一种电气控制柜的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电气控制柜，包括柜体和柜门，所述柜门与所述柜体通过合页转动连接，所述柜体为长方体，柜体内水平顶板和底板上分别安装有LED照明灯和加热除湿装置，所述顶板和所述底板之间设有竖直的电气安装板，所述电气安装板上竖直方向依次安装有通讯装置、PLC控制装置、中间继电器、空气开关、凤凰端子、隔离变压器和UPS电源；所述隔离变压器、所述UPS电源、所述空气开关、所述PLC控制装置以及所述通讯控制装置依次连接，所述中间继电器与所述PLC控制装置连接，所述LED照明灯和所述加热除湿装置分别与所述空气开关连接。这种电气控制柜可自动控制光伏电站低电压穿越检测试验过程中的各个高压断路器开关和接触器的分合。
【专利说明】一种电气控制柜
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及一种电气控制柜，具体讲涉及一种适用于光伏电站低电压穿越检测装置的电气控制柜。
【背景技术】
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[0002]随着光伏产业的发展，特别在地域广阔，日照资源丰富，光伏产业发展迅猛，光伏发电在电网中所占比例不断增大。在电网发生故障导致电压跌落时，大容量光伏并网发电站若不具备低电压穿越(Low Voltage Ride Through, LVRT)能力，将对电力系统稳定性产生重大影响。
[0003]因此，我国先后颁布了国家电网企标Q/GDW617-2011《光伏电站接入电网技术规定》、国标GB/T19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》以及行业标准NB/T32005-2013《光伏发电站低电压穿越检测技术规程》。
[0004]国标GB/T19964-2012中要求大功率光伏并网逆变器必须具有低电压穿越能力，其并网必须满足相应的技术标准，只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许光伏逆变器脱网，同时当电压在凹陷部分时，逆变器应提供无功功率。
[0005]电压跌落发生装置安装在被检光伏发电单元和站内汇集母线之间，进行电压跌落试验时，需要手工断开或闭合电压跌落发生装置的开关来模拟电网电压跌落。实验操作难度较大，而且容易出现接线错误，造成事故。
[0006]为此，需要提供一种电气控制柜，来实现对电压跌落装置开关的分合闸自动控制，保证操作人员的人身安全。
实用新型内容:
[0007]为了克服现有技术中所存在的上述不足，本实用新型提供一种电气控制柜。
[0008]本实用新型提供的技术方案是:一种电气控制柜，包括柜体和柜门，所述柜门与所述柜体通过合页转动连接，其改进之处在于:所述柜体为长方体，柜体内水平顶板和底板上分别安装有LED照明灯和加热除湿装置，所述顶板和所述底板之间设有竖直的电气安装板，所述电气安装板上竖直方向依次安装有通讯装置、PLC控制装置、中间继电器、空气开关、凤凰端子、隔离变压器和UPS电源；所述隔离变压器、所述UPS电源、所述空气开关、所述PLC控制装置以及所述通讯控制装置依次连接，所述中间继电器与所述PLC控制装置连接，所述LED照明灯和所述加热除湿装置分别与所述空气开关连接。
[0009]优选的，所述柜门上竖直方向依次镶嵌有状态指示灯、电表、开关按钮、三相电流压板和分接开关控制盒，所述电表与所述开关按钮之间的所述柜门上粘贴有系统电气原理单线图，所述柜门上设置有用于拉开柜门的把手；所述状态指示灯、所述开关按钮分别与所述PLC控制装置连接，所述三相电流压板与所述电表连接。
[0010]优选的，所述电气控制柜的两侧面板上设有可通过叶片旋转实现开合的百叶窗式散热孔。
[0011]优选的，所述柜体水平X轴方向的长为750-850mm，与所述X轴同一水平面的垂直于所述X轴的Y轴方向的宽为500-650mm、竖直Z轴方向的高为1950_2050mm。
[0012]优选的，所述通讯装置包括竖直Z轴方向平行设置的通讯控制器和以太网交换机，所述通讯控制器分别与所述PLC控制装置和所述以太网交换机连接。
