一种蓄电池组断格续流装置

技术领域

本发明属于蓄电池组断格续流技术领域，具体涉及一种蓄电池组断格续流装置。

背景技术

直流电源系统为变电站继电保护装置、自动化设备及断路器操作提供电源，是为变电站控制设备提供操作动力的心脏部分，尤其是在电力系统出现故障时，是保证保护装置、自动化设备动作、开关跳合、防止事故扩大和恢复系统正常运行方式所必不可少的系统和设备，其安全稳定运行是保障电力系统安全稳定运行的关键。

在变电站站用直流系统中，蓄电池串联成组作为直流后备电源，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变电站的运行安全；因蓄电池是串联工作方式，任何一只蓄电池出现故障，将直接决定直流系统供电的连续性，任何一只蓄电池开路将造成整个直流母线失电。

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，因此提供一种可实时监测蓄电池组电压、电流，及时准确的了解蓄电池组电源系统的工作状态，避免因不能及时发现电池系统故障导致变电站发生保护拒动造成的损失，保障直流设备正常运行的蓄电池组断格续流装置是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种可实时监测蓄电池组电压、电流，及时准确的了解蓄电池组电源系统的工作状态，避免因不能及时发现电池系统故障导致变电站发生保护拒动造成的损失，保障直流设备正常运行的蓄电池组断格续流装置。

本发明的目的是这样实现的：一种蓄电池组断格续流装置，它包括第一主线路和第二主线路，所述第一主线路的左端设置有用于与蓄电池组相电连接的接线端A，所述第二主线路的左端设置有用于与蓄电池组相电连接的接线端B，所述蓄电池组断格续流装置通过所述接线端A和所述接线端B实时对蓄电池组的电压、电流进行在线监测，当蓄电池组的任一组电池发生断格后，通过对故障断格蓄电池进行旁路短接并对未断格的分组电池进行充电管理，利用未断格分组电池为用电设备提供不间断供电，保障设备的正常运行。

所述第一主线路和所述第二主线路之间从左到右依次连接有第一分支线路、第二分支线路和第三分支线路，所述第一分支线路、所述第二分支线路和所述第三分支线路相互并联设置。

所述第一分支线路上设置有电容C，所述电容C用于对所述蓄电池组断格续流装置进行直流电压稳波。

所述第二分支线路上设置有电感L和电阻器R，所述电感L和所述电阻器R串联设置，所述电感L和所述电阻器R组成L-R限流串联分压回路，所述电感L用于限制所述蓄电池组断格续流装置内冲击电流的大小，所述电阻器R用于为所述蓄电池组断格续流装置的控制极提取控制电压。

所述第三分支线路上设置有双向可控硅晶闸管T，所述双向可控硅晶闸管T与所述第二分支线路上的电阻器R相电连接，所述双向可控硅晶闸管T的触发电压取自所述L-R限流串联分压回路的电阻器R上。

所述蓄电池组断格续流装置采集所述L-R限流串联分压回路电阻器R的峰值电压，根据所述接线端A和所述接线端B的电压计算得到峰值电压的限值Um，根据所述峰值电压及所述限值Um分别控制所述双向可控硅晶闸管T进行正向或反向通流。

所述第一主线路上设置有短路保护熔断器F，所述短路保护熔断器F位于所述第一分支线路的左侧，所述短路保护熔断器F用于控制器误触发时对蓄电池进行保护，所述短路保护熔断器F为限流熔断器，所述短路保护熔断器F可瞬间通过300A电流，额定电流设定为100A。

所述蓄电池组断格续流装置连接有报警器。

本发明的有益效果：本发明的蓄电池组断格续流装置，通过接线端A和接线端B实时对蓄电池组的电压、电流进行在线监测，当蓄电池组的任一组电池发生断格后，通过对故障断格蓄电池进行旁路短接并对未断格的分组电池进行充电管理，利用未断格分组电池为用电设备提供不间断供电，保障设备的正常运行；本发明的蓄电池组断格续流装置采集L-R限流串联分压回路电阻器R的峰值电压，根据接线端A和接线端B的电压计算得到峰值电压的限值Um，根据峰值电压及限值Um分别控制双向可控硅晶闸管T进行正向或反向通流；本发明的蓄电池组断格续流装置，可实时监测蓄电池组电压、电流，及时准确的了解蓄电池组电源系统的工作状态，避免因不能及时发现电池系统故障导致变电站发生保护拒动造成的损失，保障直流设备正常运行。

