风力发电机组IBOX集中通讯柜及其组网结构的制作方法

风力发电机组ibox集中通讯柜及其组网结构
技术领域
1.本实用新型属于风力发电机组的运行状态监测装置领域，具体涉及一种风力发电机组ibox集中通讯柜及其组网结构。


背景技术：

2.风力发电机组是一种将风能转变为电能的设备，而风能不稳定性强，大小和方向变化频繁，因此为了提高风能的利用率，风力发电机组设计了风速风向仪，用于对风能的监测和机舱位置的调整。同时，为保障风力发电机组安全稳定运行，风力发电机组设计了各种温湿度传感器以及电压、电流和功率等数据采集模块，用于实时监测风力发电机组运行的情况和故障分析。
3.目前，发生故障后需要人工去现场进行故障数据的采集，处理流程如下：
4.发生故障后售后人员先将故障代码(故障代码由主控程序判断产生，会同异常数据一并上传到scada(英文全称为：supervisory control and data acquisition，中文名称为：数据采集与监视控制系统))反馈给公司相关技术人员，然后技术人员通知现场售后人员去采集ibox故障监视器(“ibox”为我司现有专利技术，参见中国专利“一种风机控制系统的监视器”，公告号为cn205036506u，专利文献中的风机控制系统的监视器即为本技术中的ibox故障监视器，“能够对风力发电机组的主控系统中的各种控制信息进行采集，最先小采样频率达到10ms”，与风机plc的扫描周期一致；ibox可视作风力发电机组的“黑匣子”)中对应的相关数据返回公司进行数据分析(利用ibox具有的优点是：数据全面，方便工作人员对风力发电机组的运行数据分析和故障出来，提高风力发电机组的运行和维护效率；故障分析更为快速准确，提高风力发电机组的运行和维护效率)；现目前，其他厂家只能采集plc中存储量更少的数据(致使故障分析数据难以全面准确)。
5.但是，申请人通过实践发现，公告号为cn205036506u公开的“一种风机控制系统的监视器”仍存有不足之处，具体为：
6.风力发电机组由塔基柜、塔筒、机舱和变桨系统组成，ibox存放在塔基柜中与plc连接，用于存储风力发电机组运行和故障数据。但风力发电机组的运行环境往往处于高温、低温或者高原等恶劣环境中，ibox、网线和光纤受温度、湿度、高压和电网波动的影响，ibox易出现：
7.①
与主控系统之间的通讯时常中断；
8.②
断电后ibox系统崩溃，需重装系统解决；
9.③
ibox死机，需要到机组断电重启；
10.以上三种情况，会造成数据采集受到影响，同时在通讯中断后常常需要维护人员到现场去重新启动ibox来恢复。这样就提高了风场故障率和维护成本，特别是针对海上风电机组，会进一步导致维护成本明显升高。
11.基于此，申请人考虑设计一种能够帮助提升数据采集可靠性，降低运维成本的风力发电机组ibox集中通讯柜及其组网结构。


技术实现要素：

12.针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种能够帮助提升数据采集可靠性，降低运维成本的风力发电机组ibox集中通讯柜及其组网结构。
13.为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
14.风力发电机组ibox集中通讯柜，包括柜体和固定安装在柜体内的ibox,所述ibox包括外壳和固定安装在所述外壳上的通讯模块、处理器模块和存储模块，所述处理器模块与所述通讯模块和存储模块电性连接；所述通讯模块用于与风力发电机组中的控制器通讯连接；
15.所述柜体内至少固定安装有两台所述ibox，其中每台ibox均用于通过其通讯模块与对应的一台风力发电机组中的控制器通讯连接。
