一种能源站直流屏电池模组柔性连接装置与架构制造方法及图纸

本发明专利技术涉及直流屏蓄电池备用电源和储能技术领域，尤其为一种能源站直流屏电池模组柔性连接装置与架构，包括常闭和常开触头互锁的继电器开关K1、K2、K3，二极管D1、D2，以及监测控制单元，其中，所述开关K1、K2、K3为机械或逻辑互锁，具有常开、常闭两种状态。本发明专利技术提供的能源站直流屏电池模组柔性连接装置与架构辅助于中央控制单元和电池检测单元，以有别于传统方法的方式，实现备用电池组及各电池模组的过电压、过电流保护、均衡充电控制、高效放电等，更重要的是能实现备用电池组中的各电池模组的自动智能检测，故障隔离，冗余电池模组自动补位。

【技术实现步骤摘要】
一种能源站直流屏电池模组柔性连接装置与架构
本专利技术涉及直流屏蓄电池备用电源和储能
，尤其是一种能源站直流屏电池模组柔性连接装置与架构。
技术介绍
随着我国能源转型的持续推进，智能配网的引入，极大的提高了区域供电的可靠性。目前我国采用多种信息数据采集、通信传输，数据处理等技术，实现了对微网、分布式电源等配电网络在线监测与科学控制管理。由于电力、通信等行业的安全性和特殊性，需要24小时不间断供电，因此不间断电源供电(ups)、阀控铅酸蓄电池、锂离子电池组等技术得到快速发展。当前，作为能源站最基本形式的一种，变电站的配电终端设备中多采用铅酸蓄电池作为外部应急备用电源，而正常供电电源则采用220v自备内部电源供电，一旦配电网络发生故障停电，迅速启动备用外部电源，确保供电系统供电的安全性和可靠性。蓄电池组是独立于交流电系统的电源供应系统，在变电站内交流电源发生故障导致停电的情况下，通过蓄电池组的供电，就可以保障电网系统可靠而连续地供电。在日常运行过程中，蓄电池组电源保持电源满格状态，而到了合闸时就可以释放出大电流。在目前的技术条件下，铅酸蓄电池是变电站的首选。阀控式铅酸蓄电池因其维护量少而基本替代了传统的富液式蓄电池，在电力系统中得到广泛的应用。随着对其认识的加深，原先″免维护″的误区得以纠正，用户不再因其免维护而对其不闻不问，每月定期开展单体和蓄电池组浮充电压、浮充电流、电池的外壳和极柱温度、电池的外壳有无变形和渗液、极柱及安全阀周围是否渗液和有酸雾溢出、环境温度等巡检并做好运行记录，确保蓄电池处于良好使用状态。为核查蓄电池组容量，按反措施要求，运行了4年以后的蓄电池每年需做一次核对性放电试验。而依据电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程，阀控式蓄电池组若经过三次全核对性充放电，蓄电池组容量均达不到额定容量的80％以上，可认为此组蓄电池使用年限已到，应安排更换。变电站内直流屏两路交流全部失电时，蓄电池故障率最高，占到故障总数的70.83％。蓄电池故障表现有三种形式：单体电压偏低、整组蓄电池不合格、蓄电池漏液。为了确保直流屏蓄电池的健康状况，直流屏蓄电池放电试验每半年进行一次，放电负荷为变电站实际直流负荷，必要时可以加入事故照明及逆变负荷。考虑到变电站事故处理的紧迫性，每次放电时间不得低于2小时。直流屏蓄电池放电试验相关操作步骤如下：1)检查各个运行参数均在正常范围。2)将直流屏的交流进线开关断开(两路，先断备用再断主用，避免不必要的交流电源自动切换)，高频开关电源整流器停止工作，蓄电池组即刻不间断地向直流母线供电。同时观察电池总电压、单只蓄电池电压、放电电流的变化。3)放电试验期间应每隔20分钟对直流屏巡视记录一次，记录电池总电压、单只蓄电池电压、放电电流等的参数。放电开始第一次记录时用万用表或标准电压表核对一次单体电池电压与触摸屏显示的蓄电池电压是否相符，以避免传感器故障造成的监测电压与实际蓄电池电压不相符。4)放电试验期间应同时检查各蓄电池本体有无异常(电池温度有无异常、有无鼓包、有无放电声响)。5)放电试验过程中如有单只蓄电池的电压低于设定值，应立即停止放电试验，将交流进线恢复送电，记录各项数据及放电时间(开始放电到终止放电的时间)。如果有单只蓄电池低于设定值的应该考虑尽早更换整套全部电池，以确保万无一失。6)直流屏蓄电池总电压放电如果在2小时之内减少到厂家规定值时，应立即停止放电试验，将交流进线恢复送电，即对蓄电池组进行充电，以免蓄电池过放电而损坏，如果不能立即恢复交流进线供电，必须蓄电池组的放电总开关争取在24小时内对蓄电池组进行充电。记录放电时间(开始放电到结束放电的时间)、初始和终止放电时的放电电流。如果出现上述情况应该考虑尽早更换整套全部电池，以确保万无一失。当前，变电站蓄电池在线监测装置大多仅能实时采集部分数据信息，如蓄电池组、蓄电池单体电压过欠压、系统接地故障、监控单元故障等，而对于蓄电池温度、内阻等重要信息都无法采集，且因规约转换的限制，系统无法采集到全面信息上送到调度端，这给运行维护人员的操作维护带来难度。综上所述，直流屏蓄电池的运行维护工作量大，耗时长，效率低。在线监测装置大多仅能实时采集部分数据信息，考虑成本因素基本上无均衡控制充放电功能。因此，亟需一种低成本、电路结构简单，能够同时实现过电压和过电流保护、均衡控制、价格低廉的柔性连接与保护装置建立的电池成组架构，来实现直流屏蓄电池的智能监测、蓄电池单体状况自动检测和全面信息上送到调度，以减少运行维护人员的工作量，提高效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过提出一种能源站直流屏电池模组柔性连接装置与架构，以解决上述
技术介绍
中描述的缺陷。本专利技术采用的技术方案如下：一方面提供一种能源站直流屏电池模组柔性连接装置，包括常闭和常开触头互锁的继电器开关K1、K2、K3，二极管D1、D2，以及监测控制单元，其中，所述开关K1、K2、K3为机械或逻辑互锁，具有常开、常闭两种状态。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述开关K1的公共端连接充放电接口的正极，常闭端与电池模组的正极以及开关K2的常开端相连，常开端与充放电接口的负极以及开关K3的常闭端相连，实现电池模组的充放电。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述开关K2的公共端与检测接口的正极相连，常闭端与检测接口的负极以及开关K3的常开端相连，实现对电池检测回路的连通。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述开关K3的公共端与电池模组的负极相连。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述二极管D1的阳极与开关K1的常闭端相连，阴极与开关K1的公共端相连，实现开关K1的常闭触头打开时过渡过程的续流和旁路电池模组时的放电阻断。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述二极管D2的阴极与开关K1的常开端相连，阳极与开关K1的公共端相连，实现开关K1的常开触头打开时过渡过程的整串电池放电续流。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述监测控制单元有5个接口，接口①控制开关K1的动作，接口②控制开关K2的动作，接口③控制开关K3的动作，接口④采集电池模组的信息，接口⑤为通信口，与中央控制单元的相应通信口连接。另一方面提供一种电池成组架构，包括与能源站直流屏电池模组柔性连接装置串联的n+k+1串电池模组，其中，n串电池模组串联处于充放电状态，产生要求的工作电压，k串电池模组为冗余，处于隔离状态，1串电池模组用于检测，处于检测状态。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述电池成组架构还包括充放电接口、中央控制单元和电池检测单元。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述充放电接口连接直流母线或充放电设备，电池模组电源通过该接口提供电池能量，或接收充电能量；所述中央控制单元检测充放电接口处的电压和充放电电流，通过通信网络采集各电池模组的信息以及电池检测单元的信息，所有数据和信息经过处理后，由中央控制单元通过通信网络发出控制信号，控制各柔性连接保护装置的电池模组状态转换和电池检测单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能源站直流屏电池模组柔性连接装置，其特征在于：包括常闭和常开触头互锁的继电器开关K1、K2、K3，二极管D1、D2，以及监测控制单元，其中，所述开关K1、K2、K3为机械或逻辑互锁，具有常开、常闭两种状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种能源站直流屏电池模组柔性连接装置，其特征在于：包括常闭和常开触头互锁的继电器开关K1、K2、K3，二极管D1、D2，以及监测控制单元，其中，所述开关K1、K2、K3为机械或逻辑互锁，具有常开、常闭两种状态。


