CN106329603A - 一种变电站蓄电池组在线均衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变电站蓄电池组在线均衡的装置，特别是针对蓄电池组之间各电池的均衡性进行调节的装置，整个装置由：电压监测单元、内阻测试单元、电流监测单元、温度监测单元、电压均衡单元、选择开关、分析单元、主处理单元、显示单元、通讯单元、报警单元等组成。实现了电池组中所有电池的电压、内阻、温度的监测外，利用自动的充电电路单元、放电电路单元，对电压较高的电池和较低的电池进行自动充放电，达到单只电池电压均衡，有效解决了单体电池的过充、过放问题，实现蓄电池组内最高电压电池与最低电压电池的均衡调节功能，主动均衡电池电压、杜绝出现单一电池电压过高和过低的问题，减少因电池充电性能不一致而引发电池的提前失效起到积极作用。

Description

一种变电站蓄电池组在线均衡装置

技术领域

本发明专利涉及一种电力行业变电站直流电源用的蓄电池组检测装置，特别是针对蓄电池组之间各电池电压均衡性进行调节的装置。

背景技术

电力行业变电站的直流电源***主要由充电机和蓄电池组组成，其工作电压通常是110V或220V，蓄电池组通常由52只或104只的2V铅酸蓄电池串联成，由于单只铅酸蓄电池工艺结构差异性、单体电池内阻的差异性等因素，通常造成了每只电池之间电压和容量的差异。单体电池的差异性在串联成组后由一只充电机对所有电池充电，每只电池之间的充放电电压差异，导致单只电池过充和欠充现象，最终造成单体电池提前失效，影响了整组电池性能。严重时可能导致整组电池硫化、开路现象。为了解决这个问题，国家电网公司规定了单只电池之间电压差异不得超过30mV。实际上由于蓄电池在变电站中长期处于浮充电工作状态，蓄电池之间的自身电压均衡没有办法调整，每年进行一次的核对性放电测试来解决这个问题也只是缓兵之计。所以开发一种能实时在线均衡单体电池的装置就显得十分有意义。特别能有效解决单体电池的过充过放问题，减少电池的提前失效起到积极作用

具有以下特点。

装置合适在线安装的变电站的蓄电池组，实现单只电池电压的主动均衡，不需要人工干预。

该均衡装置可以选择性地解决铅酸蓄电池电压之间调整不会对其他电池造成影响。

该装置的均衡调节法，不会导致电池使用上的安全性，对电力安全不构成任何的影响。

发明内容

本发明专利提供了一种变电站蓄电池组在线均衡的装置，其特征在于,包括了：电压监测单元、内阻测试单元、电流监测单元、温度监测单元、电压均衡单元、功能选择开关、信号调制单元、主处理单元、显示单元、通讯单元、报警单元；其电路连接为：电压监测单元、内阻测试单元、电流监测单元、温度监测单元、电压均衡单元相并接，与功能选择开关相串接；功能选择开关与信号调制单元相串接；信号调制单元与主处理单元相串接；主处理单元输出与显示单元相接；主处理单元输出与通讯单元相接。电压监测单元、内阻测试单元、电流监测单元、温度监测单元、电压均衡单元等这五个单元监测到的数据传输给功能选择开关；功能选择开关根据各单元采集回来的数据进行选择，把相关的测量数据再传输给信号调制单元，信号调制单元将各种信息的数据和状态量进行比较、调节、处理成数字信号，信号调制单元，信号调制单元把数据传输给主处理单元；主处理单元对每一只电池的数据进行处理、判定并将数据传输给显示单元、通讯单元、报警单元，实现了对外的数据显示、通讯、报警；同时主处理根据测量的结果，控制电压均衡单元对电压较高或较低电压的蓄电池充放电，实现蓄电池的自动均衡。

上述的电压均衡单元，包括了：电池选择电路、电池放电电路、电池充电电路、均衡处理器、通讯接口、充放电电流调节器、时间调节器等电路；其电路连接为：电池选择电路与电池放电电路相接；电池选择电路与电池充电电路相接；电池选择电路与均衡处理器相接；均衡处理器与通讯接口、充放电电流调节器、时间调节器相并接。均衡处理器通过电池选择电路，控制电池放电电路和电池充电电路、对较高电压的电池进行放电，对较低电压的电池进行了充电，其充电电流和充电时间，由充放电电流调节器和时间调节器控制实现电压的均衡性。

