一种小水电智能管控装置及系统的制作方法

本发明涉及发电设备技术领域，尤其涉及一种小水电智能管控装置及系统。

背景技术：

我国南方雨水充沛，山区建设了很多小水电，其中有数量众多的装机容量在几十到几百千瓦的小机组，存在装机容量小，数量多且地点分散的特点，这些机组的上网方式大多没有上网专线，而是利用现有的10kv供电线路上网，形成了上网线路和普通用户共用10kv线路的局面。

小水电的上网线路深入深山，分支线多，容易受各种因素影响发生故障，进而引起变电站内上网线路总输出开关跳闸，导致小水电不能送出，更严重的是此时小水电继续运行，导致线路严重过电压，此时如果变电站内开关重合闸，将会产生很大的涌流，可能导致重合闸失败和小水电机组损坏。由于这些小水电分属不同的个人，且装机容量小，很多没有专业人员值守，甚至没有人值守，通知他们退出并网运行以配合重合闸，将耗时很久，导致损失电量大，同时也影响线路上居民正常用电诉求。另出于经济因素驱动，都想多发电，经常发生线路电压严重超过电网规定的情况，导致同一线路上的居民家电频繁损坏，找到供电部门要求赔偿的情况，甚至有酿成火灾的危险，造成大量经济损失和潜在法律风险。

目前对小水电上网管控通过安装过电压跳闸装置进行，当上网电压过高时输出跳闸信号，切除小水电。但从实际运行效果来看，安装过电压跳闸装置并不能解决存在的问题，一是由于没有解决异常电量的监测存储记录、操作动作记录，小水电过压被切除后，双方在经济损失面前无法厘清责任，而且没有实现智能监控和在线监控，依靠供电人员巡视来发现问题，存在人力消耗大，反复发生装置被断电和失效而无法及时处理的情况，导致控制手段名存实亡；二是不能远程操作小水电开关跳闸以配合线路开关重合闸，逐一通知业主到现场操作效率低，时间长，损失电量大。

技术实现要素：

本发明提供一种小水电智能管控装置及系统，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种小水电智能管控装置，安装在小水电站内，包括微处理器、通信模块、无线模块、电压采集模块、电流采集模块、并网开关状态采集模块、跳闸回路监测模块、失压及通信异常记录模块、操作及动作记录模块、并网开关控制模块以及电量异常录波模块；

所述通信模块、电压采集模块、电流采集模块、并网开关状态采集模块、跳闸回路监测模块、失压及通信异常记录模块、操作及动作记录模块、并网开关控制模块以及电量异常录波模分别与所述微处理器连接；所述无线模块与所述通信模块连接；

所述电压采集模块用于实时采集小水电机组低压并网开关两侧的电压，并上传给所述微处理器；

所述电流采集模块用于实时采集小水电机组低压侧的电流，并上传给所述微处理器；

所述并网开关状态采集模块用于实时采集小水电机组低压并网开关的分闸或合闸状态，并上传给所述微处理器；

所述跳闸回路监测模块用于实时监测小水电机组低压并网开关的跳闸回路状态，并上传给所述微处理器；

所述并网开关控制模块用于在接收所述微处理器的控制信号后，控制小水电机组低压并网开关的工作状态；

所述电量异常录波模块在电量异常时自动触发，用于将电量异常进行连续的录波存储；

所述失压及通信异常记录模块用于记录工作电源、跳闸电源被切断的时间，以及对通信中断的事件和具体时间进行记录，方便分析和追溯；

所述操作及动作记录模块用于记录就地或远程产生的操作指令和时间，以及跳闸出口的原因和动作时间；

所述微处理器用于处理各种上传的数据，存储并传送给上级监控系统；以及用于接收就地或远程产生的操作指令，以生成控制信号发送给所述并网开关控制模块；

所述通信模块和所述无线模块用于将所述微处理器接入网关与上级监控系统建立通信。

进一步的，所述小水电智能管控装置，还包括：

显示驱动模块，与所述微处理器连接，用于提供人机交互功能、定值设置功能和查询功能。

进一步的，所述小水电智能管控装置，还包括：

开关电源，与所述微处理器连接，用于保证整个装置工作在正常工作电压。

进一步的，所述小水电智能管控装置，还包括：

管控箱门监测模块，与所述微处理器连接，用于实时监测装置所在的管控箱的箱门的开合状态，并将箱门被打开的信息上传给所述微处理器，以使所述微处理器产生报警信息传送到上级监控系统。

