一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统的制作方法

文档序号:10825687
一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统的制作方法
【专利摘要】一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统,属于油田节能技术应用和储能技术应用领域。超级电容储能装置应用于油田电动修井机电控系统中,可以实现对容量有限的井场电网进行功率补偿。本实用新型提出一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统,解决了将变流与储能集成于一体的通信系统统一的问题,该系统包括DSP控制器、超级电容数据采集板、组态触摸屏、CAN转485转换模块、双向DC/DC变流器监控界面、超级电容状态监控界面六部分。其有益效果是:实现了变流器与超级电容模块通信系统的统一,并且在一个组态触摸屏中完成了对变流器和超级电容数据的监控与报警显示,降低了电动修井机超级电容储能装置的成本和操作的复杂性。
【专利说明】
一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统
技术领域
[0001]本发明涉及石油行业节能技术应用和储能技术应用领域,具体是一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统。
【背景技术】
[0002]油田在采油过程中常会发生一些油井内部或采油设备的故障,造成油井减产,甚至停产,修井机主要是针对上述故障进行维修工作的一种设备。传统修井机动力来源主要是依靠柴油机,然而采用柴油机作为动力源存在空载时间长、能源利用率低、污染环境的缺点。电动修井机是近些年新型的一种修井机,其动力来源主要是依靠电力。相对于传统的修井机,电动修井机具有能源利用率高、环保无污染、运行成本低的优点,因此成为了修井机未来的重要发展方向。
[0003]电动修井机功率需求往往在10kW及以上,但油田井场电网设计功率均在10kW及以下,电网容量不足成为了严重制约其应用的重要因素。超级电容是近些年新型的一种储能器件,具有功率密度大、使用寿命长、高低温特性好的优点,在轨道交通制动能量回收、工程机械瞬时功率补偿、汽车低温启动领域均有应用。油田修井机工作流程主要包括上提、下放两种工况,其特点是瞬时功率需求大且循环次数多,这与超级电容本身的应用特性十分吻合,因此将超级电容应用于电动修井机作为功率补偿装置是未来石油行业节能技术推广的重要方向。
[0004]超级电容储能装置包括双向DC/DC变流器和超级电容器两个子系统,子系统的状态对整个系统的安全可靠运行至关重要。现有技术多对两个子系统分别进行监控,且通信形式不统一,这给电动修井机终端用户带了的极其不便,且成本较高。

