电池监控主机

第一章系统概述1.
1电力监控系统组成简介石家庄通合电子公司开发的电力监控系统充分考虑到了电力系统应用的多样性,监控主机与底层数据采集单元采用了模块化设计思想,主机与底层模块可以自由组合.
所有底层模块外形尺寸一致,便于安装.
监控主机为THJK002G-3S.
底层模块包括综合测量模块、电池巡检模块、开关量模块、绝缘检测模块.
监控设备规格表如表1-1所示.

设备名称规格型号功能简述监控主机THJK002G-3S蓝色240*64点阵LCD,按键式监控器综合测量模块ZHCL-2检测1路交流电压检测3路直流电压,2路电流,1路温度检测24路开关量输入,8路开关量输出电池巡检模块DCXJ-19检测19节电池电压,1路温度电池巡检模块DCXJ-55检测55节电池电压,2路温度绝缘检测模块JYJC-64检测2段母线绝缘,64路支路绝缘绝缘检测模块JYJC-32检测2段母线绝缘,32路支路绝缘开关量模块KGL-64检测64路开关量输入,8路开关量输出表1-1监控设备规格表2功能介绍1、THJK002G-3S监控主机显示器采用240*64图形点阵、蓝色背光LCD.
汉字菜单显示,按键式操作,可方便设置参数和查询信息.
上位机通信接口RS485、RS232;通信协议CDT、MODBUS.
实时时钟显示,断电后时钟正常运行.
可存储200条历史故障、48条运行记录,断电后信息不丢失.
电池充电管理功能.
2、ZHCL-2模块检测1路3相交流电压.
检测3路直流电压,2路电流,1路电池温度.
检测24路开关量输入,8路开关量输出.
控制5/7级硅链.
测量1段母线绝缘.
适宜用于1组电池、1组充电机系统中.
3、DCXJ-19模块检测19节12V电池电压.
检测1路电池温度.
适宜用于18节电池检测.
4、DCXJ-55模块检测55节2V电池电压.
检测2路电池温度.
适宜用于54节/108节电池检测.
5、JYJC-64模块检测2段母线绝缘.
检测64路支路绝缘.
适宜用于支路数较多的系统.
6、JYJC-32模块检测2段母线绝缘.
检测32路支路绝缘.
适宜用于支路数较少的系统.
第二章THJK002G-3S监控主机2.
1THJK002G-3S监控主机简介2.
1.
1人机接口显示器采用240*64图形点阵、蓝色背光LCD.
汉字菜单显示,按键式操作,可方便设置参数和查询信息.
注塑面板,美观大方.
2.
1.
2告警管理各种报警信息汉字显示,故障直观,定位清晰,当前故障最多显示30条.
可存储200条历史故障,断电后历史故障不丢失.
故障发生时自动弹出故障界面,LCD屏幕点亮,机箱内置蜂鸣器发出告警声音.

告警门限可设置.
2.
1.
3电池管理通过预先设置的电池充电运行参数,自动对电池充放电进行管理.
配置电池巡检模块检测单体电池电压,可检测2组108节电池.
可同时完成对2组电池的充放电管理.
完善的充放电保护功能.
2.
1.
4绝缘检测可配置2个JYJC-64模块,检测2段母线、128路支路绝缘.
没有配置绝缘检测模块时,通过综合测量模块检测母线绝缘.
2.
1.
5开关量检测用户可根据需要自定义开关量输入的接入方式、显示方式,起始编号.
提供8个用户可以选择名称的开关量输入.
用户可根据需要自定义开关量输出类型.
可配置2个KGL-64模块.
2.
1.
6上位机通信通信接口可选择RS232或RS485.
通信规约可选择CDT或MODBUS.
通讯波特率可选择2400、4800或9600.
设备通讯地址可设置范围01~99.
2.
1.
7其他功能48条运行记录,每半小时记录运行参数,断电数据不丢失.
4分钟无按键操作时,自动进入屏幕保护功能.
实时时钟显示,断电后时钟正常运行.
2.
2THJK002G-3S监控主机接口图2-1THJK002G-3S前面板图2-2THJK002G-3S后面板标志符功能描述ESC功能按键.
在不同的显示界面下有不同的定义,……ENT功能按键.
电源绿色LED指示灯,正常通电时点亮.
故障故障时,红色LED闪烁复位按此按钮,监控器复位.
底层通信底层模块RS485通信接口.
上位机通信RS2321-RXD2-TXD3-GND.
RS4854-485A5-485B.
电源输入电源输入,范围90~300VDC,功率≤15W.
表2-1THJK002G-3S接口定义2.
3THJK002G-3S操作说明2.
3.
1基本操作说明系统操作采用菜单分层式结构,操作简单、清晰、方便.
系统接通电源时进入主界面.
该界面显示系统时间和电池、控母的基本信息以及当前状态;按"ENT"键进入主菜单显示界面.
2.
3.
2信息查询说明信息查询菜单显示如下:该页面显示信息查询菜单,根据按键操作功能提示,移动光标到相应的位置,按"ENT"功能按键,进入相应的信息显示界面.