2.根据权利要求1所述的能源站直流屏电池模组柔性连接装置，其特征在于：所述开关K1的公共端连接充放电接口的正极，常闭端与电池模组的正极以及开关K2的常开端相连，常开端与充放电接口的负极以及开关K3的常闭端相连，实现电池模组的充放电。


3.根据权利要求1所述的能源站直流屏电池模组柔性连接装置，其特征在于：所述开关K2的公共端与检测接口的正极相连，常闭端与检测接口的负极以及开关K3的常开端相连，实现对电池检测回路的连通。


4.根据权利要求1所述的能源站直流屏电池模组柔性连接装置与架构，其特征在于：所述开关K3的公共端与电池模组的负极相连。


5.根据权利要求1所述的能源站直流屏电池模组柔性连接装置，其特征在于：所述二极管D1的阳极与开关K1的常闭端相连，阴极与开关K1的公共端相连，实现开关K1的常闭触头打开时过渡过程的续流和旁路电池模组时的放电阻断。


6.根据权利要求1所述的能源站直流屏电池模组柔性连接装置，其特征在于：所述二极管D2的阴极与开关K1的常开端相连，阳极与开关K1的公共端相连，实现开关K1的常开触头打开时过渡过程的...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰越前，刘铜，黄文瑞，刘奇央，延星，李春宝，王思文，赵东元，马君华，
申请(专利权)人：港华能源投资有限公司，兰越前，赵东元，
类型：发明
国别省市：广东;44