16.同现有技术相比较，本实用新型风力发电机组ibox集中通讯柜具有的优点是：
17.1、采用上述风力发电机组ibox集中通讯柜来集中布装ibox，使得风力发电机组ibox集中通讯柜易于布放安装在该片区的升压站(室内)中。这样一来，不仅能够有效消除各风力发电机组塔基内的高温、低温、高湿和高原等恶劣环境影响，降低ibox的故障率；有效消除因恶劣环境影响引起故障而减少的通讯中断时间。还能够有效减少了存放在各风力发电机组的控制柜内的电磁干扰，显著提升ibox的运行可靠性。
18.2、风力发电机组ibox集中通讯柜易于布放安装在升压站(室内)，则便于升压站内的现场人员维护，减少维护时间，提高维护效率，降低维护成本(具体为：可更为便捷的让现场人员在升压站的中控室集中维护ibox集中通讯柜，不用到各风机机组处维护ibox)。
19.综上，采用本实用新型风力发电机组ibox集中通讯柜后，即能够降低ibox运行使用的故障率，从而可确保ibox实现数据可靠采集和降低风电机组维护难度、工作量和成本，更好确保风力发电机组在安全监测运行，帮助提高风电机组的发电量。
20.组网结构，包括风力发电机组ibox集中通讯柜，所述风力发电机组ibox集中通讯柜装设在升压站的室内，且所述风力发电机组ibox集中通讯柜中的各个ibox经交换机与升压站的控制室内的scada通信连接，各个ibox与各台风力发电机组中的控制器一一对应通讯连接。
21.同现有技术相比较，本实用新型风力发电机组ibox集中通讯柜及其组网结构具有的优点是：
22.一、ibox集中通讯柜存放在升压站(室内)中消除环境因素对ibox器件和通讯的影响。
23.二、塔基柜中强弱电共存，强电会对通讯产生影响，ibox集中存放于一通讯柜中能够减少强电干扰。
24.三、风力发电机组ibox集中通讯柜存放于升压站中，便于现场人员维护，减少维护时间，提高维护效率，降低维护成本。
25.四、保证在机组运行和故障时刻中能顺利采集并保存运行和故障数据，以便故障分析和机组维护，减少维护时间，提高发电量。
附图说明
26.图1为现有的ibox、plc和scada之间的通讯网络拓扑图
27.图2为本实用新型风力发电机组ibox集中通讯柜的组网结构拓扑图
28.图3为本实用新型风力发电机组ibox集中通讯柜供电回路图
29.图4为本实用新型风力发电机组ibox集中通讯柜的正视图
30.图5为本实用新型风力发电机组ibox集中通讯柜的侧视图
31.图6为本实用新型风力发电机组ibox集中通讯柜的立体结构示意图(门板处于拆开状态)
32.图7为本实用新型风力发电机组ibox集中通讯柜的框架结构示意图
33.图8为本实用新型风力发电机组ibox集中通讯柜的正视图(门板处于拆除状态)
34.图9为本实用新型风力发电机组ibox集中通讯柜的立体结构示意图(门板处于拆除状态)
35.图10为图9中a处放大图
36.图11为图9中b处放大图
37.图中标记为：
38.x-plc
39.y1-ibox
40.y2-风力发电机组ibox集中通讯柜内的ibox
41.z-scada
42.w-网线
43.g-环网光纤
44.j-交换机
45.m-升压站
46.风力发电机组ibox集中通讯柜：
47.10门板，20立式安装板(201安装孔，202底部安装部)，30支承件(301限位凸柱)，40连接块，50横向线槽，60竖向线槽，70底座，80穿线密封板，90排风扇，100散热口
具体实施方式
48.下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