2.
3.
2.
1交流数据查询交流数据信息查询显示交流电压.
2.
3.
2.
2直流数据查询直流数据查询显示控母电压、电流,合母电压,开关的状态.
2.
3.
2.
3电池数据查询电池数据查询显示电池组电压、电流、温度.
系统中设置有电池巡检模块时,在电池数据查询中可查询单体电池电压.

2.
3.
2.
4绝缘数据查询绝缘数据查询显示母线对地电压、电阻.
系统中设置有绝缘检测模块时,在绝缘数据中可查询支路的对地电阻.

2.
3.
2.
5模块数据查询模块数据查询显示充电模块的输出电压、电流、工作状态.
2.
3.
2.
6运行记录查询运行纪录查询显示系统运行过程中电池的电压、电流,控母的电压、电流,均浮充状态和系统有无故障.
每半小时自动记录一次,记录最多48条,当超过48条时,自动删除最早的运行记录,记录最新的运行状态.
运行纪录掉电不丢失.

2.
3.
2.
7历史故障查询历史故障查询显示曾经发生过的故障的类型、开始时间、结束时间.
历史故障最多纪录200条,当超过200条时,自动删除最早的历史故障记录,记录最新的历史故障.
历史故障断电不丢失.

2.
3.
2.
8当前故障查询当前故障查询显示当前故障的类型、发生时间.
监控界面为主界面或当前故障界面时,如果有新的故障产生,新的当前故障将弹出,并且发出声光报警信号.

2.
3.
3参数设置说明参数设置菜单显示如下:该页面显示参数设置菜单,根据按键操作功能提示,移动光标到相应的位置,按"ENT"功能按键,进入相应的参数设置界面.

2.
3.
3.
1系统设置系统设置是对直流系统构架的选择,是进行其他设置的基础,只有系统设置的正确,监控管理系统才能够做出正确的决策,这是应当首先要注意的选项.
系统设置界面如下.

传感器量程:电流传感器量程,设置范围50,100,150,200,250,300,350,400.
开关量模块:开关量模块数量,设置范围0~2.
绝缘检测模块:绝缘巡检模块数量,设置范围0~2.
模块数量:系统模块的数量,设置范围1~15.
系统类型:监控所对应的系统类型:充电模块或通信模块电池巡检:电池巡检模块数量,设置范围0~2.
2.
3.
3.
2电池管理设置电池管理是监控管理系统的重要的任务之一,监控管理系统根据用户设置的电池管理条件,对蓄电池组进行监测和智能管理,实现全自动运行.
电池管理设置界面如下所示.

电池组额定容量:设置范围10~2000AH.
电池组快充限流:一般设置为电池容量的0.
1C(C为电池额定容量).
电池组均充限流:范围可设定,最大值和所选传感器量程有关.
浮充转快充电流:一般设置为电池容量的0.
08C.
快充转浮充电流:一般设置为电池容量的0.
02C.
均充转浮充时间:设置范围为0~72小时.
启动均充后,均充转浮充所需时间.

