CN102566557B - 一种超级电容监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超级电容监控系统应用于监控风力发电机组，与上位机、硬件逻辑电路、超级电容模组、PT100探头、变桨电机编码器相互连接并通信，该超级电容监控系统包括：一处理器模块、一24路开关输入量模块、一8路PT100温度采集模块及一超级电容电压监视模块。本发明一种超级电容监控系统因可有效地替换通用PLC监控系统对各监测点的温度、超级电容模组的电压、变桨电机的转速、各监测的逻辑状态的监测功能并达到现有风力发电机组对超级电容模块的监控需求，且本发明超级电容监控系统占用空间小，成本低于通用PLC监控系统的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种超级电容监控系统，尤其涉及一种应用于风力发电机组的超级电容监控系统。
背景技术
在大型风机的变桨系统中，由于超级电容具备充电时间短、使用温度范围宽、寿命长、会产生爆炸性气体等优势，在今后超级电容将逐步替换传统的铅酸电池作为变桨系统的后备电源。而在应用超级电容的直流变桨系统中，目前使用通用PLC作为监控系统，虽然可有效地实现对风力发电机组用超级电容模块进行监控，但通用PLC监控系统因自身成本较高、且在实际应用中接口利用率低，同时安装空间占用较大。
针对现有的技术问题存在的诸多问题，有必要开发出一种成本较低、接口利用率高、占用安装空间小的专用远程超级电容远程监控系统，且该系统可有效地满足风机变桨系统对超级电容的监控的需求。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷，提供一种占用空间小，成本低的一种超级电容监控系统。
为实现上述目的，本发明提供的一种超级电容监控系统应用于监控风力发电机组，与上位机、硬件逻辑电路、超级电容模组、PT100探头、变桨电机编码器相互连接并通信，该超级电容监控系统包括：一处理器模块、一24路开关输入量模块、一8路PT100温度采集模块及一超级电容电压监视模块；所述超级电容电压监视模块用于监测风力发电机组的超级电容模块的电压数据并将获得的电压数据传送给处理器模块；所述8路PT100温度收集模块用于获得PT100探头采集的各监测点的温度数据并将获得的温度数据传送给处理器模块；所述24路开关量输入模块用于获得风力发电机组各待监测器件逻辑状态数据并件获得的逻辑状态数据传送给处理器模块；所述处理器模块用于：对所述变桨电机编码器送入的变桨电机的转速脉冲进行捕捉和转速计算，处理后将转速频率以及是否在正常范围内的信号反馈给风力发电机组变桨系统PLC，对所述8路PT100温度采集模块送入的各温度监测数据进行处理判断，处理判断后将相应的温度值以及温度是否异常的信号反馈给风力发电机组变桨系统PLC，对所述超级电容电压监视模块监测到的超级电容模组的电压数据进行处理判断，处理判断后将超级电容模组的电压以及电压是否异常的信号反馈给风力发电机组变桨系统PLC。
综上所述，本发明一种超级电容监控系统因可有效地替换通用PLC监控系统对各监测点的温度、超级电容模组的电压、变桨电机的转速、各监测的逻辑状态的监测功能并达到现有风力发电机组对超级电容模块的监控需求，且本发明超级电容监控系统占用空间小，成本低于通用PLC监控系统的成本。
附图说明
图1为包含本发明一种超级电容监控系统的一个桨叶拓扑结构示意图。
图2为本发明一种超级电容监控系统的处理器模块的内部结构示意图。
图3为包含本发明一种超级电容监控系统的三桨叶结构风力发电机组应用的拓扑结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1、图2及图3，本发明一种超级电容监控系统100主要应用于监控具有三桨叶结构的风力发电机组（图中未示）。在其他实施例中，本发明超级电容监控系统100也可用于监控其他桨叶结构的风力发电机组。所述超级电容监控系统100安装于风力发电机组的上位机与被监控对象之间。
请续参阅图1及图2，本发明一种超级电容监控系统100与上位机200、硬件逻辑电路300、超级电容模组400、PT100探头500、变桨电机编码器700相互连接并通信，籍以实现超级电容监控系统100与上述外部各功能模块的数据及命令交换。
