CN113347842A - 一种风力发电机组机舱控制柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组机舱控制柜，包括，机舱柜体，包括容置柜和柜门，所述容置柜内有容置空间放置主控模块；所述主控模块包括控制单元、保护部件、电源单元、防雷单元、通讯单元、监控单元和安全链继电器，所述主控模块之间各部件间以接线插排为中转进行接线；本发明中接线插排便于快速对设备进行接线，且使布线工整。

Description

一种风力发电机组机舱控制柜

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是一种风力发电机组机舱控制柜。

背景技术

风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。

风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。

世界气象组织估计全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，相当于10800亿吨标准煤产生的能量，约是全世界目前能源消费量的100倍。

风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带，如美国的加利福尼亚州沿岸和北欧一些国家，中国的东南沿海、内蒙古、新疆和甘肃一带风能资源也很丰富。

风力发电是指利用风力发电机组直接将风能转化为电能的发电方式。在风能的各种利用形式中，风力发电是风能利用的主要形式，也是目前可再生能源中技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。

目前，已经开发的风能仅占全球风能资源微不足道的小部分。如果50％的风能资源被利用，则可满足世界电力需求。就我国而言，风力资源列世界第三，排在俄罗斯和美国之后。根据最新风能资源评估，全国陆地可利用风能资源3亿千瓦，加上近岸海域可利用风能资源，共计约10亿千瓦。

风力发电机是集空气动力、电机制造、液压传动和计算机自动控制为一体的综合性技术。大致由以下几个子系统组成：桨叶、增速齿轮箱、发电机、塔架控制设备、电缆、地面支撑设备、各子系统连接设备。

风电机组是风电系统的最主要的部分。机组占风电场初始投资的比例非常大，一般为60％-70％。这也是国家强调尽快使得风电机组国产化的原因。

在控制系统和保护系统方面广泛用电子技术和自动化及计算机技术不仅可以有效地改善并提高风力发电总体设计能力和水平，而且对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。

风电场的电控系统作为核心技术的重要部分，统称为风力机组的“心脏”。风电场全场控制系统研究包括基于风电机组的自动控制系统、风场中央监控系统以及风电场全场设备信息运维管理系统。

而风电场的电控系统中的机舱控制柜起到了大脑控制中枢的作用，而通常配电柜中线材多且咋，接线复杂耗时，且不美观，因此需要设计一款便于接线的机舱控制柜。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的技术问题是现有设备接线过于繁琐的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种风力发电机组机舱控制柜，包括，

机舱柜体，包括容置柜和柜门，所述容置柜内有容置空间放置主控模块；

所述主控模块包括控制单元、保护部件、电源单元、防雷单元、通讯单元、监控单元和安全链继电器，所述主控模块之间各部件间以接线插排为中转进行接线。

作为本发明所述风力发电机组机舱控制柜的一种优选方案，其中：所述容置柜内设置有电源放置区、保护器件放置区和主存区，所述电源单元设置于所述电源放置区，所述防雷单元和保护部件设置于所述保护器件放置区，其余部件设置于所述主存区中并通过接线插排进行中转接线。

作为本发明所述风力发电机组机舱控制柜的一种优选方案，其中：所述主存区包括交替设置的存放槽和搭线架，所述接线插排，控制单元和通讯单元、监控单元设置于存放槽中，所述接线插排设置于搭线架上。

作为本发明所述风力发电机组机舱控制柜的一种优选方案，其中：所述接线插排包括压合槽、插线孔和压合件，所述插线孔设置于所述压合槽底部，所述压合件设置于所述压合件中。

作为本发明所述风力发电机组机舱控制柜的一种优选方案，其中：所述压合槽侧壁设置有嵌槽，所述压合件侧面设置有侧边块，所述侧边块设置于所述嵌槽中。

作为本发明所述风力发电机组机舱控制柜的一种优选方案，其中：所述压合槽两侧对称设置有第一内收槽和第二内收槽，所述第一内收槽中设置有第一挡板，所述第一挡板与所述第一内收槽内壁通过第一弹簧连接；

所述第二内收槽中设置有第二挡板，所述第二挡板与所述第二内收槽内壁通过第二弹簧连接。

作为本发明所述风力发电机组机舱控制柜的一种优选方案，其中：所述压合件一端设置有续板，所述压合件和所述续板外侧面均设置有防滑层。

作为本发明所述风力发电机组机舱控制柜的一种优选方案，其中：所述第一挡板上设置有第一立柱，所述第二挡板上设置有第二立柱，所述第一立柱和第二立柱错开设置。

作为本发明所述风力发电机组机舱控制柜的一种优选方案，其中：所述压合槽侧面对应第一内收槽处设置有第一退让槽，压合槽侧面对应第二内收槽处设置有第二退让槽。

作为本发明所述风力发电机组机舱控制柜的一种优选方案，其中：所述压合件下方设置有第一半圆槽，所述第一半圆槽底面为弧面；

所述压合槽底面设置有第二半圆槽，所述第二半圆槽轴线与所述插线孔轴线垂直，所述第二半圆槽与所述插线孔相通。

本发明的有益效果：本发明中接线插排便于快速对设备进行接线，且使布线工整。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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。其中：

图1为本发明提供的一种实施例所述的风力发电机组机舱控制柜得整体结构示意图；

图2为本发明提供的一种实施例所述的风力发电机组机舱控制柜中主控模块的线路连接结构示意图；

图3为本发明提供的一种实施例所述的风力发电机组机舱控制柜中图1中A处放大图；

图4为本发明提供的一种实施例所述的风力发电机组机舱控制柜中插线孔中接上线材的结构示意图；

图5为本发明提供的一种实施例所述的风力发电机组机舱控制柜中压合件的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