附图说明

图1为本发明一种蓄电池组断格续流装置接入直流系统的示意图。

图2为本发明一种蓄电池组断格续流装置内部电路的示意图。

图3为本发明一种蓄电池组断格续流装置蓄电池组正常浮充电过程中发生断格故障时续流装置旁路通流的示意图。

图4为本发明一种蓄电池组断格续流装置蓄电池组正常放电过程中发生直流母线失压蓄电池断格故障时续流装置旁路通流的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

一种蓄电池组断格续流装置，它包括第一主线路1和第二主线路2，所述第一主线路1的左端设置有用于与蓄电池组相电连接的接线端A，所述第二主线路2的左端设置有用于与蓄电池组相电连接的接线端B，所述蓄电池组断格续流装置通过所述接线端A和所述接线端B实时对蓄电池组的电压、电流进行在线监测，当蓄电池组的任一组电池发生断格后，通过对故障断格蓄电池进行旁路短接并对未断格的分组电池进行充电管理，利用未断格分组电池为用电设备提供不间断供电，保障设备的正常运行。

所述第一主线路1和所述第二主线路2之间从左到右依次连接有第一分支线路3、第二分支线路4和第三分支线路5，所述第一分支线路3、所述第二分支线路4和所述第三分支线路5相互并联设置。

所述第一分支线路3上设置有电容C，所述电容C用于对所述蓄电池组断格续流装置进行直流电压稳波。

所述第二分支线路4上设置有电感L和电阻器R，所述电感L和所述电阻器R串联设置，所述电感L和所述电阻器R组成L-R限流串联分压回路，所述电感L用于限制所述蓄电池组断格续流装置内冲击电流的大小，所述电阻器R用于为所述蓄电池组断格续流装置的控制极提取控制电压。

所述第三分支线路5上设置有双向可控硅晶闸管T，所述双向可控硅晶闸管T与所述第二分支线路4上的电阻器R相电连接，所述双向可控硅晶闸管T的触发电压取自所述L-R限流串联分压回路的电阻器R上。

所述蓄电池组断格续流装置采集所述L-R限流串联分压回路电阻器R的峰值电压，根据所述接线端A和所述接线端B的电压计算得到峰值电压的限值Um，根据所述峰值电压及所述限值Um分别控制所述双向可控硅晶闸管T进行正向或反向通流。

所述第一主线路1上设置有短路保护熔断器F，所述短路保护熔断器F位于所述第一分支线路3的左侧，所述短路保护熔断器F用于控制器误触发时对蓄电池进行保护，所述短路保护熔断器F为限流熔断器，所述短路保护熔断器F可瞬间通过300A电流，额定电流设定为100A。

所述蓄电池组断格续流装置连接有报警器。

本发明的蓄电池组断格续流装置解决问题的基本思路是，实时在线检测各单体电池的电压和内阻，一旦发现内阻出现较大变化，电压较大幅度降低尤其电池极性反转，立即跨接失效电池，在该电池处为电池组电流提供一个新的通道，保证直流母线不间断供电。

蓄电池组断格续流装置接入直流系统的示意图，如图1所示，变电站站用直流系统，电压为220V，阀控铅酸蓄电池单格电压为2V，为了保证继电保护装置正确动作，需采用103节单格蓄电池串联使用，继电保护装置运行电压规定，直流母线电压最低运行不得低于178V，为了节约投资成本，采用6节单格蓄电池作为一个测量小组，退出一个或两个测量小组单元，不会造成母线电压下降至178V，本发明采用图1所示的跨接断格蓄电池接入方式。

蓄电池组断格续流装置内部电路原理如图2所示，A点、B点为装置电压监测点，F为限流熔断器，可瞬间通过300A电流，额定电流设定为100A，电容C起到直流电压稳波作用，电感L，电阻器R形成串联分压回路，L起到限制冲击电流大小的作用，R为装置的控制极提取控制电压，T为双向可控硅晶闸管。工作原理如下，蓄电池组正常运行时，有两种运行方式，一是直流电源对蓄电池组进行浮充电，二是蓄电池组对负载进行额定放电。两种运行方式对于蓄电池组两端的运行电压变化不大，当蓄电池内阻增加至较大值（接近开路状态），那么监测电压将升高至蓄电池组的两端电压，如果此时直流母线失电，断格故障蓄电池两端监测电压将发生极性翻转，此时分压电阻R上的监测触发电压将达到阈值，可控硅晶闸管T正向（或反向）导通，短接蓄电池小组A、B两点蓄电池电流可旁路导通，保证非故障蓄电池继续串联运行，给继电保护装置提供可靠的直流电源。