尾电流充电时间:设置范围0~9小时.
电池均充电流减小到"快充转浮充电流"时,系统并不立即转入浮充状态,而是当尾电流充电时间完成后再转入浮充状态.

是否定时快充:自动定时快充选择项定时快充时间:设置范围为0~999天.
定时快充周期.
温度补偿中心:设置范围为25~35℃温度补偿系数:用户可根据电池厂家提供的参数,选择电池温度补偿中心与温度补偿系数,自动调整电池充电电压,满足电池充电的要求.
不希望做温度补偿时,只须把温度补偿系数设置成0.
0V/℃即可.
补偿电压可用下面公式计算.

补偿电压=(温度补偿中心-电池组温度)*温度补偿系数最长快充时间:设置范围0~99H.
限定了快充的最长时间,起保护作用.
放电终止电压:设置范围,110V系统:95~120V;220V系统:190~240V.
24/48V系统:6~60V放电电流:设置范围0~100A,电池容量测试时的参考电流温度告警:设置范围20~60℃,电池温度异常容量测试:容量测试方式选择:"手动"或"自动"低电量电压:容量测试时,电池组电压门限容量测试时间:设置范围0~600M,电池容量测试时间容量测试周期:设置范围0~365D,自动容量测试时,容量测试周期电池测试:电池测试方式选择:"手动"或"自动".
电池低电压:电池测试时,电池组电压门限电池测试时间:设置范围0~60S,电池测试时间电池测试周期:设置范围0~48H,自动电池测试时,电池测试周期通风故障时间:设置范围0~15S,进入快充或均充后,通风判断延时将上述各个量设置完成后,监控管理系统便可按照用户设定的条件对电池充电进行智能化自动管理.
电池管理的基本思想是:以电池充电电流为依据,控制电池的均浮充转换;以充电时间作为限制条件,对电池进行保护.
其充电过程按如下曲线进行:电池正常充电过程曲线:快充充电可分为三个阶段:恒流充电、恒压充电、尾电流充电.
当电池充电电流大于"浮充转快充电流"时,20秒后,如果电池充电电流依然大于"浮充转快充电流",进入快充状态,并且开始快充计时.
如果电池组馈电较深,充电电流大,则进入恒流充电阶段.
随着时间的推移,电池组电压逐渐上升到快充电压,充电电流开始减小到电池组限流值以下,电池充电进入恒压充电阶段.
充电电流继续减小到"快充转浮充电流"时,20秒后,开始快充倒计时,进入尾电流充电阶段,尾电流充电时间到达后进入浮充状态.
整个快充时间小于最长快充时间,当快充时间超过最长快充时间时,无论处于快充那一个阶段,都要转为浮充状态.

长期浮充充电过程曲线:正常运行浮充状态下每隔几个月,监控管理系统控制充电模块自动转入快充状态运行,按正常充电程序进行充电.

3.
交流电中断充电过程曲线:正常浮充运行时,电网事故停电,这时充电模块停止工作,蓄电池通过降压模块,不间断地向控制母线送电.
交流电源恢复送电时,监控系统控制充电模块进入浮充状态运行.
如果电池放电较深,电池充电电流大于"浮充转快充电流",监控管理中枢控制充电模块进入快充状态,按照电池正常充电过程曲线进行充电.

4.
手动快充:针对于两组充电机一组电池的情况,为了同步两组充电机的工作状态,可在系统控制→手动控制中选择"手动",此时系统可以在ZHCL-2自定义输入开关量中读取外部触发信号来进行快充,此时系统不会进行自动快浮充转换和定时快充,在手动控制为手动时,系统断电时间超过用户设定的断电时间,在市电恢复时自动进入快充充电,快充时间为最长快充时间,快充完成后转为浮充,浮充充电后不会转入正常的电池管理曲线;5.
手动启动快充/均充如果用户手动启动快充则系统按照最长快充时间进行快充,如果用户手动启动均充则系统按照最长均充转浮充时间进行均充,快充或均充完毕后进入浮充,转入正常的充电管理曲线;2.
3.
3.
3电池巡检设置电池巡检设置界面如下所示.
电池巡检:电池巡检模块可选择"BMM-19"或"BMM-55".
电池节数:选择"BMM-19"时,设置范围1-18;选择"DCXJ-55"时,设置范围1-110;注意:"电池节数"不包含末端电池.