为了让本发明专利的上述特征和优点更明显易懂，下面特例举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是发明专利装置的结构示意图。

图2是蓄电池组电压均衡单元结构示意图。

具体实施方式

实施例一：如图1所示，本实用发明专利的结构示意图，本发明是为变电站直流电源蓄电池组提供自动电压均衡的装置，包括了：电压监测单元（1）、内阻测试单元（2）、电流监测单元（3）、温度监测单元（4）、电压均衡单元（5）、功能选择开关（6）、信号调制单元（7）、主处理单元（8）、显示单元（9）、通讯单元（10）、报警单元（11）等；其电路连接为、电压监测单元（1）、内阻测试单元（2）、电流监测单元（3）、温度监测单元（4）、电压均衡单元（5）等单元相并接，然后与功能选择开关（6）相串接；功能选择开关（6）与信号调制单元（7）相串接；信号调制单元（7）与主处理单元（8）相串接；主处理单元（8）输出与显示单元（9）相接；主处理单元（8）输出与通讯单元（10）相接；主处理单元（8）输出报警单元（11）相接，主处理单元（8）另一输出端与电压均衡单元（5）相接。

变电站直流电源蓄电池组的每一只电池与电压监测单元（1）、内阻测试单元（2）、电流监测单元（3）、温度监测单元（4）、电压均衡单元（5）相接。电压监测单元（1）实时监测电池组中的每一只电池的端电压；内阻测试单元（2）监测蓄电池组中的每一只电池内阻；电流监测单元（3）监测电池组的充电电流和放电电流状态和电流值等信息；温度监测单元（4）监测电池组的温度信息；电压均衡单元（5）实现电池组内的电压差异性的均衡调节。电压监测单元（1）、内阻测试单元（2）、电流监测单元（3）、温度监测单元（4）、电压均衡单元（5）这五个单元监测到的数据传输给功能选择开关（6）；功能选择开关（6）根据各单元采集回来的数据进行选择，把相关的测量数据传输给信号调制单元（7）；信号调制单元（7）将各种信息的数据和状态量进行比较、调节、处理成数字信号，信号调制单元（7）把数据传输给主处理单元（8）；主处理单元（8）对每一只电池的数据进行处理、判定并将数据传输给显示单元（9）进行显示；通讯单元（10）将主处理单元（8）送过来的信号进行上传通迅与上位机进行数据的交换、报警单元（11）将主处理单元（8）送过来电池异常信息进行报警输出，实现了对外的数据显示、通讯、报警；主处理单元（8）根据每一只电池的测量结果。对电压较高的电池通过电压均衡单元（5）进行放电处理，对电压较低的电池通过电压均衡单元（5）进行充电处理，实现了电池组中单只电压的一致性，完成蓄电池的自动均衡，解决蓄电池过充电和过放电问题。

电压监测单元（1）采用光电耦合器实现光电隔离采样，实现了电池的安全和高精度的测量，光电耦合器型号为AC30，美国DLAST公司生产。内阻测试单元（2）通过瞬时放电法，实现内阻的监测，其原理与内阻测试仪测试方法一致，主要是通过一个负载短时的放电来实现测试。电流监测单元（3）采用直流电流传感器测量蓄电池组的电流，正电流值为充电状态，负电流值为放电状态，电流监测单元（3）输出为0-5V的信号，对应0-100A电流信息。温度监测单元（4）采用18B20数字式温度传感器，测量温度范围为-20-100℃，温度监测单对应输出为0-5V的电信号。电压均衡单元（5）在主处理单元（8）的控制下实现电池之间电压的转换，使电池组内的相关电池达到均衡的目的。功能选择开关（6）主要是对上述的五个单元信息进行选择通断，将电压、电流、内阻、温度等信息送给后面的电路进行处理；信号调制单元（7）对每一只电池测量到的电压、电流、内阻、温度等信息进行调制转换，最终成为数字信号送到主处理单元（8）。主处理单元（8）将所有的电池信息进行汇总、编号后，通过显示单元（9）、通讯单元（10）、报警单元（11）实现数据显示、通迅和报警。主处理器采用EDMII公司 生产的16State56处理芯片。显示单元（9）采用640*480液晶显示器进行显示，液晶显示器为北京迪文公司生产。通讯单元（10）包括了两路的RS485接口，接口采用光电隔离电路进行隔离，对外发送各测量信息，其通迅规约由不同的用户自行编译。报警单元（11）主要是采用报警输出继电器，正常为开接点，异常报警时为闭合。

