TH-3S系列直流系统
技
术
说
明
书
石家庄科林自动化有限公司
第一章系统概述
一、电力监控系统组成简介
当前我国电力系统使用的直流系统大部分采用传统的相控电源，但相控电源在效率、纹波、电磁辐射、热辐射、噪声等方面不尽人意，监控系统不完善，采用主备工作方式，对于二次回路越来越先进的仪器仪表、继电保护、控制、自动化设备很难满足其技术要求。此外，现今大量采用免维护电池，由于相控电源的纹波系数大，浮充电压易波动，会出现蓄电池脉动充放电现象，对蓄电池损害极大，降低电池使用寿命。
智能化高频开关电源由于其体积小，重量轻，技术指标优越，模块化设计，N＋１热备份方式，便于“四遥”等优点，已在诸多领域得到广泛应用，如计算机、航空航天、仪器仪表等方面；九十年代以来，在通信领域尤其得到普遍使用，目前，新建或改造的通信电源已全部采用高频开关电源。
九十年代以后，国外先进工业国家新建或改造电厂和变电站已全部采用高频开关电源，其蓄电池亦全部采用免维护蓄电池。
我公司自主研发的TH系列智能型高频开关电源，是专为电力系统设计，具有“四遥”功能的高频开关电源，模块采用世界领先的“谐振电压型双环控制的谐振开关电源技术”，具有体积小、重量轻、效率高、可靠性高等优点。产品包括220V和110V两大系列，三代产品，十几个品种，配有标准RS-485接口，易于与自动化系统对接。适于各类变电站、发电厂及水电站使用。
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。监控主机包括THJK002G-3、THJK004G-3。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。
表1-1 监控设备规格表
二、模块功能介绍
1、THJK002G-3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。
提供1组故障干结点输出，机箱内置故障告警喇叭。
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、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
3、充电模块TH230D10ZZ-3
模块性能特点
模块化设计，N+1热备，可平滑扩容。
监控功能完善，高智能化。
全智能设计，对系统的各组成部分：交流配电、整流模块、直流馈电实现全参数本地及远端监控；主要监控量有：模块的开/关机、充电方式、输出电压调节、输出限流点整定、双路交流自动切换、电池自动管理。
监控系统配有RS-485接口，方便接入自动化系统，实现“四遥”及无人值守。
对蓄电池自动管理及自动维护保养：实时监测蓄电池组的电压，充、放电电流，自动控制均、浮充转换以及定期维护性均充。
智能化系统可方便的实现电池温度补偿等功能。
模块可带电插拔，更换安全方便。
-1型采用大屏幕液晶汉字显示，声光告警。
-3型采用LED数码管显示故障代码，指示灯指示告警。
注：●代表所有模块共同的特点■代表-1型模块特点◆代表-3型模块特点，以下同4、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。
5、ZHCL-3 模块。
检测2路3相交流电压，提供交流互投节点。
检测6路直流电压，4路电流，2路电池温度。
检测32路开关量输入，8路开关量输出。
控制5/7级硅链。
测量2段母线绝缘。
适宜用于2组电池、2组充电机系统中。
6、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。
7、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。
8、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。
9、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。
10、KGL-64模块
检测64路开关量输入。
8路开关量输出。
适宜用于开关量路数较多的系统。
三、使用环境
环境温度不低于-5℃，不高于+40℃，设备存储的环境温度允许为-10℃~+60℃。
环境最大相对湿度不超过90%（环境温度25℃）。
运行地点无导电尘埃，没有腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。
在室内场合下使用。
如有特殊要求请在定货时提出，以保证本产品能够可靠地运行。
第二章THJK002G-3监控主机
2.1THJK002G-3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。
提供1组故障干结点输出，机箱内置故障告警喇叭。
卧式机箱，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20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。
2.2 THJK002G-3监控主机接口
图 2-1 THJK002G-3前面板
图2-2 THJK002G-3后面板
表2-1 THJK002G-3接口定义
图2-3底层通信485接口图2-4上位机通信485接口图2-5上位机通信232接口2.3 THJK002G-3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，同时配有操作提示，因而操作简单、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；根据操作提示按键进入相应菜单显示界面；进入“参数设置”、“系统控制”、“密码设置”菜单需要输入正确的密码。主界面显示如下。
时间：2007年10月10日14:58:41 信息查询
电池：电压242.0V 电流0.0A 参数设置
控母：电压220.0V 电流0.0A 系统控制
状态：浮充故障无密码设置
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“选定”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。开关量的显示类型设置成“状态”时，在直流数据查询中可以查询开关的分合状态。
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、放电容量。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“选定”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。系统设置界面如下所示。
是否控制硅链：是否使用综合测量模块的硅链控制功能。
传感器量程：电流传感器量程。
开关量数量：开关量模块数量，设置范围0~2。
绝缘巡检数量：绝缘巡检模块数量，设置范围0~2。
充电模块数量：每组充电模块数量，设置范围1~15。
电池巡检数量：每组电池巡检模块数量，设置范围0~2。
控母模块数量：设置范围0~5。
通信模块数量：设置范围0~5。
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。
电池组充电限流：一般设置为电池容量的0.1C（Ｃ为电池额定容量）。
浮充转均充电流：一般设置为电池容量的0.08C。
均充转浮充电流：一般设置为电池容量的0.02C。
尾电流充电时间：设置范围0~9小时。电池均充电流减小到“均充转浮充电流”
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。 温度补偿：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，自动调整电池浮充电压，满足电池充电的要求，均充时不做温度补偿。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
最长均充时间：设置范围0~99H。限定了均充的最长时间，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。
最长放电时间：设置范围0~30小时。
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：
1.电池正常充电过程曲线：
