光伏箱变测控装置的制作方法

本实用新型涉及光伏箱变控制技术领域，特别涉及一种光伏箱变测控装置。

背景技术：

随着风电行业的快速发展，目前35KV箱变的非智能化已经成为影响风电场自动化进程的最大阻碍，箱变内的各种信息无法实时上传至中控室，使箱变成为了风电场的监控盲区，从而给风电场的安全生产与日常维护带来了极大的不便，尤其是对设备和人身安全的隐患。寻找一种能实现对光伏箱变或风电箱变的远程管理和自动化监控，及满足光伏电站或风电场的“无人值班，少人值守”的运行管理模式的箱变装置势在必行。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型中披露了一种光伏箱变测控装置，本实用新型的技术方案是这样实施的：

一种光伏箱变测控装置，其包括：

处理模块以及分别与处理模块连接的重瓦斯跳闸模块、轻瓦斯告警模块、过温告警模块、过温跳闸模块、油位告警模块、SF₆气压告警模块。

优选地，重瓦斯跳闸模块包括：第一瓦斯探测器和第一跳闸开关。

第一瓦斯探测器用于获取瓦斯浓度数据，并将该瓦斯浓度数据传输至处理模块；处理模块将该瓦斯浓度数据与储存的瓦斯跳闸阈值相比较，若判断出瓦斯浓度数据大于瓦斯跳闸阈值，则生成第一跳闸指令，并将该第一跳闸指令输送至第一跳闸开关；第一跳闸开关在接收到第一跳闸指令后启动跳闸动作。

优选地，轻瓦斯告警模块包括：第二瓦斯探测器和第一告警元件。

第二瓦斯探测器用于获取瓦斯浓度数据，并将该瓦斯浓度数据传输至处理模块；处理模块将该瓦斯浓度数据与储存的瓦斯跳闸阈值和瓦斯告警阈值相比较，若判断出瓦斯浓度数据小于瓦斯跳闸阈值并且大于瓦斯告警阈值，则生成第一告警指令，并将该第一告警指令输送至第一告警元件；第一告警元件在接收到第一告警指令后启动告警动作。

优选地，过温跳闸模块包括：第一温度探测器和第二跳闸开关。

第一温度探测器用于获取温度数据，并将该温度数据传输至处理模块；处理模块将该温度数据与储存的过温跳闸阈值相比较，若判断出温度数据大于过温跳闸阈值，则生成第二跳闸指令，并将该第二跳闸指令输送至第二跳闸开关；第二跳闸开关在接收到第二跳闸指令后启动跳闸动作。

优选地，过温告警模块包括：第二温度探测器和第二告警元件。

第二温度探测器用于获取温度数据，并将该温度数据传输至处理模块；处理模块将该温度数据与储存的过温跳闸阈值和过温告警阈值相比较，若判断出温度数据小于过温跳闸阈值并且大于过温告警阈值，则生成第二告警指令，并将该第二告警指令输送至第二告警元件；第二告警元件在接收到第二告警指令后启动告警动作。

优选地，油位告警模块包括：油位探测器和第三告警元件。

油位探测器用于获取油位数据，并将该油位数据传输至处理模块；处理模块将该油位数据与储存的油位告警阈值相比较，若判断出油位数据小于油位告警阈值，则生成第三告警指令，并将该第三告警指令输送至第三告警元件；第三告警元件在接收到第三告警指令后启动告警动作。

优选地，SF₆气压告警模块包括：SF₆气压探测器和第四告警元件。

SF₆气压探测器用于获取气压数据，并将该气压数据传输至处理模块；处理模块将该气压数据与储存的气压告警阈值相比较，若判断出气压数据小于气压告警阈值，则生成第四告警指令，并将该第四告警指令输送至第四告警元件；第四告警元件在接收到第四告警指令后启动告警动作。

优选地，光伏箱变测控装置的高度为120-150mm，宽度为220-234mm，长度为200-220mm。

优选地，光伏箱变测控装置的测量温度范围为光伏电场-40℃～70℃。

优选地，光伏箱变测控装置的额定直流数据：额定直流电压为110-220V，额定交流电压为85-265V，直流电压纹波系数不大于2％。

优选地，光伏箱变测控装置的额定交流数据：额定交流电流为1-5A，额定交流电压为 270-690V，额定频率为50Hz，交流电源波形为正弦波，畸变系数不大于2％。

优选地，光伏箱变测控装置的交流电流输入范围：施加1.2In后，该装置可持续工作。

优选地，光伏箱变测控装置的交流电压输入范围：施加1.2Un后，该装置可持续工作。

优选地，光伏箱变测控装置的功率不大于8W。

优选地，交流电压回路不大于0.5V/相。

优选地，交流电流回路不大于0.5A/相。

实施本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的光伏箱变测控装置具有过电流保护、零序电流保护、反时限保护、过电压保护、低电压保护、非电量保护和PT断线检测等保护功能。