实施例二 :如图2所示，蓄电池电压均衡单元的结构示意，包括了：电池选择电路（12）、电池放电电路（13）、电池充电电路（14）、均衡处理器（15）、通讯接口（16）、充放电电流调节器（17）、时间调节器（18）等电路；其电路连接为：电池选择电路（12）与电池放电电路（13）相接；电池选择电路（12）与电池充电电路（14）相接；电池选择电路（12）与均衡处理器（15）相接；均衡处理器（15）与通讯接口（16）、充放电电流调节器（17）、时间调节器（18）相接；通讯接口（16）、充放电电流调节器（17）、时间调节器（18）相并接。

电池选择电路（12）在均衡处理器（15）的选择和确定下，控制所需要进行充电或放电的电池；如果选定到一只电池为较低电压是需要充电，电池选择电路（12）把该电池与电池充电电路（14）相连通，对该电池进行充电；实现需要充电的电池能进行及时补充电，解决了电池组单只电池欠充的问题。如均衡处理器（15）选定到某电池电压较高，达到电池规定的最高电压阀值时就需要及时放电，电池选择电路（12）把该电池与电池放电电路（13）相连通，使该电池进行放电；实现需要放电的电池能进行及时放电，解决了电池组单只电池过充的问题。电池放电电路（13）和电池充电电路（14）完全在电池选择电路（12）控制下进行，不会造成电池过充和过放问题。均衡处理器（15）接收到的信号是来自实施例中的主处理单元（8），均衡处理器（15）接收到主处理单元（8）送过来的各电池信息由电池选择电路（12）进行控制充放电，并将均衡过程的信息通过通讯接口（16）实现各监测单元之间的通迅、充放电电流调节器（17）会将在均衡过程中的充电电流或放电电流进行自动调节，满足不同容量电池，不同型号电池的充放电，保证充放电电流的正确性，时间调节器（18）根据电池之间的电压差异程度不同，所需要进行不同充放电时间的调节，使充放电达到最佳的调节效果。主动均衡电池电压、杜绝出现单一电池电压过高和过低的问题，使整组电池内的单一电池之间电压差异性小于30mV。本装置实现了电池组中所有电池的电压、内阻、温度的监测外，利用自动的充电电路（12）、放电电路（13），对电压较高的电池和电压较低的电池进行自动充放电，达到单只电池电压均衡，有效解决了单体电池的过充、过放问题，实现蓄电池组内最高电压电池与最低电压电池的均衡调节功能，主动均衡电池电压、杜绝出现单一电池电压过高和过低的问题，减少因电池充电性能不一致而引发电池的提前失效起到积极作用。

Claims (2)

1.一种变电站蓄电池组在线均衡装置，其特征在于，包括了：电压监测单元、内阻测试单元、电流监测单元、温度监测单元、电压均衡单元、功能选择开关、信号调制单元、主处理单元、显示单元、通讯单元、报警单元；其电路连接为电压监测单元、内阻测试单元、电流监测单元、温度监测单元、电压均衡单元相并接，然后与功能选择开关相串接；功能选择开关与信号调制单元相串接；信号调制单元与主处理单元相串接；主处理单元输出与显示单元相接；主处理单元输出与通讯单元相接。

2.权利要求1所述的电压均衡单元，包括了：电池选择电路、电池放电电路、电池充电电路、均衡处理器、通讯接口、充放电电流调节器、时间调节器；其电路连接为电池选择电路与电池放电电路相接；电池选择电路与电池充电电路相接；电池选择电路与均衡处理器相接；均衡处理器与通讯接口、充放电电流调节器、时间调节器相并接。