蓄电池组开路监测及失压补偿装置
阅读说明：本技术 蓄电池组开路监测及失压补偿装置 (Storage battery pack open circuit monitoring and voltage loss compensation device ) 是由 李文伟 巫聪云 王晓明 陈宝欢 宁庆泉 陈树廷 伍建华 庞丽梅 于 2021-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了蓄电池组开路监测及失压补偿装置,涉及蓄电池组维护技术领域。其技术要点是：包括蓄电池组,蓄电池组包括多个电源模块,电源模块包括单电池、主提示电路、失压断电电路、失压补偿电路、副提示电路以及备用电池。本发明具有的优点是当蓄电池组中的任意一个单电池开路或者多个单电池同时开路时,每个开路的电源模块中的备用电池都会代替开路的单电池进行供电,从而保证蓄电池组整体输出电压保持不变,能保证线路上设备的正常运行。(The invention discloses a storage battery open circuit monitoring and voltage loss compensation device, and relates to the technical field of storage battery maintenance. The technical key points are as follows: the storage battery pack comprises a plurality of power modules, and each power module comprises a single battery, a main prompting circuit, a voltage loss power-off circuit, a voltage loss compensation circuit, an auxiliary prompting circuit and a standby battery. The invention has the advantages that when any single battery in the storage battery pack is in an open circuit or a plurality of single batteries are in an open circuit simultaneously, the standby battery in each open-circuit power module can replace the open-circuit single battery to supply power, thereby ensuring that the integral output voltage of the storage battery pack is kept unchanged and ensuring the normal operation of equipment on a line.)
技术领域
本发明涉及蓄电池组维护技术领域，具体为蓄电池组开路监测及失压补偿装置。
背景技术
变电站直流系统作为站内电力二次系统的一部分，其用于站内继电保护、监测、控制、通信等。蓄电池组作为直流系统中的备份电源，其当外部因事故或故障交流失电时维持直流母线电压稳定，保障继电保护、监测、控制、通信持续工作，使得保护及时动作，防止故障、事故范围进步一步扩大，有效保障了电力系统的安全运行。可见蓄电池组在直流系统中尤其在外部事故失电关键时刻起到保障电力系统安全运行的重要作用，是不可缺少的重要一环。蓄电池组运行可靠性关系全站电力系统运行安全，如何保障蓄电池组运行的可靠性成为直流系统的关键。
如现有公开号为CN211351821U的中国专利所公开的一种蓄电池组开路监测及失压补偿装置，设置在两组直流母线之间，直流母线上设有蓄电池组，蓄电池组上设有蓄电池组开路监测单元，两组直流母线之间设有失压补偿单元，蓄电池组开路监测单元与失压补偿单元信号连接；失压补偿单元包括依次连接的采样电路、第一控制器、双向DC/DC电源子单元；蓄电池组开路监测单元判断蓄电池组开路状态；采样电路采集直流母线电压信号、直流母线电流信号；第一控制器接收并记录采样信号与蓄电池组开路信号；双向DC/DC电源子单元将其中一组直流母线向失压的一组直流母线提供电压补偿。本装置进行蓄电池组在线开路监测的同时，可向失压的直流母线提供失压补偿，维持失压段母线电压，保障直流母线持续稳定运行。
上述的现有技术方案存在以下缺陷：在进行失压补偿的过程中，被补偿的母线上的电压比常态电压低，长时间运行可能会影响到线路上设备的正常运行。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供蓄电池组开路监测及失压补偿装置，其具有的优点是当蓄电池组中的任意一个单电池开路或者多个单电池同时开路时，每个开路的电源模块中的备用电池都会代替开路的单电池进行供电，从而保证蓄电池组整体输出电压保持不变，能保证线路上设备的正常运行。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