系统工作场景分析：

1、蓄电池组未发生故障时；

（a)蓄电池组静置或浮充电状态，A、B两点测量电压为13到14伏之间，R上的抽取电电压小于设定电压Vset，可控硅晶闸管处于高阻状态，电流从A流向B；

（b)蓄电池组在均充电状态，A、B两点测量电压为15到16伏之间，R上的抽取电压小于设定电压Vset，可控硅晶闸管处于高阻状态，电流从A流向B；

（c）蓄电池组在放电状态，A、B两点测量电压为14伏以下，R上的抽取电压小于设定电压Vset，可控硅晶闸管处于高阻状态，电流从A流向B；

2、蓄电池组断格续流装置浮充电运行时断格续流示意图，如图3所示；

（a)蓄电池组浮充电、充电状态，假设A、B间蓄电池出现断格，电池组整体处于开路状态，测量A、B间电池组电压等于充电机输出电压，R上的抽取电压远大于设定电压Vset，可控硅晶闸管处于导通状态，电流从A经续流装置旁路流向B；由非故障蓄电池串联供直流设备连续用电。

（b)蓄电池组正常放电状态，假设A、B间蓄电池出现断格，电池组整体处于开路状态，测量A、B间电池组电压等于充电机输出电压（高频电源正常），R上的抽取电压远大于设定电压Vset，可控硅晶闸管处于导通状态，电流从A经续流装置旁路流向B；由非故障蓄电池串联供直流设备连续用电。

3、一种蓄电池组断格续流装置母线失压时断格续流续压示意图，如图4所示；

（a)蓄电池组在正常放电过程中，母线突然消失同时假设A、B间蓄电池出现断格，电池组整体处于开路状态，测量A、B间电池组电压等于非故障蓄电池串联端部电压，极性与原测量极性相反，R上的抽取反向电压远大于设定电压Vset，可控硅晶闸管处于导通状态，电流从B经续流装置旁路流向A；由非故障蓄电池串联供直流设备连续用电。

（b)蓄电池组在正常浮充电、充电过程中，母线突然消失同时假设A、B间蓄电池出现断格，电池组整体处于开路状态，测量A、B间电池组电压等于非故障蓄电池串联端部电压，极性与原测量极性相反，R上的抽取反向电压远大于设定电压Vset，可控硅晶闸管处于导通状态，电流从B经续流装置旁路流向A；由非故障蓄电池串联供直流设备连续用电。

4、电池故障检测报警

假设A、B间蓄电池出现断格，R上的抽取电压远大于设定电压Vset，可控硅晶闸管处于导通状态，电流从经续流装置旁路流通；由非故障蓄电池串联供直流设备连续用电。但由于电池数量减少1/20，容量也降低1/20，续航时间缩短，所以有必要及时对断格电池进行故障报警。以上分析中，充放电、浮充电过程，都能够判断出电池出现了断格并进行报警。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

本发明的有益效果：本发明的蓄电池组断格续流装置，通过接线端A和接线端B实时对蓄电池组的电压、电流进行在线监测，当蓄电池组的任一组电池发生断格后，通过对故障断格蓄电池进行旁路短接并对未断格的分组电池进行充电管理，利用未断格分组电池为用电设备提供不间断供电，保障设备的正常运行；本发明的蓄电池组断格续流装置采集L-R限流串联分压回路电阻器R的峰值电压，根据接线端A和接线端B的电压计算得到峰值电压的限值Um，根据峰值电压及限值Um分别控制双向可控硅晶闸管T进行正向或反向通流；本发明的蓄电池组断格续流装置，可实时监测蓄电池组电压、电流，及时准确的了解蓄电池组电源系统的工作状态，避免因不能及时发现电池系统故障导致变电站发生保护拒动造成的损失，保障直流设备正常运行。