一种智能风机并网监控装置的制作方法

1.本技术涉及风机并网运行技术领域，特别涉及一种智能风机并网监控装置。


背景技术：

2.并网系统作为风电机组的重要组成部分，其安全性与可靠性尤为重要。老旧风电机组的并网系统存在如下多种缺陷，给风电机组的运行安全带来了很大隐患。缺陷如下：
3.1)老旧机组只有并网接触器，主回路并无断路器保护，一旦出现并网接触器触点粘连等故障，很可能出现变频器爆炸，电控柜着火等严重事故；
4.2)对于少数具有塔基断路器的机型，其断路器控制过于简单，主控只能在接触器出现故障的情况下进行分段操作，没有其他的控制功能，并且无法通过程序闭合断路器，一旦断路器断开需到塔基手动闭合断路器；
5.3)主控程序中不具备并网开关数据监控及统计逻辑功能，无法对并网开关运行状态进行判断。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本技术提出一种智能风机并网监控装置，能够对风电机组的并网回路的各器件进行实时监控，根据设备的运行状态，实现保护控制，保证风电机组并网系统的运行安全。
7.本技术提供了一种智能风机并网监控装置，包括处理器，以及分别与处理器连接的电压采集模块、电流采集模块、存储模块、通信模块、输入模块和输出模块；
8.所述电压采集模块用于采集电网系统的交流电压，并进行转换后发送到所述处理器；
9.所述电流采集模块用于采集风电机组的电流，并进行转换后发送到所述处理器；
10.所述输入模块通过多个接口采集风电机组的并网开关数据，并发送到所述处理器；
11.所述处理器根据所述采集的交流电压、电流和并网开关数据，对电网系统、风电机组的运行状态进行计算，并在出现异常时通过所述输出模块输出控制指令到所述风电机组，以对风电机组的并网开关进行控制；
12.所述存储模块用于周期性的存储所述风电机组的并网开关和风电机组运行数据，还用于在电网系统出现异常波动时，存储风电机组的运行数据；
13.所述通信模块用于连接上位机或plc控制器，实现所述处理器与上位机或plc控制器的通信。
14.由上，本技术通过提供一种智能风机并网监控装置，通过对电网系统的交流电压、风电机组的并网回路电流进行采集，通过处理器对采集的交流电压和电流进行计算，以计算得到风电机组的运行状态，并在出现异常时输出控制指令到风电机组，以对风电机组的并网开关进行控制。通过本技术能够对风电机组的并网回路的各器件进行实时监控，根据
设备的运行状态，实现保护控制，保证风电机组并网系统的运行安全。
15.可选的，还包括与所述处理器连接的指示灯模块，用于显示装置的运行状态，并根据所述处理器的计算结果，在装置的运行状态出现异常时，进行报警显示。
16.由上，通过通信模块，可在风电机组的并网开关出现断开、断相或不平衡等异常工况时，将故障信息发送给风机主控plc进行报警显示，以便于工作人员及时发现。
17.可选的，还包括与所述处理器连接的时钟模块，其内部设置有时钟模块供电电池。
18.由上，通过设置内置供电电池的时钟模块，可记录时间信息，并在断电后也能通过内置电池继续供电。
19.可选的，还包括供电模块，用于为所述处理器、电压采集模块、电流采集模块提供工作电压。
20.可选的，所述通信模块包括can接口、rs485接口和以太网接口。
21.由上，通过设置can接口、rs485接口和以太网接口等通信接口，可支持多种通信协议。
22.可选的，所述输入模块包括8路io信号输入电路。
23.可选的，所述输出模块包括4路继电器控制输出电路。
24.由上，通过输入模块可实现8路可配置的隔离io信号的输入，通过输出模块可实现4路可配置的继电器控制信号的输出。
25.可选的，所述存储模块包括flash存储芯片。
26.由上，通过大容量的flash存储信息，可实现数据的长时间保存。
27.可选的，所述电压采集模块包括3路交流电压输入电路。
28.可选的，所述电流采集模块包括3路电流输入电路。
29.由上，电网系统通常为三相工频交流电，通过3路交流电压输入电路可采集电网系统的交流电压的实时值，通过3路电流输入电路可采集风电机组的电流实时值。
30.本技术的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
31.图1为本技术实施例提供的一种智能风机并网监控装置的模块图。
32.应理解，上述结构示意图中，各框图的尺寸和形态仅供参考，不应构成对本技术实施例的排他性的解读。结构示意图所呈现的各框图间的相对位置和包含关系，仅为示意性地表示各框图间的结构关联，而非限制本技术实施例的物理连接方式。
具体实施方式
33.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
34.本技术实施例提供了一种智能风机并网监控装置，能够对风电机组的并网回路的各器件进行实时监控，根据设备的运行状态，实现保护控制，保证风电机组并网系统的运行安全。
35.如图1所示，本技术实施例提供一种智能风机并网监控装置包括：cpu处理器100，分别与cpu处理器100连接的电压采集模块200、电流采集模块300、存储模块400、通信模块
500、输入模块600、输出模块700、指示灯模块800、时钟模块900和供电模块1000；