[0013]优选的，所述PLC控制装置包括同一高度X轴方向设置的PLC逻辑控制器和24V供电电源，所述供电电源分别与所述中间继电器和所述PLC逻辑控制器连接。
[0014]进一步，所述状态指示灯包括同一高度X轴方向等距离镶嵌在所述柜门上的电源状态指示灯、待机状态指示灯、试验状态指示灯和故障状态指示灯；所述电源状态指示灯、所述待机状态指示灯、所述试验状态指示灯和所述故障状态指示灯分别通过凤凰端子与所述PLC逻辑控制器连接。
[0015]进一步，所述电表包括同一高度X轴方向镶嵌在所述柜门上的电压表和电流表，空气开关分别与所述电流表和所述电压表相连，所述电流表与所述三相电流压板相连。
[0016]进一步，所述开关按钮包括同一高度X轴方向等距离镶嵌在所述柜门上的的启动/停止按钮、暂停按钮和调试/试验按钮；所述启动/停止按钮、所述暂停按钮以及所述调试/试验按钮分别通过凤凰端子与所述PLC逻辑控制器连接。
[0017]本实用新型具有如下有益效果:
[0018]1、本实用新型的电气控制柜采用UPS电源供电，使试验过程中不会出现突然断电，保证了试验的可靠运行；
[0019]2、电气控制柜内顶板上安装LED照明灯，照明度强，使电气控制柜夜晚突发故障时能方便可靠地抢修；
[0020]3、电气控制柜的两侧面板上设置了叶片可旋转的百叶窗式散热孔，在温度高时，打开散热孔，可有效将柜内热气排出柜外；
[0021]4、电气控制柜内安装加热除湿装置，在温度低时，可关闭散热孔，启动加热功能；湿度大时，可开启除湿功能；保证了电气控制柜内的温湿度平衡，优化了器件的运行环境，保证了试验安全可靠地运行。
[0022]5、采用中间继电器自动控制光伏电站低电压穿越检测试验过程中的各个高压断路器开关和接触器的分合，不再需要人为动作开关，保证了试验过程中电气设备的安全稳定运行，保证了试验操作者的安全。
【专利附图】
【附图说明】
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[0023]图1为本实用新型提供的电气控制柜的各个器件的连接图；
[0024]图2为本实用新型提供的电气控制柜的柜门示意图；
[0025]图3为本实用新型提供的电气控制柜的柜内安装布局图；
[0026]其中:1-PLC逻辑控制器；2_电源模块；3_中间继电器；4_空气开关；5_凤凰端子；6_状态指示灯；7_电流表；8_电压表；9_三相电流压板；10-分接开关控制盒。
【具体实施方式】
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[0027]为了更好地理解本实用新型，下面结合说明书附图和实例对本实用新型的内容做进一步地说明。
[0028]本实用新型提供的电气控制柜的器件连接图如图1所示:
[0029]图1中的各个器件之间均通过凤凰端子5实现电气连接，控制柜以PLC逻辑控制器I作为控制核心，PLC通过中间继电器3控制开关柜、接触器的分合闸，以及分接开关档位的升降；PLC通过通讯控制器和以太网交换机进行实时的通讯，将目前电气设备的状态全部传送给后台监控机；
[0030]不间断UPS电源保证了试验过程中不会出现突然的断电；加热除湿设备的使用，为控制柜中的电气设备提供了良好的运行环境；LED照明灯的使用，可以方便地看清柜内的器件。
[0031]电气控制柜的整个柜体长为750-850mm,宽为500-650mm、高为1950-2050mm。以长宽高尺寸为800mm*600mm*2000mm为例，电气控制柜柜门布局和显示如图2所示:
[0032]柜门上安装有用于打开柜门的把手，柜门采用右开门形式；其最上端镶嵌有状态显示灯，在状态显示灯下方镶嵌电压表8和电流表7，电压表8和电流表7下方粘贴有整个系统的电气原理单线图，原理图下方镶嵌有试验过程中的开始、停止以及急停按钮，再下方是镶嵌有电流压板，最底层镶嵌有三个方形的分接开关控制盒10。
[0033]图3为柜体内安装板上各设备安装布局图。
[0034]安装板最上面为以太网交换机和通讯控制器，其下方是PLC主机和电源模块2，安装板中间位置为本电气控制柜所需的中间继电器3，下方是空气开关4和凤凰端子5，最下方为隔离变压器和UPS电源；