49.如图4至图11所示，风力发电机组ibox集中通讯柜，包括柜体和固定安装在柜体内的ibox,所述ibox包括外壳和固定安装在所述外壳上的通讯模块、处理器模块和存储模块，所述处理器模块与所述通讯模块和存储模块电性连接；所述通讯模块用于与风力发电机组中的控制器通讯连接；
50.所述柜体内至少固定安装有两台所述ibox，其中每台ibox均用于通过其通讯模块与对应的一台风力发电机组中的控制器通讯连接。
51.其中，所述柜体的内侧具有立式安装面，所述ibox均固定安装在所述立式安装面上；所述柜体的周向侧面正对所述立式安装面的一侧为可开闭的门板。
52.采用以上设计后，即使得柜体为立式，从而可充分利用竖向空间来选择适合数量的ibox来安装使用，提升柜体结构紧凑性，降低占地面积，更易于布装使用。
53.与此同时，在柜体的周向侧面正对所述立式安装面的一侧为可开闭的门板，这样便于开启门板后及时对ibox进行维检或更换，提升维护效率。
54.其中，所述柜体内深度方向的中部位置固定安装有两块立式安装板，所述两块立式安装板上的相互背离的一对外侧板面即构成所述立式安装面。
55.这样一来，确保集中通讯柜结构紧凑的同时，可充分利用柜内空间来布装多台ibox，更好适用于拥有多风电机组的风场。
56.其中，每块立式安装板的四周边缘具有增强翻边。
57.立式安装板为钣金结构，且具有以上增强翻边后，可大幅提升边缘处的结构强度，从而帮助提升整块立式安装板的结构强度与可靠性。
58.本技术方案中，“每块立式安装板的四周边缘成型有增强翻边”是指每块立式安装板的四周边缘向背离邻近的门板方向延伸形成的增强翻边。
59.其中，每块立式安装板的横向左右两端的两个竖向边缘处的增强翻边横截面呈u型结构且该u型结构的开口紧邻立式安装板的背侧面；所述两个竖向边缘处及其增强翻边的底部共同构成底部安装部；
60.所述柜内的内底部固定设置有供每块立式安装板的底部安装部落放固定的支承件，且所述支承件上还具有上凸且插入所述定位孔的限位凸柱；
61.每块立式安装板的立式安装面的两个顶角处贯穿设置有安装孔，每块立式安装板的竖向上下两端的两个横向边缘处的增强翻边上邻近所述底部安装部的位置具有竖向贯穿的定位孔；
62.所述柜内的内顶部固定安装有连接块，所述连接块上具有与所述安装孔正对的装配孔并通过插装在所述安装孔与装配孔内的连接件来实现锁紧。
63.本技术方案中采用以上立式安装板以及在柜内对应设置的立式安装板的装配结构具有的优点是：
64.1、装配效率高，装配后牢固可靠
65.每块立式安装板的两个竖向边缘处的底部安装部呈矩形方管状结构，该结构具有结构强度高，且支承面较大并易于通过紧固件来限位固定的优点；装配便捷且固定效果好。
66.2、待立式安装板的底部完成装配后，即可采用连接件(如螺钉或螺栓与螺母)来快速固定好立式安装板的顶部，完成立式安装板的装配。
67.其中，每个立式安装面的高度方向的中部位置固定设置有横向布置的横向线槽，每个立式安装面的宽度方向的中部位置固定设置有竖向布置的竖向线槽；
68.所述横向线槽和竖向线槽将所述每个立式安装面分隔成有四个安装区，每个安装区用于供所述ibox固定安装。
69.采用以上横向线槽与竖向线槽及其分隔形成的安装区结构后，可优化规整柜内的布线以及使得ibox的布置安装分布更为合理；从而便于后续对各个ibox及其走线进行快速定位与维检。
70.实施时，优选横向线槽和竖向线槽在正视方向呈90度翻转的“中”字型结构。这样可使得各个ibox的接线能快速进入线槽来走线，使得走线更为规整。
71.实施时，如图8和9所示，优选在每个安装区固定安装3-4台ibox，每个立式安装面上有4个安装区即可安装12-16台ibox，两块立式安装板则可安装24-32台ibox。