36.本实施例中，电压采集模块200用于采集电网系统的交流电压，并进行转换后发送到cpu处理器100；电流采集模块300用于采集风电机组的电流，并进行转换后发送到cpu处理器100；输入模块600通过多个接口采集风电机组的并网开关数据，并发送到cpu处理器100；cpu处理器100根据采集的交流电压、电流和并网开关数据，对电网系统、风电机组的运行状态进行计算，根据计算结果可判断电网系统是否出现电压过高、过低或电压不平衡等异常工况，还可根据计算结果得到风电机组的有功、无功功率，并实时监控机组并网回路器件的运行状态，当出现异常时通过通信模块500向主控plc发出告警信息，同时通过输出模块700输出控制指令到风电机组，以对风电机组的并网开关进行控制。
37.存储模块400采用256mbit的flash存储芯片，可准确记录毫秒级的并网开关动作时间，可用于周期性的存储风电机组的并网开关数据，还可用于在电网系统出现异常波动时，存储异常波动前后一段时间(例如10秒)内的风电机组的运行数据。
38.通信模块500具体包括can接口、rs485接口和以太网接口，其中can接口可支持can2.0a和can2.0b协议的隔离can open通信，rs485接口可支持modbus协议和自定协议的隔离485接口通信，以太网接口可支持10mbps/100mbps两种接入方式，适合大数据量实时传输。通过本实施例的通信模块500，可实现cpu处理器与上位机、plc控制器的通信连接，以通过cpu处理器100将计算得到的风电机组的有功、无功功率和并网回路的故障告警信息发送到plc控制器，或者通过上位机的软件实时读取cpu处理器100中的电压、电流、功率等数据，并基于读取的数据对cpu处理器100进行功能控制，从而实现该智能风机并网监控装置的人机交互功能。
39.指示灯模块800可以采用多个led指示灯，可用于显示通信模块500的通信状态，还可用于根据处理器100的计算结果显示模块的运行状态进行报警显示，以便于工作人员及时发现。
40.时钟模块900可用于提供时钟信号，其内部设置供电电池，在断电后也能通过内置电池继续供电，保证时钟模块900的继续运行。
41.供电模块1000用于提供额定24v的直流电压，以为上述各模块的运行提供工作电压。
42.在一些实施例中，由于电网系统通常为三相工频交流电，电压采集模块200可以包括3路交流电压输入电路(cta、ctb、ctc)；电流采集模块300可以包括3路电流输入电路(r、s、t)，通过该3路交流电压输入电路可采集电网系统的交流电压的实时值，通过该3路电流输入电路可采集风电机组的电流实时值。
43.在一些实施例中，输入模块600可以包括8路io信号输入电路，可实现8路可配置的隔离io信号的输入，输出模块700包括4路继电器控制输出电路，可实现4路可配置的继电器控制信号的输出。
44.综上所述，通过本技术实施例提供的智能风机并网监控装置，能够实现对风电机组的并网回路的各器件的实时监控、故障告警和数据记录等功能。具体的，可准确记录毫秒级的并网开关动作时间，以及可以分时统计并存储并网开关动作次数；可以实时采集电网系统的交流电压及风电机组的电流，实时计算风电机组的有功、无功功率值；当电网系统出现异常波动时，包括电网电压高、电压低、电压不平衡等工况，可以自动存储记录100次电网
波动前后10s的机组运行数据。还可以通过对风电机组的电流进行检测，检测并网开关是否存在断相及不平衡的问题，或者对运行中的并网开关状态进行检测，是否存在异常断开的问题，并在出现异常问题时，及时进行报警保护。
45.需要说明的是，本技术所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，上述对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
46.说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块a、模块b、模块c等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
47.在上述的描述中，所涉及的表示步骤的标号，并不表示一定会按此步骤执行，还可以包括中间的步骤或者由其他的步骤代替，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
48.说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置a和b的设备”不应局限为仅由部件a和b组成的设备。
49.本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在本技术的各个实施例中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用，不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。
50.注意，上述仅为本技术的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本技术进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本实用新型的保护范畴。