蓄电池组开路监测及失压补偿装置，包括蓄电池组，所述蓄电池组包括多个电源模块，多个所述电源模块串联，所述电源模块包括单电池、主提示电路、失压断电电路、失压补偿电路、副提示电路以及备用电池，所述单电池的负极与所述电源模块的负极电性连接，所述单电池的正极与所述主提示电路电性连接，所述主提示电路分别与所述失压断电电路的第一端、所述失压补偿电路的第一端电性连接，所述失压断电电路的第二端与所述电源模块正极电性连接，所述失压断电电路的第三端与所述单电池负极电性连接，所述失压补偿电路的第二端与所述电源模块的正极电性连接，所述失压补偿电路的第三端与所述单电池的负极电性连接，所述失压补偿电路的第四端与所述副提示电路的第一端电性连接，所述副提示电路的第二端与所述备用电池的正极电性连接，所述备用电池的负极与所述单电池的负极电性连接，所述单电池与所述备用电池均为一个充电电池。
通过采用上述技术方案，当蓄电池组中的任意一个单电池开路或者多个单电池同时开路时，每个开路的电源模块中的备用电池都会代替开路的单电池进行供电，从而保证蓄电池组整体输出电压保持不变，与此同时，主提示电路会对工作人员进行提醒，指示工作人员发生开路的单电池的具体位置，帮助工作人员对其进行更换和维修，副提示电路会提示工作人员相应的备用电池的工作状态是否正常。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主提示电路包括发光二极管LED1，所述发光二极管LED1正极分别电性连接有单电池BAT2正极和电阻R7一端，所述发光二极管LED1负极电性连接有电阻R6的一端，所述电阻R6另一端分别与所述电阻R7的另一端、所述失压断电电路的第一端、所述失压补偿电路第一端电性连接。
通过采用上述技术方案，电阻R6的功能在于限制电流，保护发光二极管LED1，电阻R7的作用在于降低线路阻值，同时进行分流，使单电池BAT2的线路损耗降低，同时保护发光二极管LED1不受损坏，发光二极管LED1在单电池BAT2开路时断电熄灭，提示工作人员发生开路的单电池BAT2的具体位置，辅助工作人员对其进行更换和维修。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述失压断电电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的集电极分别电性连接于所述电阻R6的另一端、电阻R3的一端、电阻R10的一端，所述三极管Q1基极电性连接于所述电阻R3另一端，所述三极管Q1发射极电性连接于所述电源模块的正极，所述电阻R10的另一端电性连接于所述单电池BAT2负极。
通过采用上述技术方案，通过改变电阻R3的电阻可以改变失压断电电路的触发电压阈值，当单电池BAT2发生开路或者欠压时，即单电池BAT2的电压降至设定阈值时，三极管Q1的基极电压会降至导通电压以下，三极管Q1断开，从而保护单电池BAT2，不使其过度放电。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述失压补偿电路包括三极管Q2，所述三极管Q2集电极分别电性连接于所述电阻R6另一端、电阻R5一端、电阻R1一端，所述三极管Q2基极连接于所述电阻R5另一端，所述三极管Q2发射极分别电性连接所述光耦U1的引脚2、电阻R2一端，所述电阻R2另一端电性连接于所述电池BAT2负极，所述光耦U1的引脚3电性连接于所述电源模块正极，所述光耦U1的引脚1电性连接于所述电阻R1另一端，所述光耦U1的引脚4电性连接于所述副提示电路的一端。
通过采用上述技术方案，通过改变电阻R5的电阻可以改变失压补偿电路的触发电压阈值，当单电池BAT2发生开路或者欠压时，即单电池BAT2的电压降至设定阈值时，三极管Q2的基极电压会降至导通电压以下，三极管Q2断开，光耦U1导通，接通副提示电路以及备用电池。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述副提示电路包括发光二极管LED2，所述发光二极管LED2负极分别电性连接于所述光耦U1的引脚4、所述电阻R4一端，所述发光二极管LED2正极电性连接于所述电阻R8一端，所述电阻R8另一端分别电性连接于所述电阻R4另一端、所述备用电池FBAT2正极，所述备用电池FBAT2负极连接于所述单电池BAT2负极。
通过采用上述技术方案，电阻86的功能在于限制电流，保护发光二极管LED2，电阻R4的作用在于降低线路阻值，同时进行分流，使备用电池FBAT2的线路损耗降低，同时保护发光二极管LED2不受损坏，发光二极管LED1在光耦U1导通时上电亮起，提示工作人员工作的备用电池FBAT2的具体位置，辅助工作人员后续对其进行充电。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述备用电池型号与所述单电池型号相同。
通过采用上述技术方案，使本备用电池的性能与单电池的性能完全相同，增加了备用电池的适用性。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过采用上述技术方案，当蓄电池组中的任意一个单电池开路或者多个单电池同时开路时，每个开路的电源模块中的备用电池都会代替开路的单电池进行供电，从而保证蓄电池组整体输出电压保持不变，与此同时，主提示电路会对工作人员进行提醒，指示工作人员发生开路的单电池的具体位置，帮助工作人员对其进行更换和维修，副提示电路会提示工作人员相应的备用电池的工作状态是否正常。
附图说明
图1是本发明的模块示意图。
图2是图1中单个电源模块的电路示意图。