进一步的，所述小水电智能管控装置，还包括：

ups不间断电源，连接在市电与所述开关电源直接，用于储存市电的电能，并在市电断电时，给整个装置供电。

进一步的，所述小水电智能管控装置中，所述无线模块设在装置的内部，且配置有外接天线。

进一步的，所述小水电智能管控装置中，所述通信模块具有现场调试用的通信接口，且安装有移动公网apn通信卡。

第二方面，本发明实施例提供一种小水电智能管控系统，包括上级监控系统和如第一方面所述的小水电智能管控装置；

所述小水电智能管控装置通过所述通信模块和所述无线模块与所述上级监控系统建立通信，以实现远程在线监测。

本发明实施例提供的一种小水电智能管控装置及系统，能够全面监测小水电站的电压、频率等电量指标和开关量，当电压或频率超过跳闸定值时自动跳闸并记录当时的数据，作为证据保存，解决了无法厘清责任的问题；通过配合上级监控系统进行在线监测，及时发现故障和远程主动操控，相较传统的现场巡查，节约了大量的人力和通勤时间，提高了小水电送出能力，同时保障了线路上用户的用电安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种小水电智能管控装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种小水电智能管控系统的结构示意图。

附图标记：

1-微处理器，2-开关电源，3-通信模块，4-无线模块，5-压采集模块，6-电流采集模块，7-并网开关状态采集模块，8-跳闸回路监测模块，9-管控箱门监测模块，10-失压及通信异常记录模块，11-操作及动作记录模块，12-并网开关控制模块，13-电量异常录波模块，14-显示驱动模块；

100-上级监控系统，200-小水电智能管控装置。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

请参考图1，本发明实施例提供一种小水电智能管控装置，安装在小水电站内，包括微处理器1、通信模块3、无线模块4、电压采集模块5、电流采集模块6、并网开关状态采集模块7、跳闸回路监测模块8、失压及通信异常记录模块10、操作及动作记录模块11、并网开关控制模块12以及电量异常录波模块13；

所述通信模块3、电压采集模块5、电流采集模块6、并网开关状态采集模块7、跳闸回路监测模块8、失压及通信异常记录模块10、操作及动作记录模块11、并网开关控制模块12以及电量异常录波模分别与所述微处理器1连接；所述无线模块4与所述通信模块3连接；

所述电压采集模块5用于实时采集小水电机组低压并网开关两侧的电压，并上传给所述微处理器1；具体的，电压采集模块5可以直接输入ac400v的电压，减少外置降压元件。且对采集到的电压进行模数转换后才上传给所述微处理器1，然后所述微处理器1对电压值和频率值是否超限进行判断，并且作为跳闸或报警的逻辑条件。

所述电流采集模块6用于实时采集小水电机组低压侧的电流，并上传给所述微处理器1；具体的，电流采集模块6对采集到的电流进行模数转换后才上传给所述微处理器1，该模块可以输入标准的5a二次电流。

所述并网开关状态采集模块7用于实时采集小水电机组低压并网开关的分闸或合闸状态，输入干接点信号，并上传给所述微处理器1，作为跳闸或报警的逻辑条件。

所述跳闸回路监测模块8用于实时监测小水电机组低压并网开关的跳闸回路状态，监测跳闸触点电源端的跳闸电压是否消失，并上传给所述微处理器1；

所述并网开关控制模块12是核心模块，输出控制信号，实现管控要求，用于在接收所述微处理器1的控制信号后，控制小水电机组低压并网开关的工作状态；具体的，当小水电并网开关处于合闸位置，并网的电压或频率超过强制解列限值时，输出跳闸信号即跳闸触点闭合，强制将小水电并网开关跳闸，保护线路和用户安全。当上网10kv公用线路故障，引发变电站侧开关开关跳闸时，供电部门可以按与用户的协议约定，进行远程发送跳闸指令给相应的小水电智能管控装置，由微处理器1输出指令给并网开关控制模块12，执行跳闸指令，并且同时锁定合闸回路，直到重合闸成功，再由上级监控系统发送解锁指令，此时被解锁的小水电方可进行同期合闸并网。