电池过压:设置范围0.
1-16V.
电池欠压:设置范围0.
1-16V.
末端电池:选择"DCXJ-19"时,该选项有效.
末端电池的情况出现在电池节数少于108节时,比较常见的有103节或者104节(2V单体).
以104节为例:由6支2V单体电池串联组成1组12V电池组进行测量,前102节可以组成17组12V电池进行测量,余下2节电池串联作为一组,给其命名为"末端电池".
此时,需要将电池节数设置成"17",末端电池设置成"有",并设置好前17节电池的过欠压告警及末端电池的告警上下限.

末端过压:选择"DCXJ-19"时,该选项有效.
设置范围0-16V.
末端欠压:选择"DCXJ-19"时,该选项有效.
设置范围0-16V.
2.
3.
3.
4绝缘巡检设置绝缘巡检设置界面如下所示.
绝缘类型:绝缘巡检模块类型可选择"JYJC-32"或"JYJC-64".
支路编号:支路1的编号.
控母支路:控母支路数量.
合母支路:合母支路数量.
2.
3.
3.
5模块设置充电模块是直流屏系统最重要的组成部分,正确设置充电模块参数是直流系统可靠性的一个重要因素.
模块设置界面如下所示额定电压:根据菜单"系统设置"→"系统类型"的不同,额定电压可选110V模块、220V模块、24V模块、48V模块.
注意:不同模块的电压等级不同,当用户做出电压等级的变化时,充电模块的充电电压,电池组的电压告警,电池组的放电终止电压,控母的告警电压等与电压密切相关的量将会由监控管理系统自动设置成默认值.
如无必要,用户不要随意更改"额定电压"选项.

额定电流:限定了充电模块的最大输出电流,3A,5A,7A,10A,20A,30A,40A可选.
浮充电压:110V等级的设置范围为:95~150V;220V等级的设置范围为:190~300V24V等级的设置范围为:20~28V;48V等级的设置范围为:40~56V.
快充电压:110V等级的设置范围为:95~150V;220V等级的设置范围为:190~300V24V等级的设置范围为:20~28V;48V等级的设置范围为:40~56V;均充电压:110V等级的设置范围为:95~150V;220V等级的设置范围为:190~300V24V等级的设置范围为:20~28V;48V等级的设置范围为:40~56V;过压告警:模块输出过压告警设置.
欠压告警:模块输出欠压告警设置.
2.
3.
3.
6告警设置告警设置界面显示如下.
交流过压:设置范围交流欠压~480V.
交流欠压:设置范围160V~交流过压.
控母过压:110V等级设置范围控母欠压~150V220V等级设置范围控母欠压~300V24V等级设置范围控母欠压~60.
0V48V等级设置范围控母欠压~60.
0V控母欠压:110V等级设置范围95~控母过压220V等级设置范围190~控母过压24V等级设置范围6.
0~控母过压48V等级设置范围6.
0~控母过压电池过压:110V等级设置范围电池欠压~150V220V等级设置范围电池欠压~300V24V等级设置范围电池欠压~60.
0V48V等级设置范围电池欠压~60.
0V电池欠压:110V等级设置范围95~电池过压220V等级设置范围190~电池过压24V等级设置范围6.
0~电池过压48V等级设置范围6.
0~电池过压电池过流:设置范围0~400A.
母线绝缘:设置范围0~99KΩ.
2.
3.
3.
7开关量设置开关量设置界面显示如下.
"1#开关量模块设置"和"2#开关量模块设置"设置选项只有在设置有开关量模块时才显示.