[0035]为保持柜内设备之间连线可靠，保证柜内整洁，在通讯控制器与PLC主机之间、PLC主机和中间继电器3之间、中间继电器3和空气开关4之间、空气开关4和凤凰端子5之间、凤凰端子5和隔离变压器之间以及安装板的四周均设置有用于安装导线的汇线槽。
[0036]电气控制柜内的器件选型:
[0037]I)电气控制柜中的PLC。
[0038]本实用新型中的PLC采用贝加莱X20系列PLC，X20模块由三个部分组成，包括底座模块、电气模块、端子排。X20的电气模块在运行过程中易于更换，可减少停机时间。
[0039]PLC开出信号给中间继电器3，中间继电器3的节点连接到开关柜和接触器上，当中间继电器3得电动作时，常开节点闭合，常闭节点断开，开关柜和接触器进行分合闸，完成整个试验流程。
[0040]2)电气控制柜中的电源
[0041]本电气控制柜在总电源接线中安装了一款2kVA的单相隔离变压器，使得输入绕组与输出绕组在电气上隔离，从而抑制高频杂波传入控制回路，同时保护人身安全，隔离危险电压。
[0042]电气控制柜中的电气设备要求在试验过程中不能出现突然断电，否则会影响试验的进行，甚至造成危险。所以，本电气控制柜选择UPS不间断电源对各个电气设备进行供电，UPS电源对电压过高或电压过低都能提供保护。。
[0043]UPS电源是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块将直流电转换成市电的设备。主要用于给其他电气设备提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS将电池的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载不受损坏。
[0044]控制柜UPS的输入侧从光伏电站二次电源控制柜端子上引入，通过电源航空插头后与UPS连接，UPS的输出为其它电气设备供电，这样即使光伏电站出现了突然的断电情况也不会影响其他电气设备的正常分合闸，保证了试验的安全性。
[0045]控制柜内PLC的供电采用直流24V电压，电源模块2中的交直流电源转换模块将交流220V转换成直流24V电压，给PLC供电。
[0046]3)电气控制柜中的状态显示和开关按钮
[0047]电气控制柜设置了试验过程中的急停、试验、停止按钮。以及当前所处状态的状态指示灯6:包括电源状态指示灯、待机状态指示灯、试验状态指示灯和故障状态指示灯。
[0048]4)电气控制柜的继电器
[0049]电气控制柜中多处需要用到中间继电器3，它是PLC输入输出必不可少的电气元件，本电气控制柜所用中间继电器3为魏德米勒的直流24V继电器，继电器型号为DRM270024LD，每个继电器含有一个公共线圈以及两对常开常闭节点，在线圈得电后常开节点闭合，常闭节点断开，实现相应的逻辑功能。
[0050]5)电气控制柜的通讯
[0051]电气控制柜内，设备的通讯涉及多种信号类型，不同的设备的通讯方式也不同，所有信号均通过以太网通讯传给后台的工控机。由于多种不同信号结合，本实用新型在电气控制柜中安装通讯控制器和交换机进行不同类型信号的通讯。
[0052]其中，通讯控制器采用NPort5200A系列设备联网服务器。NPort5200A系列设备联网服务器具有2 口 RS-232/422/485串口，功耗低，具有双电源输入，包括电源插孔和电源输入端子，支持通用TCP和UDP操作模式。
[0053]6)电气控制柜对电压电流的测量
[0054]电气控制柜通过电压互感器和电流互感器对主回路的电压和电流进行测量，控制柜柜门上方镶嵌有一个电压表8和一个电流表7,电压表8与电压互感器的二次侧连接，电流表7通过三相电流压板9与电流互感器二次侧连接，电流表7的通断可通过移除和安装三相电流压板9来完成,利用电压表8和电流表7可实时测量和显不相电压相电流和线电压线电流。
[0055]7)电气控制柜的散热
[0056]为了使电气控制柜更加安全可靠地运行，电气控制柜的两侧面板上安装有可通过叶片旋转实现开合的百叶窗式散热孔。两侧面板上设置散热孔通风好，与在控制柜的其他位置设置散热孔相比，散热效果更快更好。在柜内温度高时，关闭电气控制柜的加热功能，打开柜体两侧的百叶窗式散热孔，通过散热孔将柜内热气排出柜外。