所述电量异常录波模块13在电量异常时自动触发，用于将电量异常进行连续的录波存储；

所述失压及通信异常记录模块10用于记录工作电源、跳闸电源被切断的时间，以及对通信中断的事件和具体时间进行记录，方便分析和追溯；

所述操作及动作记录模块11用于记录就地或远程产生的操作指令和时间，以及跳闸出口的原因和动作时间；

具体的，电量异常录波模块13、失压及通信异常记录模块10、操作及动作记录模块11是保证小水电智能管控装置实用性的重要设计。电量异常录波模块13能在过电压、低电压、高频率、低频率时自动触发，连续记录电量异常发生时电量值，起到强制切除条件满足，装置正常工作证据的作用；失压及通信异常记录模块10能记录工作电源、跳闸电源被切断的时间，同时对通信中断的事件和具体时间进行记录，方便分析和追溯；操作及动作记录模块11能准确记录就地或远程产生的操作指令和时间，以及跳闸出口的原因和动作时间，防止不必要的纠纷。通过这些设计和记录，做到公平、可信的管控。

所述微处理器1用于处理各种上传的数据，存储并传送给上级监控系统；以及用于接收就地或远程产生的操作指令，以生成控制信号发送给所述并网开关控制模块12；

具体的，微处理器1处理采集的数据，输出控制指令，实现通信并监控通信状态，记录异常事件，存储和执行智能判断逻辑，是智能管控实现的关键；微处理器1实现电压量和频率量的测量和比较，输出比较结果，判断是否超过限值；对跳闸输出的逻辑条件进行判断，例如当小水电并网开关合闸状态下，当电压超过跳闸限值时，经过设定的延时时间后，输出跳闸指令，当在延时时间内电压恢复正常，不发跳闸指令，防止电压短时波动造成的干扰导致跳闸；微处理器1接收并处理远程操作的指令，报送数据或执行操作指令，并将相应的操作指令存储，可以本地查询，也可远方遥测。

所述通信模块3和所述无线模块4用于将所述微处理器1接入网关与上级监控系统建立通信。

优选的，所述装置还包括：

显示驱动模块14，与所述微处理器1连接，用于提供人机交互功能、定值设置功能和查询功能。

具体的，通信模块3是微处理器和外部交互的重要模块，本装置将无线模块4设计内置到装置内部，实现可靠通信，降低常规外部接线造成的故障率；通信模块3还具有现场调试用的通信接口；无线模块4采用公网通信方式，满足gprs或4g通信的要求，配置外接天线，适应小水电所处区域信号强度一般的应用场景；通信模块3安装有移动公网apn通信卡，保障网络通信安全。

优选的，所述装置还包括：

开关电源2，与所述微处理器1连接，用于将ups不间断电源的交流电转换成正常工作电压，保证整个装置工作在正常工作电压。

具体的，开关电源2适应小水电电压偏高，变化范围大的特点，可以保证智能管控在ac85v～ac285v之间正常工作而不损坏。

优选的，所述装置还包括：

管控箱门监测模块9，与所述微处理器1连接，用于实时监测装置所在的管控箱的箱门的开合状态，并将箱门被打开的信息上传给所述微处理器1，以使所述微处理器1产生报警信息传送到上级监控系统。通过采用全封闭的管控箱并进行箱门监测，解决了设备被非法操作的问题。

优选的，所述装置还包括：

ups不间断电源，连接在市电与所述开关电源2直接，用于储存市电的电能，并在市电断电时，给整个装置供电，以保证能够对破坏事件进行记录和预警。

本发明实施例提供的一种小水电智能管控装置，能够全面监测小水电站的电压、频率等电量指标和开关量，当电压或频率超过跳闸定值时自动跳闸并记录当时的数据，作为证据保存，解决了无法厘清责任的问题；通过配合上级监控系统进行在线监测，及时发现故障和远程主动操控，相较传统的现场巡查，节约了大量的人力和通勤时间，提高了小水电送出能力，同时保障了线路上用户的用电安全。

实施例二

请参考图2，本发明实施例提供一种小水电智能管控系统，包括上级监控系统100和如实施例一所述的小水电智能管控装置200；

所述小水电智能管控装置200通过所述通信模块和所述无线模块与所述上级监控系统100建立通信，以实现远程在线监测。

本发明实施例提供的一种小水电智能管控系统，能够全面监测小水电站的电压、频率等电量指标和开关量，当电压或频率超过跳闸定值时自动跳闸并记录当时的数据，作为证据保存，解决了无法厘清责任的问题；通过配合上级监控系统进行在线监测，及时发现故障和远程主动操控，相较传统的现场巡查，节约了大量的人力和通勤时间，提高了小水电送出能力，同时保障了线路上用户的用电安全。

至此，以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。

提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。

在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个”和“该”可以意指为也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。

当元件或者层称为是“在……上”、“与……接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在……上”、“与……直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。

空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在……的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在……的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向(旋转90度或者其他取向)并且以此处的空间的相对描述解释。