通过电阻(R6)向电容(C1)充电，从而将触发器(IC7)的Q1-Q18脚复位为低电平，正常情况下虚线框(BK1-BK18)的网络标号(K1-K18)输出为低，触发器(IC7)的Q1-Q18脚输出为低，发光二极管(X1-X18)熄灭，或门(IC5)输出为低，正常情况下虚线框(BK1-BK18)的网络标号(U1-U18)输出为低，或门(IC4)输出为低，或门(IC6)输出为低，三极管(N1)处于关断状态，发光二极管(LL)和报警器(BL)都不动作。
虚线框(BK1-BK18)内的电路工作以虚线框(BK1)为例，被测蓄电池(B1)通过保险器(F1)、二极管(D1)向蓄电池状态监测电路供电，并通过电阻(R0)向电容(E1)充电，稳压管(Z2)提供比较基准电压，被测蓄电池(B1)经二极管(D2、D3)和电位器(RW1、RW2)分压形成采样电压输入到比较器(IC1、IC2)反相端。正常情况下电位器(RW1)中点采样电压高于比较器(IC1)同相端的基准电压，比较器(IC1)输出为低电平，光耦(O1)不导通，光耦(O1)输出发射极即网络标号(K1)为低电平。正常情况下电位器(RW2)中点采样电压高于比较器(IC2)同相端基准电压，比较器(IC2)输出低电平，光耦(O2)导通，光耦(O2)输出集电极即网络标号(U1)为低电平，发光二极管(Y1)亮，指示蓄电池(B1)端电压在正常范围之内。正常情况下二极管(M1)两端加反向电压，二极管(M1)处于截止状态。
当某一块蓄电池例如蓄电池(B1)过放电或者内部短路时，蓄电池(B1)端电压降低，比较器(IC2)反相端采样电压低于比较器(IC2)同相端的基准电压，比较器(IC2)输出为高电平，光耦(O2)不导通，光耦(O2)输出集电极即网络标号(U1)为高电平，发光二极管(Y1)灭，标示该蓄电池(B1)出现故障，同时或门(IC4、IC6)输出高电平，三极管(N1)导通，发光二极管(LL)和报警器(BL)动作报警。
当某一块蓄电池例如蓄电池(B1)容量过低内阻过大时，合闸操作瞬间大电流放电将使蓄电池(B1)端电压出现瞬间低压，合闸操作完成后蓄电池(B1)端电压又恢复正常，比较器(IC1、IC2)的反相端采样电压瞬间低于随后又高于比较器(IC1、IC2)同相端的基准电压，比较器(IC1、IC2)3脚输出瞬间为高电平随后又为低电平，经光耦(O1、O2)耦合后，网络标号(K1、U1)出现一个高电平脉冲，网络标号(K1)高电平脉冲置位触发器(IC7)Q1脚保持高电平，对应发光二极管(X1)亮，指示该蓄电池(B1)容量过低，或门(IC5、IC6)输出高电平，三极管(N1)导通，发光二极管(LL)和报警器(BL)持续动作报警，直到人为按下按钮(AN)，将触发器(IC7)的Q1-Q18脚复位为低电平为止。蓄电池(B1)端电压出现瞬间过低时，由电容(E1)向蓄电池状态监测电路提供工作电源。
当某一块蓄电池例如蓄电池(B1)内部出现开路，若浮充电压消失，此时该蓄电池(B1)两端出现反向电压，二极管(M1)导通，维持蓄电池组继续向负载供电，网络标号(B1+、B1-)端出现反向电压，状态监测电路停止工作，光耦(O1、O2)不导通，网络标号(K1)为低电平，网络标号(U1)为高电平，发光二极管(Y1)灭，标示该蓄电池(B1)出现故障，或门(IC4、IC6)输出高电平，三极管(N1)导通，发光二极管(LL)和报警器(BL)动作报警；如果蓄电池(B1)内部开路时浮充电压存在，蓄电池(B1)两端电压为浮充电压和蓄电池(B2-B18)端电压之和的差值，随着蓄电池(B1)开路，浮充电流消失，其它蓄电池(B2-B18)端电压回落，这一差值逐渐增大，相应地电容(E1)两端的电压逐渐增大，超过稳压管(Z1)的稳压值时回路电流剧增，保险器(F1)熔断，状态监测电路停止工作，光耦(O1、O2)不导通，网络标号(K1)为低电平，网络标号(U1)为高电平，发光二极管(Y1)灭，标示该蓄电池(B1)出现故障，或门(IC4、IC6)输出高电平，三极管(N1)导通，发光二极管(LL)和报警器(BL)动作报警。