2、本实用新型的光伏箱变测控装置可以准确地测量箱变的电流、电压和频率等相关电气参数。

3、本实用新型的光伏箱变测控装置内置规约转换模块，可以在底层物理接口和高层应用规约的各个层次上进行规约转换。

4、本实用新型的光伏箱变测控装置具有两对环网交换功能的光接口模块，其可以简单地实现多台主板服务器、中继器、集线器、终端机与多台终端机之间的互联。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一种实施例，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他的附图。

图1为本实用新型的光伏箱变测控装置的第一幅原理示意图。

图2为本实用新型的光伏箱变测控装置的结构示意图。

图3为本实用新型的光伏箱变测控装置的主变压器的结构示意图。

图4为本实用新型的光伏箱变测控装置的电流回路的原理示意图。

图5为本实用新型的光伏箱变测控装置的低压测量电压的结构示意图。

图6为本实用新型的光伏箱变测控装置的第二幅原理示意图。

图7为本实用新型的光伏箱变测控装置的第三幅原理示意图。

图8为本实用新型的光伏箱变测控装置的网络通信的结构示意图。

图9为本实用新型的光伏箱变测控装置的开入插件的第一幅结构示意图。

图10为本实用新型的光伏箱变测控装置的开入插件的第二幅结构示意图。

图11为本实用新型的光伏箱变测控装置的开出插件的结构示意图。

图12为本实用新型的光伏箱变测控装置的模拟量的结构示意图。

附图标记：

高度 a、宽度 b、长度 c。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在一种具体实施方式中，如图1所示，光伏箱变测控装置包括：处理模块以及分别与处理模块连接的重瓦斯跳闸模块、轻瓦斯告警模块、过温告警模块、过温跳闸模块、油位告警模块、SF₆气压告警模块。

本实用新型的光伏箱变测控装置的性能如下：

本实用新型的光伏箱变测控装置能够承受冲击电压，符合GB/T15145-2001的要求。

本实用新型的光伏箱变测控装置能承受IEC60255-22-1：1988(GB/T14598.13)规定的严酷等级为Ⅲ级的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波(第一个半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV)脉冲干扰试验。

本实用新型的光伏箱变测控装置能承受IEC60255-22-2：1996(GB/T14598.14)规定的严酷等级为Ⅳ级的静电放电干扰试验。

本实用新型的光伏箱变测控装置能承受IEC60255-22-3：1989(GB/T14598.9)规定的严酷等级为Ⅲ级的辐射电磁场干扰试验。

本实用新型的光伏箱变测控装置能承受IEC60255-22-4：1992(GB/T14598.10)规定的严酷等级为Ⅳ级的快速瞬变干扰试验。

本实用新型的光伏箱变测控装置能承受IEC60255-22-5：2002中规定的严酷等级不低于Ⅲ级的浪涌(雷击)干扰试验。

本实用新型的光伏箱变测控装置能承受IEC60255-22-6：2001中规定的严酷等级不低于Ⅲ级的射频场感应的传导抗干扰试验。

本实用新型的光伏箱变测控装置能承受IEC60255-22-7：2003中规定的严酷等级为A级的工频抗扰度试验，试验期间及试验后的产品的性能应符合该标准的规定。

本实用新型的光伏箱变测控装置能承受IEC61000-4-8：1993(GB/T17626.8)中规定的严酷等级不低于Ⅳ级的工频磁场抗干扰试验。

本实用新型的光伏箱变测控装置能承受IEC61000-4-9:1993(GB/T17626.9)中规定的严酷等级不低于Ⅳ级的脉冲磁场抗干扰试验。

本实用新型的光伏箱变测控装置能承受IEC61000-4-10:1993(GB/T17626.10)中规定的严酷等级不低于Ⅳ级的阻尼振荡磁场抗干扰试验。

本实用新型的光伏箱变测控装置能承受IEC61000-4-11:1994(GB/T17626.11)中规定的严酷等级不低于电压突降30％U_T、0.5s，电压中断100％U_T、100ms，电压变化40％U_T抗干扰试验。本实用新型的光伏箱变测控装置符合IEC61000-3-2：2001(GB/T17625.1)中A类谐波电流发射限值的规定。