72.实施时，如图3所示，其中x1端子为220vac交流电源供电端，经开关f1到开关电源t1～t7，开关电源输出24vdc直流电给ibox供电，每个开关电源接4个ibox。
73.实施时，20余个ibox分别用网线接入28口交换机，选用一个28口交换机(本领域技术人员公知，一个交换机上的接口通过网线与一台ibox连接通讯)。
74.其中，所述柜体的底部固定安装有底座，所述底座具有平面布置的矩形框，所述矩形框的断面为工字型结构。
75.以上底座具有结构强度高的优点，能够使得柜体底面与安装地面隔离开，且易于通过底座上的紧固孔与紧固连接件相配合来牢固安装在地面。
76.其中，所述柜体的底面设置有穿线密封板。
77.实施时，所述矩形框的竖向板面上贯穿设置有穿线用穿孔。
78.这样一来，使得柜内的线缆通过在柜体底面设置的上述穿线密封板来穿线与对外连接，易于通过地面下方的线路走廊来隐蔽走线，起到更好的隐藏保护作用。
79.其中，所述柜体上设置散热结构，所述散热结构包括排风扇、温度传感器、温控开关和散热口；
80.所述温度传感器和温控开关安装在柜内，所述温度传感器用于对柜内的环境温度进行检测，所述温度传感器与所述温控开关上对应的输入接口信号连接；
81.所述柜体上设置有所述散热口，所述排风扇固定安装所述柜体上且与所述温控开关的控制接口电性连接；所述排风扇用于将柜内的空气排至柜体外部。
82.实施时，优选散热口处装设有防护滤网；门板为双开门结构，且在双开门的每块门板的下侧均设置有所述散热口；在柜体的顶部嵌入固定设置有一个或左右对称的两个所述排风扇。这样一来，采用以上的散热口与排风扇的布局结构后，即可使得冷空气由靠近柜体内底部的散热口进入柜内，冷空气与柜内各个ibox进行热交换后成为热空气，热空气快速上升并在排风扇的抽吸作用下迅速排出柜外，使得柜内能够快速散热，有效保证柜内的散热效果。
83.在柜体上设置散热结构，即可在温度传感器检测到柜内温升至一定温度后，触发温控开关驱动排风扇工作，及时排出柜内的热空气，为ibox的运行营造更适宜的环境，更好确保各个ibox持久使用的可靠性。
84.如图2所示，风力发电机组ibox集中通讯柜的组网结构，所述风力发电机组ibox集中通讯柜装设在升压站的室内，且所述风力发电机组ibox集中通讯柜中的各个ibox经交换机与升压站的控制室内的scada通信连接，各个ibox与各台风力发电机组中的控制器一一对应通讯连接。
85.上述风力发电机组ibox集中通讯柜组网结构具有的优点是：
86.一、ibox集中通讯柜存放在升压站(室内)中消除环境因素对ibox器件和通讯的影响。
87.二、塔基柜中强弱电共存，强电会对通讯产生影响，ibox集中存放于一通讯柜中能够减少强电干扰。
88.三、风力发电机组ibox集中通讯柜存放于升压站中，便于现场人员维护，减少维护时间，提高维护效率，降低维护成本。
89.四、保证在机组运行和故障时刻中能顺利采集并保存运行和故障数据，以便故障
分析和机组维护，减少维护时间，提高发电量。
90.以上仅是本实用新型优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。

技术特征：