更换某一块故障蓄电池例如蓄电池(B1)，直接拆下蓄电池(B1)，此时负载电流由蓄电池(B2)正极经网络标号(B1-)、二极管(M1)、网络标号(B1+)和负载流回蓄电池(B18)的负极，保证向负载供电不间断，新蓄电池正负极和网络标号(B1+、B1-)对应连接后蓄电池组(B1-B18)恢复向负载正常供电。

Claims (1)

1、一种变电站蓄电池状态监测及开路保护装置，由蓄电池开路保护电路、蓄电池运行状态监测电路、逻辑报警电路组成，其特征是：
①、线框(BK1)为：二极管(M1)阴极和网络标号(B1+)连接，二极管(M1)阳极和网络标号(B1-)连接，网络标号(B1+)经保险器(F1)和二极管(D1、D2、D3)阳极连接，电阻(R0)和电容(E1)串联后与稳压管(Z1)并联，并联一端和二极管(D1)阴极连接，并联另一端和网络标号(B1-)连接，电阻(R1)和稳压管(Z2)串联后一端和二极管(D1)阴极连接，串联另一端和网络标号(B1-)连接，电阻(R1)和稳压管(Z2)的连接点和比较器(IC1、IC2)同相端连接，电位器(RW1)接在二极管(D2)阴极和网络标号(B1-)之间，其中间抽头和比较器(IC1)反相端连接，电位器(RW2)接在二极管(D3)阴极和网络标号(B1-)之间，其中间抽头和比较器(IC2)反相端连接，比较器(IC1)输出端经电阻(R2)和二极管(D1)阴极连接，比较器(IC1)输出端经光耦(O1)的发光管和网络标号(B1-)连接，光耦(O1)输出集电极和网络标号(VCC)连接，光耦(O1)输出发射极和网络标号(K1)连接，电阻(R4)和发光二极管(Y1)串联接在网络标号(VCC、U1)之间，电阻(R5)接在网络标号(K1、GND)之间，电阻(R3)一端和二极管(D1)阴极连接，另一端经光耦(O2)的发光管和比较器(IC2)输出端连接，光耦(O2)输出集电极和网络标号(U1)连接，光耦(O2)输出发射极和网络标号(GND)连接，虚线框(BK2-BK18)的连接和虚线框(BK1)类同；
②、虚线框(BK1-BK18)的网络标号(B1+至B18+)和被测蓄电池(B1-B18)正极对应连接，网络标号(B1-至B17-)分别和网络标号(B2+至B18+)对应连接，网络标号(B18-)和蓄电池(B18)负极连接，网络标号(B18-)经开关(KG)和电源变换器(IC3)1脚连接，网络标号(B1+)和电源变换器(IC3)2脚连接，电源变换器(IC3)3脚输出电源地，电源变换器(IC3)4脚输出电源正极，电源地和虚线框(BK1-BK18)的网络标号(GND)连接，电源正极和虚线框(BK1-BK18)的网络标号(VCC)连接，虚线框(BK1-BK18)的网络标号(U1-U18)接或门(IC4)各输入端，虚线框(BK1-BK18)的网络标号(K1-K18)和触发器(IC7)的S1-S18脚对应连接，电阻(R6)一端和触发器(IC7)的RS1-RS18脚连接在一起，电阻(R6)另一端和电源地连接，电容(C1)和按钮(AN)并联后一端和触发器(IC7)的RS1-RS18脚连接在一起，并联另一端和电源正极连接，触发器(IC7)的Q1-Q18脚接或门(IC5)各输入端，触发器(IC7)的Q1-Q18脚分别经电阻(R8-R25)和发光二极管(X1-X18)接电源地，或门(IC4、IC5)的输出端和或门(IC6)各输入端连接，或门(IC6)输出端经电阻(R7)和三极管(N1)基极连接，电阻(RL)和二极管(LL)串联后和报警器(BL)并联，并联一端和电源正极连接，另一端和三极管(N1)集电极连接，三极管(N1)发射极接电源地。
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