附图标记：1、蓄电池组；2、电源模块；3、单电池；4、主提示电路；5、失压断电电路；6、失压补偿电路；7、副提示电路；8、备用电池。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，为本发明所披露的蓄电池组1开路监测及失压补偿装置，包括蓄电池组1，蓄电池组1包括多个电源模块2，多个电源模块2串联，电源模块2包括单电池3、主提示电路4、失压断电电路5、失压补偿电路6、副提示电路7以及备用电池8，单电池3的负极与电源模块2的负极电性连接，单电池3的正极与主提示电路4电性连接，主提示电路4分别与失压断电电路5的第一端、失压补偿电路6的第一端电性连接，失压断电电路5的第二端与电源模块2正极电性连接，失压断电电路5的第三端与单电池3负极电性连接，失压补偿电路6的第二端与电源模块2的正极电性连接，失压补偿电路6的第三端与单电池3的负极电性连接，失压补偿电路6的第四端与副提示电路7的第一端电性连接，副提示电路7的第二端与备用电池8的正极电性连接，备用电池8的负极与单电池3的负极电性连接，单电池3与备用电池8均为一个充电电池。当蓄电池组1中的任意一个单电池3开路或者多个单电池3同时开路时，每个开路的电源模块2中的备用电池8都会代替开路的单电池3进行供电，从而保证蓄电池组1整体输出电压保持不变，与此同时，主提示电路4会对工作人员进行提醒，指示工作人员发生开路的单电池3的具体位置，帮助工作人员对其进行更换和维修，副提示电路7会提示工作人员相应的备用电池8的工作状态是否正常。
如图2所示，主提示电路4包括发光二极管LED1，发光二极管LED1正极分别电性连接有单电池BAT2正极和电阻R7一端，发光二极管LED1负极电性连接有电阻R6的一端，电阻R6另一端分别与电阻R7的另一端、失压断电电路5的第一端、失压补偿电路6第一端电性连接。电阻R6的功能在于限制电流，保护发光二极管LED1，电阻R7的作用在于降低线路阻值，同时进行分流，使单电池BAT2的线路损耗降低，同时保护发光二极管LED1不受损坏，发光二极管LED1在单电池BAT2开路时断电熄灭，提示工作人员发生开路的单电池BAT2的具体位置，辅助工作人员对其进行更换和维修。
如图2所示，失压断电电路5包括三极管Q1，三极管Q1的集电极分别电性连接于电阻R6的另一端、电阻R3的一端、电阻R10的一端，三极管Q1基极电性连接于电阻R3另一端，三极管Q1发射极电性连接于电源模块的正极，电阻R10的另一端电性连接于单电池BAT2负极。通过改变电阻R3的电阻可以改变失压断电电路5的触发电压阈值，当单电池BAT2发生开路或者欠压时，即单电池BAT2的电压降至设定阈值时，三极管Q1的基极电压会降至导通电压以下，三极管Q1断开，失压断电电路5断开，从而保护单电池BAT2，不使其过度放电。
如图2所示，失压补偿电路6包括三极管Q2，三极管Q2集电极分别电性连接于电阻R6另一端、电阻R5一端、电阻R1一端，三极管Q2基极连接于电阻R5另一端，三极管Q2发射极分别电性连接光耦U1的引脚2、电阻R2一端，电阻R2另一端电性连接于电池BAT2负极，光耦U1的引脚3电性连接于电源模块2正极，光耦U1的引脚1电性连接于电阻R1另一端，光耦U1的引脚4电性连接于副提示电路7的一端。通过改变电阻R5的电阻可以改变失压补偿电路6的触发电压阈值，当单电池BAT2发生开路或者欠压时，即单电池BAT2的电压降至设定阈值时，三极管Q2的基极电压会降至导通电压以下，三极管Q2断开，光耦U1导通，接通副提示电路7以及备用电池8。
如图2所示，副提示电路7包括发光二极管LED2，发光二极管LED2负极分别电性连接于光耦U1的引脚4、电阻R4一端，发光二极管LED2正极电性连接于电阻R8一端，电阻R8另一端分别电性连接于电阻R4另一端、备用电池FBAT2正极，备用电池FBAT2负极连接于单电池BAT2负极。电阻86的功能在于限制电流，保护发光二极管LED2，电阻R4的作用在于降低线路阻值，同时进行分流，使备用电池FBAT2的线路损耗降低，同时保护发光二极管LED2不受损坏，发光二极管LED1在光耦U1导通时上电亮起，提示工作人员工作的备用电池FBAT2的具体位置，辅助工作人员后续对其进行充电。
如图1所示，备用电池8型号与单电池3型号相同。如此设置可使本备用电池8的性能与单电池3的性能完全相同，增加了备用电池8的适用性。
本实施例的实施原理为：在使用本发明时，首先按照本发明中的描述以及附图连接好相应的电器元件，通过调节电阻R3的阻值来调节失压断电电路5的阈值，通过调节电阻R5的阻值来调节失压补偿电路6的阈值，之后启动系统，当其中某一个电源模块2中的失压断电电路5和失压补偿电路6同时监测到单电池BAT2电压降至预设电压以下时失压断电电路5会立刻断开，单电池BAT2会立刻处于开路状态，与此同时失压补偿电路6会导通，失压补偿电路6控制备用电池FBAT2代替单电池BAT2向蓄电池组1供电，主提示电路4断电，发光二极管LED1熄灭，提示工作人员对故障单电池BAT2进行更换维修，同时副提示电路7导通，发光二极管LED2亮起，提示工作人员备用电池FBAT2的工作状态正常，当工作人员对失压的单电池BAT2进行维修更换后，重新将单电池BAT2接入电源模块2，此时单电池BAT2电压处于正常范围内，失压断电电路5导通、主提示电路4导通，失压补偿电路6断电，副提示电路7断电，备用电池FBAT2处于开路状态，电路恢复正常，之后将备用电池FBAT2充满电，这样可以保证当蓄电池组1中的任意一个单电池BAT2发生欠压时，备用电池FBAT2都会代替欠压的单电池BAT2为蓄电池组1进行供电，从而保证蓄电池组1整体输出电压保持不变，能保证线路上设备的正常运行。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
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