【发明内容】

[0005]本实用新型的目的在于将双向DC/DC变流器和超级电容器两个子系统的监控平台进行整合,通过通信数据转换模块将数据格式进行统一,并将监控平台所需数据上传至组态触摸屏,在双向DC/DC变流器监控界面和超级电容状态监控界面中进行数据显示和记录。该发明具有结构简单、可靠性高且操作简单的优点,方便电动修井机使用用户对双向DC/DC变流器和超级电容器的状态进行统一监控,提高了超级电容储能装置运行的安全系数。
[0006]本实用新型通过以下技术方案来实现,一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统,主要由DSP控制器、双向DC/DC变流器电压电流传感器、超级电容数据采集板、超级电容模组电压电流温度传感器、组态触摸屏、CAN转485转换模块、双向DC/DC变流器监控界面、超级电容状态监控界面。
[0007]所述的DSP控制器由DSP核心控制板和采样通信板组成,采用采样通信板为底板、DSP核心控制板在上的结构形式,通过RS485总线与组态触摸屏连接,通过屏蔽双绞线与双向DC/DC变流器电压电流传感器连接。
[0008]所述的超级电容数据采集板对超级电容模块内的单体进行数据测量及发送,并通过CAN总线与CAN转485模块连接,通过屏蔽双绞线与超级电容模组电压电流温度传感器连接。
[0009]所述的CAN转485转换模块分别与超级电容数据采集板和组态触摸屏通过屏蔽双绞线连接,具有通信数据转换功能,可是实现双向的数据转换。
[0010]所述的双向DC/DC变流器监控界面包括输入电压、电流、功率和输出电压、电流、功率数据的实时显示以及曲线绘制、故障报警板块。
[0011]所述的超级电容状态监控界面包括超级电容模块电压、电流、温度数据实时显示以及曲线绘制、超压报警、过流报警、超温报警板块。
[0012]所述的超级电容储能装置通信及监控系统在集装箱式电控修井机控制房和车载式电控修井机控制房均可应用。
[0013]与现有技术相比,本发明的有益效果为:
[0014]1、本发明对双向DC/DC变流器和超级电容器状态通过统一的通信系统进行监控,降低了系统的复杂程度,大大提高了系统集成度。
[0015]2、本发明监控界面包含了对系统的实时状态、历史状态记录的功能,方便对设备故障信息进行查阅。
【附图说明】
[0016]图1为电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统结构示意图。
[0017]图2为双向DC/DC变流器监控界面示意图。
[0018]图3为超级电容状态监控界面示意图。
[0019]主要元件符号说明:
[0020]1-DSP控制器2-双向DC/DC变流器电压电流传感器3_超级电容数据采集板
[0021]4-超级电容模组电压电流温度传感器5-组态触摸屏6-CAN转485模块
[0022]7-双向DC/DC变流器监控界面8_超级电容状态监控界面
[0023]9-进线电压指针表10-进线电流指针表11-出线电压指针表12-出线电流指针表
[0024]13-进线电压数据14-进线电流数据15-出线电压数据16-出线电流数据
[0025]17-实时/历史曲线18-电压环比例参数设置19-电压环积分参数设置
[0026]20-电流环比例参数设置21-电流环积分参数设置
[0027]22-超级电容模组电压23-超级电容模组电流24-超级电容模组平均温度
[0028]25-超级电容功率26-实时/历史曲线27-超级电容单个模组数据
【具体实施方式】
[0029]以下提供本实用新型一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统的【具体实施方式】。
[0030]参见附图1,超级电容储能装置通信及监控系统包括DSP控制器、双向DC/DC变流器电压电流传感器、超级电容数据采集板、超级电容模组电压电流温度传感器、组态触摸屏、CAN转485转换模块、双向DC/DC变流器监控界面、超级电容状态监控界面。
[0031]所述的DSP控制器与双向DC/DC变流器中的电压、电流传感器通过带屏蔽的双绞线连接,用以将传感器采集到的电压电流数据上传至DSP芯片中进行处理和发送。
[0032]所述的双向DC/DC变流器电压电流传感器安装在变流器内,其中电压传感器与被测点的正负极采用耐高压的电缆连接,电流传感器套装在被测点的直流电缆上。
[0033]所述的超级电容数据采集板采用单片机作为其数据处理及发送的芯片,其数据采集来源为超级电容模组内部的电压、电流、温度传感器,其中电压传感器并接在每个模组的正负极,电流传感器套装在每个模组的进线侧,温度传感器采用PT100作为测温元件,安装在每个模组的体表。
[0034]所述的超级电容模组与超级电容数据采集板通过屏蔽双绞线连接,避免因干扰造成数据采集的错误。
[0035]所述的CAN转485模块,具有双向的数据转换功能。其一端与超级电容数据采集板进行连接,超级电容数据采集板将其485数据传送至模块中,模块通过内部的芯片转换为CAN数据并发送出去。
[0036]所述的DSP控制器和CAN转485模块均通过屏蔽双绞线接入组态触摸屏上。
[0037]参见附图2,基于组态触摸屏,将图中各模块进行组态形成可视化界面,界面具有实时数据显示、历史曲线查询、控制参数修改三大板块,该界面嵌入组态触摸屏中进行工作。
[0038]参见附图3,基于组态触摸屏,将图中各模块进行组态形成可视化界面,界面具有实时数据显示、历史曲线查询、单个模组数据显示三大板块,该界面嵌入组态触摸屏中进行工作。
[0039]以上所述的是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统,其特征在于,包括:DSP控制器(I)、双向DC/DC变流器电压电流传感器(2)、超级电容数据采集板(3)、超级电容模组电压电流温度传感器(4)、组态触摸屏(5)、CAN转485转换模块(6)、双向DC/DC变流器监控界面(7)、超级电容状态监控界面(8);所述的DSP控制器由DSP核心控制板和采样通信板组成,通过RS485总线与组态触摸屏连接,通过屏蔽双绞线与双向DC/DC变流器电压电流传感器连接;所述的超级电容数据采集板通过CAN总线与CAN转485模块连接,通过屏蔽双绞线与超级电容模组电压电流温度传感器连接;所述的CAN转485模块通过RS485总线与组态触摸屏连接;所述的DC/DC变流器监控界面与超级电容状态监控界面嵌入在组态触摸屏内。2.根据权利要求1所述的一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统,其特征在于,所述的DSP控制器用以控制双向DC/DC变流器,采用采样通信板为底板、DSP核心控制板在上的结构形式。3.根据权利要求1所述的一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统,其特征在于,所述的超级电容数据采集板分别与电压、电流、温度传感器连接,对超级电容模块内的单体进行数据测量及发送。4.根据权利要求1所述的一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统,其特征在于,所述的CAN转485转换模块具有通信数据转换功能,实现双向的数据转换。5.根据权利要求1所述的一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统,其特征在于,所述的双向DC/DC变流器监控界面包括输入电压、电流、功率和输出电压、电流、功率数据的实时显示以及曲线绘制、故障报警板块。6.根据权利要求1所述的一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统,其特征在于,所述的超级电容状态监控界面包括超级电容模块电压、电流、温度数据实时显示以及曲线绘制、超压报警、过流报警、超温报警板块。7.根据权利要求1所述的一种电动修井机超级电容储能装置通信及监控系统,其特征在于,所述的超级电容状态监控界面中模块命名为C-O1、C-02、C-03、C-04、C_05、C-06、C-07、C-08、C-09、C-10。
【文档编号】H02J15/00GK205509531SQ201520997060
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年12月3日
【发明人】赵亚杰, 皇甫海文, 王赛
【申请人】北京科林普尔电气科技有限公司
再多了解一些
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