1.风力发电机组ibox集中通讯柜，包括柜体和固定安装在柜体内的ibox,所述ibox包括外壳和固定安装在所述外壳上的通讯模块、处理器模块和存储模块，所述处理器模块与所述通讯模块和存储模块电性连接；所述通讯模块用于与风力发电机组中的控制器通讯连接；其特征在于：所述柜体内至少固定安装有两台所述ibox，其中每台ibox均用于通过其通讯模块与对应的一台风力发电机组中的控制器通讯连接。2.根据权利要求1所述的风力发电机组ibox集中通讯柜，其特征在于：所述柜体的内侧具有立式安装面，所述ibox均固定安装在所述立式安装面上；所述柜体的周向侧面正对所述立式安装面的一侧为可开闭的门板。3.根据权利要求2所述的风力发电机组ibox集中通讯柜，其特征在于：所述柜体内深度方向的中部位置固定安装有两块立式安装板，所述两块立式安装板上的相互背离的一对外侧板面即构成所述立式安装面。4.根据权利要求3所述的风力发电机组ibox集中通讯柜，其特征在于：每块立式安装板的四周边缘具有增强翻边。5.根据权利要求4所述的风力发电机组ibox集中通讯柜，其特征在于：每块立式安装板的横向左右两端的两个竖向边缘处的增强翻边横截面呈u型结构且该u型结构的开口紧邻立式安装板的背侧面；所述两个竖向边缘处及其增强翻边的底部共同构成底部安装部；所述柜体的内底部固定设置有供每块立式安装板的底部安装部落放固定的支承件，且所述支承件上还具有上凸且插入定位孔的限位凸柱；每块立式安装板的立式安装面的两个顶角处贯穿设置有安装孔，每块立式安装板的竖向上下两端的两个横向边缘处的增强翻边上邻近所述座放安装部的位置具有竖向贯穿的定位孔；所述柜体的内顶部固定安装有连接块，所述连接块上具有与所述安装孔正对的装配孔并通过插装在所述安装孔与装配孔内的连接件来实现锁紧。6.根据权利要求2所述的风力发电机组ibox集中通讯柜，其特征在于：每个立式安装面的高度方向的中部位置固定设置有横向布置的横向线槽，每个立式安装面的宽度方向的中部位置固定设置有竖向布置的竖向线槽；所述横向线槽和竖向线槽将所述每个立式安装面分隔成有四个安装区，每个安装区用于供所述ibox固定安装。7.根据权利要求1所述的风力发电机组ibox集中通讯柜，其特征在于：所述柜体的底部固定安装有底座，所述底座具有平面布置的矩形框，所述矩形框的断面为工字型结构。8.根据权利要求7所述的风力发电机组ibox集中通讯柜，其特征在于：所述柜体的底面设置有穿线密封板。9.根据权利要求1所述的风力发电机组ibox集中通讯柜，其特征在于：所述柜体上设置散热结构，所述散热结构包括排风扇、温度传感器、温控开关和散热口；所述温度传感器和温控开关安装在柜内，所述温度传感器用于对柜内的环境温度进行检测，所述温度传感器与所述温控开关上对应的输入接口信号连接；所述柜体上设置有所述散热口，所述排风扇固定安装所述柜体上且与所述温控开关的控制接口电性连接；所述排风扇用于将柜内的空气排至柜体外部。
10.组网结构，其特征在于：包括如权利要求1至9中任一项所述的风力发电机组ibox集中通讯柜，所述风力发电机组ibox集中通讯柜装设在升压站的室内，且所述风力发电机组ibox集中通讯柜中的各个ibox经交换机与升压站的控制室内的scada通信连接，各个ibox与各台风力发电机组中的控制器一一对应通讯连接。

技术总结
本实用新型公开了一种风力发电机组IBOX集中通讯柜，包括柜体和固定安装在柜体内的IBOX,所述IBOX包括外壳和固定安装在所述外壳上的通讯模块、处理器模块和存储模块，所述处理器模块与所述通讯模块和存储模块电性连接；所述通讯模块用于与风力发电机组中的控制器通讯连接；其特征在于：所述柜体内至少固定安装有两台所述IBOX，其中每台IBOX均用于通过其通讯模块与对应的一台风力发电机组中的控制器通讯连接。本实用新型还公开了一种风力发电机组IBOX集中通讯柜的组网结构。本实用新型具有能够帮助提升数据采集可靠性，降低运维成本的优点。的优点。的优点。


技术研发人员：叶建 龙文杰 徐键 廖川 赵雪峰 高志文 王平 王杰
受保护的技术使用者：重庆科凯前卫电气有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/6/27