本实用新型的光伏箱变测控装置符合IEC 61000-3-3：1994(GB/T17625.2)中电压波动与闪烁限制的规定。

本实用新型的光伏箱变测控装置符合IEC60255-25：2000(GB/T14598.16)中规定的电磁发射限值的规定。

本实用新型的光伏箱变测控装置的工作条件：该装置能承受严酷等级为Ⅰ级的振动响应、冲击响应检验；运输条件：该装置能承受严酷等级为Ⅰ级的振动耐久、冲击及碰撞检验。

在本实用新型的一种优选实施例中，重瓦斯跳闸模块包括：第一瓦斯探测器和第一跳闸开关。其中，第一瓦斯探测器用于获取瓦斯浓度数据，并将该瓦斯浓度数据传输至处理模块；处理模块将该瓦斯浓度数据与储存的瓦斯跳闸阈值相比较，若判断出瓦斯浓度数据大于瓦斯跳闸阈值，则生成第一跳闸指令，并将该第一跳闸指令输送至第一跳闸开关；第一跳闸开关在接收到第一跳闸指令后启动跳闸动作。

在本实用新型的一种优选实施例中，轻瓦斯告警模块包括：第二瓦斯探测器和第一告警元件。其中，第二瓦斯探测器用于获取瓦斯浓度数据，并将该瓦斯浓度数据传输至处理模块；处理模块将该瓦斯浓度数据与储存的瓦斯跳闸阈值和瓦斯告警阈值相比较，若判断出瓦斯浓度数据小于瓦斯跳闸阈值并且大于瓦斯告警阈值，则生成第一告警指令，并将该第一告警指令输送至第一告警元件；第一告警元件在接收到第一告警指令后启动告警动作。

实际上，第一瓦斯探测器对高浓度的瓦斯灵敏度高，第二瓦斯探测器对低浓度的瓦斯灵敏度高，于是高浓度、低浓度的瓦斯都能被准确探测到。

在本实用新型的一种优选实施例中，过温跳闸模块包括：第一温度探测器和第二跳闸开关。其中，第一温度探测器用于获取温度数据，并将该温度数据传输至处理模块；处理模块将该温度数据与储存的过温跳闸阈值相比较，若判断出温度数据大于过温跳闸阈值，则生成第二跳闸指令，并将该第二跳闸指令输送至第二跳闸开关；第二跳闸开关在接收到第二跳闸指令后启动跳闸动作。

在本实用新型的一种优选实施例中，过温告警模块包括：第二温度探测器和第二告警元件。其中，第二温度探测器用于获取温度数据，并将该温度数据传输至处理模块；处理模块将该温度数据与储存的过温跳闸阈值和过温告警阈值相比较，若判断出温度数据小于过温跳闸阈值并且大于过温告警阈值，则生成第二告警指令，并将该第二告警指令输送至第二告警元件；第二告警元件在接收到第二告警指令后启动告警动作。

实际上，第一温度探测器对高温灵敏度高，第二温度探测器对低温灵敏度高，于是高温、低温都能被准确探测到。

在本实用新型的一种优选实施例中，油位告警模块包括：油位探测器和第三告警元件。其中，油位探测器用于获取油位数据，并将该油位数据传输至处理模块；处理模块将该油位数据与储存的油位告警阈值相比较，若判断出油位数据小于油位告警阈值，则生成第三告警指令，并将该第三告警指令输送至第三告警元件；第三告警元件在接收到第三告警指令后启动告警动作。

在本实用新型的一种优选实施例中，SF₆气压告警模块包括：SF₆气压探测器和第四告警元件。其中，SF₆气压探测器用于获取气压数据，并将该气压数据传输至处理模块；处理模块将该气压数据与储存的气压告警阈值相比较，若判断出气压数据小于气压告警阈值，则生成第四告警指令，并将该第四告警指令输送至第四告警元件；第四告警元件在接收到第四告警指令后启动告警动作。

本实用新型的光伏箱变测控装置除了上述结构外，如图3至图12所示，还包括6个功能性辅助插件(模拟量插件、开入插件、开出插件、直流量插件、通讯插件和电源插件)、灯板和一个MMI板(人机接口板)，各插件基本功能如下：