技术特征：
1.一种智能风机并网监控装置，其特征在于，包括处理器，以及分别与处理器连接的电压采集模块、电流采集模块、存储模块、通信模块、输入模块和输出模块；所述电压采集模块用于采集电网系统的交流电压，并进行转换后发送到所述处理器；所述电流采集模块用于采集风电机组的电流，并进行转换后发送到所述处理器；所述输入模块通过多个接口采集风电机组的并网开关数据，并发送到所述处理器；所述处理器根据所述采集的交流电压、电流和并网开关数据，对电网系统、风电机组的运行状态进行计算，并在出现异常时通过所述输出模块输出控制指令到所述风电机组，以对风电机组的并网开关进行控制；所述存储模块用于周期性的存储所述风电机组的并网开关和风电机组运行数据，还用于在电网系统出现异常波动时，存储风电机组的运行数据；所述通信模块用于连接上位机或plc控制器，实现所述处理器与上位机或plc控制器的通信。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述处理器连接的指示灯模块，用于显示装置的运行状态，并根据所述处理器的计算结果，在装置运行状态出现异常时，进行报警显示。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述处理器连接的时钟模块，其内部设置有时钟模块供电电池。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括供电模块，用于为所述处理器、电压采集模块、电流采集模块提供工作电压。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通信模块包括can接口、rs485接口和以太网接口。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输入模块包括8路io信号输入电路。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输出模块包括4路继电器控制输出电路。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储模块包括flash存储芯片。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压采集模块包括3路交流电压输入电路。10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流采集模块包括3路电流输入电路。

技术总结
本申请提供了一种智能风机并网监控装置，包括处理器、电压采集模块、电流采集模块、存储模块、通信模块、输入模块和输出模块；电压采集模块用于采集电网系统的交流电压；电流采集模块用于采集风电机组的电流；输入模块通过多个接口采集风电机组的并网开关数据；处理器根据采集的交流电压、电流和并网开关数据，对电网系统、风电机组的运行状态进行计算，并在出现异常时通过输出模块输出控制指令到风电机组，以对风电机组的并网开关进行控制；存储模块用于周期性的存储风电机组的并网开关及风电机组数据；通信模块用于连接上位机或PLC控制器。本申请能够对风电机组进行实时监控，保证风电机组并网系统的运行安全。机组并网系统的运行安全。机组并网系统的运行安全。


技术研发人员：李杨 刘志 王云霄 汪锋 宗二帅
受保护的技术使用者：锐电科技有限公司
技术研发日：2023.01.16
技术公布日：2023/9/16