在本具体实施例中，与本发明超级电容监控系统100相关的硬件逻辑电路300为风力发电机组的安全链。
本发明一种超级电容监控系统100包括：一处理器模块1、一24路开关输入量模块2、一8路PT100温度采集模块3及一超级电容电压监视模块4。
所述处理器模块1进一步包括一微处理器11、至少两硬件报警继电器12、至少一上位机通讯接口13、至少一下位机通讯接口14、一频率捕获端口15、一通用IO口16、一配置记忆体17、若干浪涌保护器18及一内部供电转换系统19。
所述内部供电转换系统19用于将由外部供电系统（图中未示）提供给的24V的直流电转换为5V的直流电并提供给处理器器模块1。
所述处理器模块1通过所述上位机通讯接口13与上位机200通信；所述处理器模块1通过下位机通讯接口14、数据总线（图中未标示）与所述24路开关输入量模块2、8路PT100温度采集模块3及超级电容电压监视模块4实现相互之间的通信。在本具体实施例中，下位机为24路开关量输入模块2、8路PT100温度采集模块3及超级电容电压监控模块4。在其他实施例中，下位机可以是所述24路开关量输入模块2、8路PT100温度采集模块3及超级电容电压监控模块4中的一种或者两种。
所述上位机200为变桨系统的PLC或者工控机。
在本具体实施例中，所述上位机通讯接口13与下位机通讯接口14均采用抗干扰能力较强的RS485接口，并配以MODBUS-RTU协议，以保证各器件相互组网，通讯正常。
所述微处理器11通过频率捕获端口15、通用IO口16以实现与变桨电机编码器700的相互通信并监测变桨电机（图中未示）的转速状况。具体的，所述微处理器11可通过频率捕获端口15对变桨电机编码器700获得的变桨电机运转时的切换频率进行采集并计算出变桨电机的转速；所述微处理器11可以通过IO口侦测一路DI信号，所述DI信号可用于监视其他开关设备是否关闭正常。
在本具体实施例中，为保护超级电容监控系统100内各用电器件免遭雷电电磁或操作过电压破坏，该超级电容监控系统100安装有四个浪涌保护器。具体的，所述其中一浪涌保护器18装设在上位机通讯接口13与上位机200之间；其中一浪涌保护器18装设在下位机通讯接口14与下位机之间；其中一浪涌保护器18装设在频率捕获端口15、通用IO口16与变桨电机编码器700之间；其中一浪涌保护器18装设在内部供电转换系统19与外部供电系统（图中未示）之间。
所述硬件报警继电器12与硬件逻辑电路300相互连接，且所述硬件报警继电器可用于直接控制硬件逻辑电路300或者作为开关而控制其他电路的通断。
所述超级电容电压监视模块4用于监测风力发电机组的超级电容模块400的电压数据并将获得的电压数据通过下位机通讯接口传送给所述处理器模块1的微处理器11。
所述8路PT100温度收集模块3用于获得PT100探头500采集的各监测点的温度数据并将获得的温度数据通过下位机通讯接口14传送给所述处理器模块1的微处理器11。所述8路PT100温度采集模块3至多可同时获取8路不同监测点的温度数据。在本具体实施例中，8路PT100温度采集模块3获取的是PT100探头采集的电机转子、电机定子、风力发电机组机舱内、风力发电机组机舱外、变桨系统柜内、变桨系统柜外、超级电容模块及充电器的八项温度数据。
所述24路开关量输入模块2用于获得风力发电机组各待监测器件的逻辑状态数据并件获得的逻辑状态数据通过下位机通讯接口14传送给所述处理器模块1的微处理器11。所述24路开关量输入模块2至多可同时获取24路不同待监测器件的逻辑状态数据。
所述配置记忆体10用于用户写入初始的参数数据。
所述处理器模块1的微处理器11用于：对所述变桨电机编码器700送入的变桨电机的转速脉冲进行捕捉和转速计算，处理后将转速频率以及是否在正常范围内的信号反馈给风力发电机组变桨系统PLC；对所述8路PT100温度采集模块3送入的各温度监测数据进行处理判断，处理判断后将相应的温度值以及温度是否异常的信号反馈给风力发电机组变桨系统PLC；对所述超级电容电压监视模块4监测到的超级电容模组400的电压数据进行处理判断，处理判断后将超级电容模组的电压以及电压是否异常的信号反馈给风力发电机组变桨系统PLC；控制两硬件报警继电器的通断来直接达到开关风力发电机组安全链，籍而保证风力发电机组的安全正常运行。