开关量输出设置开关量输出设置:可以定义K1~K8.
可选范围:综合故障、模块异常、绝缘异常、交流异常、电池异常、控母异常、馈线异常、电池浮充、电池快充、电池放电、1组浮充、1组快充、1组放电、2组浮充、2组均充、2组放电.
模块1故障、模块2故障、模块3故障、模块4故障、电池过温、通风故障、电池均充、风机控制、电池切除、容量测试、电池欠压、放电终止.

2、开关量输入设置以综合测量开关量输入设置为例介绍,界面显示如下开关数量:要检测的空开数量,不包含其他开关.
显示方式:接入开关告警、状态可选.
接入方式:常开、常闭可选,要求为无源干结点.
起始编号:第1个开关的编号.
其它开关量设置范围0~8;其他开关可选范围:交流开关、直流开关、直流熔丝、电池开关、电池熔丝、放电开关、逆变开关、馈线开关、避雷器、逆变器、DC变换器、电池异常、硅链断线、绝缘异常、电池熔断器、1#交流开关、2#交流开关、1#直流开关、2#直流开关、1#直流熔丝、2#直流熔丝、1#电池熔丝、2#电池熔丝、1#电池开关、2#电池开关、1#放电开关、2#放电开关、3#交流开关、4#交流开关、1#控母开关、2#控母开关、1段硅链、2段硅链、模块输入开关、手动控制转快充、风机状态等.

其它开关除风机状态外为常开告警量.
2.
3.
3.
8其它设置其它设置界面显示如下.
1、通信设置通信设置界面如下所示.
通信地址:是本机地址,设置范围01~99.
波特率:2400、4800、9600可选.
通信协议:CDT或MODBUS通信协议可选.
修改完成后须手动复位或重新上电.
CDT协议选用RS232通信接口,MODBUS通信协议选用RS485通信接.
2、时间设置设置系统时间.
3、其它设置其它设置界面如下所示.
对比度调节:调节液晶屏显示.
清除历史故障:清除历史故障.
清除运行记录:清除运行记录数据.
清除放电记录:清除放电容量、放电时间记录.
2.
3.
4系统控制系统控制菜单显示如下:该页面显示系统控制菜单,根据按键操作功能提示,移动光标到相应的位置,按"选定"功能按键,进入相应的系统控制界面.

模块控制:控制模块开关机.
电池充电:控制电池均充、快充、浮充或放电.
用户在"电池充电"选择"快充"后,主监控将按照风机控制所对应的开关量输出来启动风机,如果综合测量开关量中设置了检测风机状态的开关量,则主监控读取风机状态,风机状态信号为常闭型干接点信号.
如果综合测量开关量中未设置检测风机状态的开关量,则认为风机状态正常.
如果风机状态正常,则启动快充并且快充"最长快充时间"后转为浮充,此时快浮充转换曲线无效.
否则主监控报风机状态故障,转为浮充.

用户在"电池充电"选择"均充"后,主监控将按照风机控制所对应的开关量输出来启动风机,如果综合测量开关量中设置了检测风机状态的开关量,则主监控读取风机状态,风机状态信号为常闭型干接点信号.
如果综合测量开关量中未设置检测风机状态的开关量,则认为风机状态正常.
如果风机状态正常,则启动均充并且均充"均充转浮充时间"后转为浮充.
否则主监控报风机状态故障,转为浮充.

电池放电此功能不需要.
容量测试开始电池容量测试,参考《Vent&capacity》电池测试开始电池测试,根据电池管理的设置的相关内容进行电池在线测试手动快充在两组充电模块一组电池的情况下,为了同步两组模块进行快浮充.
需要依赖此设置.
这种情况下,将手动快充设置为"手动",则监控主机通过采集ZHCL-2的手动快充信号来进行快充,此功能目前用于判断市电异常后判断断电时间来进入快充.

断电时间市电异常的时间门限值2.
3.
5密码设置出厂密码为0000,用户可以在此设置新的密码.
第三章综合测量模块ZHCL-23.
1功能简介ZHCL-2模块负责采集直流系统中必要的数据量,并通过RS485接口将数据上传到监控主机.
ZHCL-2主要功能如下.