1、模拟量插件：

本实用新型的光伏箱变测控装置的模拟量插件具备采集6个单相电压和6个单相电流的功能。

该模拟量插件采用嵌入式32位ARM处理器构成简捷高效的数据采集和处理系统。硬件具有两级看门狗，其保证装置在异常时能及时复位；完善的软硬件自检还能使装置在运行时保证可靠性；交流二次侧信号经隔离变换为小电流或小电压信号，经滤波调整后输入到A/D模块；该模拟量插件与MMI板通过CAN总线通讯，与上位管理机通过以太网通讯交换数据。故该模拟量插件构成整个装置功能的核心。

2.开入插件：

本实用新型的光伏箱变测控装置的开入插件包括22路遥信输入和6路开关量输入。其中， 22路遥信输入可采集负荷的开关位置、低压断路器位置信号、低压隔离开关熔断器组位置信号、小空开位置信号、熔断器熔断信号、箱变门开关信号等普通开关量信号；6路(220V)开关量输入可采集非电量告警、跳闸信号，可实现重瓦斯动作跳闸、轻瓦斯工作告警、SF₆气压异常告警、变压器高温告警、变压器超高温调招、变压器油位低告警等非电量保护功能。

3.开出插件：

本实用新型的光伏箱变测控装置还设置了12路开出的无源接点，接收来自MMI板或通讯板的命令，驱动相应的继电器工作，方便进行箱变的控制功能扩展，从而可对开关实现远程控分或控合操作。

4.直流量插件：

本实用新型的光伏箱变测控装置的直流量插件具有4路直流电流(4-20mA)、直流电压 (0-5V)和4路温度，从而方便了光伏电场的综自系统的监视。

5.通讯插件：

本实用新型的光伏箱变测控装置设置了3路RS485通信接口，一路作为B码对时专用，另外两路采用MODBUS通信规约，可以方便接入该装置的主控系统或升压站监控系统；同时该装置还可以选配设置两个光口，以组成自愈式环形光线以太网，采用IEC60870-5-103通信规约，保证了光伏电场在恶劣条件下的通信要求，从而使得整个通信网络可以方便地对箱变信息进行实时监控。

6.电源插件：

本实用新型的光伏箱变测控装置提供工作电源，具备失电告警功能。

7.灯板：

本实用新型的光伏箱变测控装置的灯板用来指示该装置的工作状态，包括：运行、告警、跳闸，该灯板与各功能插件以CAN通讯的方式相连接，用于对告警指令、跳闸指令进行显示。

8.手持MMI板(人机接口板)：

本实用新型的光伏箱变测控装置的手持MMI板配有便捷的输入键盘、液晶显示器和信息记录器，为用户提供了良好的操作界面；该手持MMI板与各功能插件以CAN通讯的方式相连接，接收测量数据、开关量数据及各种故障告警信息，以供用户浏览，同时用户还可以调整系统开入量的去抖时间、修改电压变比、电流变比、设置通讯地址、做遥控传动实验和系统时间等，从而增加了该装置使用的灵活性。液晶显示器采用全中文显示及菜单式人机交互，可实时显示各种运行状态及数据，使得信息详细、直观，以便操作、调试便捷。信息记录器可保存48个最近发生的动作记录，包括：告警信息记录、开关量变化记录、操作记录，以便查找信息。

在本实用新型的一种优选实施例中，如图2所示，光伏箱变测控装置的高度a为 120-150mm，宽度b为220-234mm，长度c为200-220mm，可以根据具体需要，选择相应的数值，在此不作特别限制。

在本实用新型的一种优选实施例中，光伏箱变测控装置的测量温度范围为光伏电场 -40℃～70℃；光伏箱变测控装置的额定直流数据：额定直流电压为110-220V，额定交流电压为85-265V，直流电压纹波系数不大于2％，电压波动为额定电压的80-110％。

光伏箱变测控装置的额定交流数据：额定交流电流为1-5A，额定交流电压为270-690V，额定频率为50Hz，允许偏差为±0.5％，交流电源波形为正弦波，畸变系数不大于2％。

在本实用新型的一种优选实施例中，光伏箱变测控装置的交流电流输入范围：施加1.2In 后，该装置可持续工作；光伏箱变测控装置的交流电压输入范围：施加1.2Un后，该装置可持续工作。

在本实用新型的一种优选实施例中，光伏箱变测控装置的功率不大于8W；交流电压回路不大于0.5V/相；交流电流回路不大于0.5A/相，可以根据需要，选用合适的数值，在此不作特别限制。

需要指出的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。