综上所述，本发明一种超级电容监控系统100因可有效地替换通用PLC监控系统对各监测点的温度、超级电容模组400的电压、变桨电机的转速、各监测的逻辑状态的监测功能并达到现有风力发电机组对超级电容模块400的监控需求，且本发明超级电容监控系统100占用空间小，成本低于通用PLC监控系统的成本。
以上所述的技术方案仅为本发明一种超级电容监控系统100的较佳实施例，任何在本发明一种超级电容监控系统100基础上所作的等效变换或替换都包含在本专利的权利要求。的范围之内
Claims (12)
1.一种超级电容监控系统，应用于监控风力发电机组，与上位机、硬件逻辑电路、超级电容模组、PT100探头、变桨电机编码器相互连接并通信，该超级电容监控系统包括：一处理器模块、一24路开关 量输入模块、一8路PT100温度采集模块及一超级电容电压监视模块；
所述超级电容电压监视模块用于监测风力发电机组的超级电容模块的电压数据并将获得的电压数据传送给处理器模块；
所述8路PT100温度 采集模块用于获得PT100探头采集的各监测点的温度数据并将获得的温度数据传送给处理器模块；
所述24路开关量输入模块用于获得风力发电机组各待监测器件逻辑状态数据并 将获得的逻辑状态数据传送给处理器模块；
所述处理器模块用于:对所述变桨电机编码器送入的变桨电机的转速脉冲进行捕捉和转速计算，处理后将转速频率以及是否在正常范围内的信号反馈给风力发电机组变桨系统PLC；对所述8路PT100温度采集模块送入的各温度监测数据进行处理判断，处理判断后将相应的温度值以及温度是否异常的信号反馈给风力发电机组变桨系统PLC；对所述超级电容电压监视模块监测到的超级电容模组的电压数据进行处理判断，处理判断后将超级电容模组的电压以及电压是否异常的信号反馈给风力发电机组变桨系统PLC。
2.根据权利要求1所述的超级电容监控系统，其特征在于：8路PT100温度采集模块至多可同时获取8路不同监测点的温度数据。
3.根据权利要求1所述的超级电容监控系统，其特征在于：所述24路开关量输入模块至多可同时获取24路不同待监测器件的逻辑状态数据。
4.根据权利要求1所述的超级电容监控系统，其特征在于：所述处理器模块进一步包括一微处理器、至少两硬件报警继电器、至少一上位机通讯接口、至少一下位机通讯接口、一频率捕获端口、一通用IO口、一配置记忆体、若干浪涌保护器及一内部供电转换系统。
5.根据权利要求4所述的超级电容监控系统，其特征在于：所述内部供电转换系统用于将由外部供电系统提供给的24V的直流电转换为5V的直流电并提供给处理器模块。
6.根据权利要求5所述的超级电容监控系统，其特征在于：处理器模块通过所述上位机通讯接口与上位机通信，所述处理器模块通过下位机通讯接口、数据总线与所述24路开关输入量模块、8路PT100温度采集模块及超级电容电压监视模块实现相互之间的通信。
7.根据权利要求5所述的超级电容监控系统，其特征在于：上位机通讯接口与下位机通讯接口均采用抗干扰能力较强的RS485接口，并配以MODBUS-RTU协议。
8.根据权利要求5所述的超级电容监控系统，其特征在于：配置记忆体用于用户写入初始的参数数据。
9.根据权利要求5所述的超级电容监控系统，其特征在于：其中一浪涌保护器装设在上位机通讯接口与上位机之间；其中一浪涌保护器装设在下位机通讯接口与下位机之间；其中一浪涌保护器装设在频率捕获端口、通用IO口与变桨电机编码器之间；其中一浪涌保护器装设在内部供电转换系统与外部供电系统之间。
10.根据权利要求5所述的超级电容监控系统，其特征在于：硬件报警继电器与硬件逻辑电路相互连接，且所述硬件报警继电器可用于直接控制硬件逻辑电路或者作为开关而控制其他电路的通断。
11.根据权利要求5所述的超级电容监控系统，其特征在于：微处理器通过频率捕获端口、通用IO口以实现与变桨电机编码器的相互通信并监测变桨电机的转速状况。
12.根据权利要求5所述的超级电容监控系统，其特征在于：所述微处理器可通过频率捕获端口对变桨电机编码器获得的变桨电机运转时的切换频率进行采集并计算出变桨电机的转速；所述微处理器可通过IO口侦测一路DI信号。
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