交流测量:检测1路三相交流电压.
直流测量:检测3路直流电压,2路电流,1路电池温度,测量1段母线绝缘.
开关量输入:检测24路开关量输入.
开关量输出:提供8路开关量输出,其中K1、K2、K3可用于控制5/7级硅链.
3.
2装配图与接线表图3-1ZHCL-2装配图丝印功能描述开关量输入1第1#开关量信号……24第24#开关量信号COM开关量输入信号公共端.
K1继电器输出1,常开节点.
容量AC250V/5A,DC30V/5A.
……K8继电器输出8,常开节点.
容量AC250V/5A,DC30V/5A.
交流电压测量范围:0~500VAC;304~456VAC范围内测量误差≤±1.
0%.
控母电压丝印为测量母线绝缘时接大地点测量范围:0~300VDC;90%~130%额定电压范围内测量误差≤±0.
5%.
合母电压测量范围:0~300VDC;90%~130%额定电压范围内测量误差≤±0.
5%.
电池电压测量范围:0~300VDC;90%~130%额定电压范围内测量误差≤±0.
5%.
控母电流测量范围:0~100A.
20%~100%量程内测量误差≤±1%.
电池电流测量范围:0~±100A.
20%~100%量程内测量误差≤±1%.
电池温度测量范围:-10℃~+100℃.
测量误差≤±3℃.
485RS485通信接口,提供2个接口,便于接线.
电源电源输入,范围90~300VDC,功率≤40W.
表3-1ZHCL-2接线表3.
3电流传感器接线ZHCL-2采用闭环型霍尔电流传感器进行电流采样,闭环型霍尔电流传感器具有良好的线性度及精度,低漂移,响应时间快、频带宽,原、副边之间高度绝缘.
穿孔结构,无插入损耗,外壳符合UL94-V0标准.
图3-2为常用的100A量程电流传感器HEC100-D6安装图.
表3-2为HEC100-D6技术参数.
型号额定电流输出电流装换率线形度输出精度供电电源HEC100-D6100A100MA1:10000.
1%0.
5%±12V表3-2HEC100-D6技术参数图3-2HEC100-D6安装图ZHCL-2采用三芯塑铜屏蔽护套软线连接到电流传感器,连接到电流传感器的3根线分别是:+12V、-12V、测量输出.
图5-3为电流传感器接线示意图.

图3-3电流传感器接线示意图3.
4电池温度检测温度传感器为已做好的成品,使用时将温度传感器端子插到"温度"采样端口.
图3-4为温度传感器示意图.

图3-4温度传感器3.
5开关量输入检测ZHCL-2开关量输入检测使用光耦隔离检测技术,检测24路开关量输入.
开关量输入节点要为无源节点.
ZHCL-2标示有"开关量输入"的接线端子的1~24针为1~24号开关量输入,标示有"COM"的接线端子为开关量输入的公共端.
图4-5为开关量输入接线示意图.

图3-5开关量输入接线示意图3.
6开关量输出ZHCL-2提供8个开关量输出,继电器结点容量AC250V/5A,DC30V/5A.
8个开关量输出的分别标示为K1~K8.
开关量输出定义由监控主机决定.
其中K1、K2、K3可用于硅链控制.
图3-6为控制7级硅链示意图,图3-7为控制5级硅链示意图.

图3-6控制7级硅链示意图图3-7控制5级硅链示意图3.
7注意事项ZHCL-2采集交流电压、直流电压,这些采集量信号强,容易产生干扰,走线要分别走线,不能与其他数据线混在一起.
尽管ZHCL-2在设计时采取了防信号误接措施,但是在接通之前,还是有必要仔细确认接线,以防止危险.
系统中有其他绝缘测试设备或者进行设备耐压测试时,要将"控母电压"采样端子32号针与大地的连接断开.
在通电之前,仔细检查电流传感器接线,发现电流传感器温度高,应立即断开电源,检查接线.
注意电流传感器原边电流方向.

电流传感器供电电源不能用做其他设备的供电电源.
温度传感器已经做好线,如果需要重新接线,一定要注意正确接线.
温度传感器接口信号线之间不能短路,不能与其他设备的温度信号连接.