[0057]8)电气控制柜的加热除湿装置
[0058]在电气控制柜的底部安装加热除湿装置，在柜内温度较低时，关闭两侧面板上的百叶窗，开启加热除湿设备的加热功能，可提高柜内温度；在湿度较大时，开启加热除湿设备的除湿功能，可有效降低柜内湿度；通过加热除湿装置和百叶窗的配合工作可保证电气柜内温湿度的平衡。
[0059]9)电气控制柜的照明装置
[0060]在控制柜内顶端设置LED照明灯，当夜晚电气控制柜出现突发故障时，开启照明灯可方便看清楚柜内的各个设备，为夜晚电气控制柜的抢修提供了可靠保障。
[0061]以上仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在申请待批的本实用新型的权利要求范围之内。
【权利要求】
1.一种电气控制柜，包括柜体和柜门，所述柜门与所述柜体通过合页转动连接，其特征在于:所述柜体为长方体，柜体内水平顶板和底板上分别安装有LED照明灯和加热除湿装置，所述顶板和所述底板之间设有竖直的电气安装板，所述电气安装板上竖直方向依次安装有通讯装置、PLC控制装置、中间继电器、空气开关、凤凰端子、隔离变压器和UPS电源；所述隔离变压器、所述UPS电源、所述空气开关、所述PLC控制装置以及所述通讯控制装置依次连接，所述中间继电器与所述PLC控制装置连接，所述LED照明灯和所述加热除湿装置分别与所述空气开关连接。
2.如权利要求1所述的一种电气控制柜，其特征在于: 所述柜门上竖直方向依次镶嵌有状态指示灯、电表、开关按钮、三相电流压板和分接开关控制盒，所述电表与所述开关按钮之间的所述柜门上粘贴有系统电气原理单线图，所述柜门上设置有用于拉开柜门的把手；所述状态指示灯、所述开关按钮分别与所述PLC控制装置连接，所述三相电流压板与所述电表连接。
3.如权利要求1所述的一种电气控制柜，其特征在于: 所述电气控制柜的两侧面板上设有可通过叶片旋转实现开合的百叶窗式散热孔。
4.如权利要求1所述的一种电气控制柜，其特征在于: 所述柜体水平X轴方向的长为750-850mm，与所述X轴同一水平面的垂直于所述X轴的Y轴方向的宽为500-650mm、竖直Z轴方向的高为1950_2050mm。
5.如权利要求1所述的一种电气控制柜，其特征在于: 所述通讯装置包括竖直Z轴方向平行设置的通讯控制器和以太网交换机，所述通讯控制器分别与所述PLC控制装置和所述以太网交换机连接。
6.如权利要求1所述的一种电气控制柜，其特征在于: 所述PLC控制装置包括同一高度X轴方向设置的PLC逻辑控制器和24V供电电源，所述供电电源分别与所述中间继电器和所述PLC逻辑控制器连接。
7.如权利要求2所述的一种电气控制柜，其特征在于: 所述状态指示灯包括同一高度X轴方向等距离镶嵌在所述柜门上的电源状态指示灯、待机状态指示灯、试验状态指示灯和故障状态指示灯；所述电源状态指示灯、所述待机状态指示灯、所述试验状态指示灯和所述故障状态指示灯分别通过凤凰端子与所述PLC逻辑控制器连接。
8.如权利要求2所述的一种电气控制柜，其特征在于: 所述电表包括同一高度X轴方向镶嵌在所述柜门上的电压表和电流表，空气开关分别与所述电流表和所述电压表相连，所述电流表与所述三相电流压板相连。
9.如权利要求2所述的一种电气控制柜，其特征在于: 所述开关按钮包括同一高度X轴方向等距离镶嵌在所述柜门上的的启动/停止按钮、暂停按钮和调试/试验按钮；所述启动/停止按钮、所述暂停按钮以及所述调试/试验按钮分别通过凤凰端子与所述PLC逻辑控制器连接。
【文档编号】H02B1/26GK204067908SQ201420466828
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】华光辉, 俞斌, 孔爱良, 王德顺, 张海宁, 孟可风, 赵上林, 刘欢, 张新龙, 姬联涛, 李春来, 杨波, 杨军, 郭智, 杨立滨 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网青海省电力公司电力科学研究院, 国网河南省电力公司