均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“浮充转均充电流”时，20秒后，如果电池充电电流依然大于“浮充转均充电流”，进入均充状态，并且开始均充计时。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均充电压，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“均充转浮充电流”时，20秒后，开始均充倒计时，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。整个均充时间小于最长均充时间，当均充时间超过最长均充时间时，无论处于均充那一个阶段，都要转为浮充状态。
2.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均充状态运行，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电状态运行。如果电池放电较深，电池充电电流大于“浮充转均充电流”，监控管理中枢控制充电模块进入均充状态，按照电池正常充电过程曲线进行充电。
2.3.3.3电池巡检设置
电池巡检设置界面如下所示。
DCXJ-19
电池巡检：电池巡检模块可选择“DCXJ-19”或“DCXJ-55”。
电池节数：选择“DCXJ-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0-16V。
电池欠压：设置范围0-16V。
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。
绝缘巡检：绝缘巡检模块类型可选择“JYJC-32”或“JYJC-64”。
母线是否分段：选择“是”检测2段母线绝缘；选择“否”检测1段母线绝缘。 II段控母支路、合母支路数：母线是否分段：选择“是”是有效。
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
模块类型：可选智能110V模块、智能220V模块。注意：110V与220V是两个不同的电压等级，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“模块类型”选项。 额定电流：限定了充电模块的最大输出电流，5A，10A，20A，30A，40A，五种额定电流的充电模块供选择。
浮充电压：110V等级的设置范围为：95~150V；220V等级的设置范围为：190~300V。 均充电压：110V等级的设置范围为：95~150V；220V等级的设置范围为：190~300V。 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380~456V。
交流欠压：设置范围300~380V。
控母过压：110V等级的设置范围95~150V；220V等级的设置范围190~300V。
控母欠压：110V等级的设置范围95~150V；220V等级的设置范围190~300V。
电池过压：110V等级的设置范围95~150V；220V等级的设置范围190~300V。
电池欠压：110V等级的设置范围95~150V；220V等级的设置范围190~300V。
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。
1、 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、模块故障、绝缘异常、
交流异常、电池异常、控母异常、馈线异常、电池浮充、电池均充、电池放电、1组浮充、1组均充、1组放电、1组浮充、1组均充、1组放电。模块1故障、模块2故障、模块3故障、模块4故障。 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。 其他开关量设置范围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、
交流开关 交流开关 综合故障 模块故障
1#放电开关、2#放电开关。
其他开关为告警量、常开接入。
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。
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、浮充或放电。 与电池放电相关的选项
A ：放电终止电压：参数设置 电池管理 放电终止电压
B ：最长放电时间：参数设置 电池管理 最长放电时间
C ：电池放电执行：系统控制 电池放电
电池放电功能执行的过程
用户在“系统控制”选择“电池放电”后，主监控将“放电终止电压”发送
到智能充电模块，智能充电模块电压变为“放电终止电压”，此时充电模块电压低于电池电压，电池开始放电，主监控开始放电计时，并检测电池组电压。当符合下面两个条件的任意一个时，停止放电，转入浮充。A ：电池组电压达到“放电终止电压”。B ：放电时间到。这样由于充电模块没有关机，只是处于低压状态，保障了电池不会过放电。 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THJK002G-3S监控主机
3.1THJK002G-3S监控主机简介
3.1.1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。
3.1.2 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。
3.1.3 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。
3.1.4 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。
3.1.5 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。
3.1.6 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。
3.1.7 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。
3.2 THJK002G-3S监控主机接口
图 3-1 THJK002G-3S前面板
图3-2 THJK002G-3S后面板
表3-1 THJK002G-3S接口定义
3.3 THJK002G-3S操作说明
3.3.1 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；
时间：2008年06月10日14:58:41
电池：电压242.0V 电流：0.0A
控母：电压220.0V 负载：0.0A
状态：浮充故障：无
按“ENT”键进入主菜单显示界面。
3.3.2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。
3.3.2.1交流数据查询
交流数据信息查询显示交流电压。
3.3.2.2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。
3.3.2.3电池数据查询
电池数据查询显示电池组电压、电流、温度、放电容量。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。
3.3.2.4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。
3.3.2.5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。
3.3.2.6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。
3.3.2.7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。
3.3.2.8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。
3.3.3参数设置说明
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。
3.3.3.1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。