再其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1～5，本实施例提供了一种风力发电机组机舱控制柜，包括，

机舱柜体100，包括容置柜101和柜门102，容置柜101内有容置空间放置主控模块200；

主控模块200包括控制单元201、保护部件202、电源单元203、防雷单元204、通讯单元205、监控单元206和安全链继电器207，主控模块200之间各部件间以接线插排300为中转进行接线。

主控系统硬件的核心在于控制单元201，控制单元201为自主可控可编程控制器(PLC)，控制器主要有CPU模块、通信模块、I/O模块、AI模块、RTD模块、电源模块、总线模块等组成，PLC的组成为现有成熟技术，故不再赘述。

控制单元201的运行需要一些必不可少的低压部件，低压部件包括隔离开关(如Tmax隔离开关)、电涌保护器(如OVA电涌保护器)、断路器(如S200断路器)等保护部件202，也包括进行供电的电源单元203、与塔底柜以及远程控制柜进行通讯的通讯单元205以及对机舱运行及监控的监控单元206，监控单元206包括温度监视继电器(如CM-YCN)、信号转换器(如CC模拟信号转换器)等，温度监视继电器可通过各类传感器对机舱内运行的部件如变桨系统的温度进行测量、监控以及显示；信号转换器其作用是对信号进行放大、转换和隔离，可以测量各类模拟信号，确保设备的过程处理安全可靠。

防雷单元204为雷电保护器，如DEHN雷电保护器，其正常显示为绿色，一旦除发就变为红色。

安全链继电器207为安全系统的执行部件，应说明的是，在风力发电系统中除了控制单元201及其辅助部件组成的控制系统外，还需要有安全系统，由于控制系统故障或者由于风机内部或外部设备故障，或者一个危险事件的影响，风机不能保持在它的正常运行范围限制内。此时，安全系统应被启动，安全系统应维持风机在一个安全的状态，安全系统的启动阈值应设置合理，确保机组运行不超过其设计极限值。且安全系统高于控制系统，控制系统对风力发呆呢设备的转速、发电功率、风速、风向、电网故障、发电机温度等进行监控，安全系统对安全链动作转速、安全链动作功率、供电短路、震动、扭揽以及控制系统失效等情况做出动作。

安全系统有其独立的安全CPU，用于对采集的信号处理并应对紧急情况，其连接保护部件202与安全链继电器207，应说明的是，保护部件202、电源单元203、防雷单元204、通讯单元205、监控单元206和安全链继电器207与控制单元201连接。

应说明的是，柜门外侧还设置有触摸屏用于人机交互，对设备运行状态及进行监测以及控制。

容置柜101内设置有电源放置区101a、保护器件放置区101b和主存区101c，电源单元203设置于电源放置区101a，防雷单元204和保护部件202设置于保护器件放置区101b，其余部件设置于主存区101c中并通过接线插排300进行中转接线。

主存区101c包括交替设置的存放槽101d和搭线架101e，接线插排300，控制单元201和通讯单元205、监控单元206设置于存放槽101d中，接线插排300设置于搭线架101e上。

接线插排300包括压合槽301、插线孔302和压合件303，插线孔302设置于压合槽301底部，压合件303设置于压合件303中。

应说明的是，接线孔301内设置有金属片进行导电，线材插入接线孔301中与金属片保持接触即可实现连接。

压合槽301侧壁设置有嵌槽301a，压合件303侧面设置有侧边块303a，侧边块303a设置于嵌槽301a中。

压合件303为与压合槽形状配合的方形块，压合块303可在压合槽301内移动，嵌槽301a与侧边块303a的配合起对压合件303的限位作用。

压合槽301两侧对称设置有第一内收槽301b和第二内收槽301c，第一内收槽301b中设置有第一挡板301d，第一挡板301d与第一内收槽301b内壁通过第一弹簧301f连接；

第二内收槽301c中设置有第二挡板301e，第二挡板301e与第二内收槽301c内壁通过第二弹簧301g连接。

压合件303一端设置有续板303b，压合件303和续板303b外侧面均设置有防滑层303c。

续板303b用于对与第一挡板301d对应位置的压合槽301部分进行遮挡，防滑层303c便于推动压合件303移动。

应说明的是，续板303b与侧边块303a位置不对应，同时第一内收槽301b和嵌槽301a沿压合槽301长度方向设置。

第一挡板301d上设置有第一立柱301d-1，第二挡板301e上设置有第二立柱301e-1，第一立柱301d-1和第二立柱301e-1错开设置。

第一立柱301d-1和第二立柱301e-1分别用于对第一挡板301d和第二挡板301e进行手动控制，在图四中错开设置的第一立柱301d-1和第二立柱301e-1方便了对第一挡板301d和第二挡板301e分别控制，如按图中箭头所指分别对第一立柱301d-1和第二立柱301e-1施力即可使第一挡板301d和第二挡板301e分别回到第一内收槽301b和第二内收槽301c中。

压合槽301侧面对应第一内收槽301b处设置有第一退让槽301b-1，压合槽301侧面对应第二内收槽301c处设置有第二退让槽301c-1。

压合件303下方设置有第一半圆槽303e，第一半圆槽303e底面为弧面303f；

压合槽301底面设置有第二半圆槽301h，第二半圆槽301h轴线与插线孔302轴线垂直，第二半圆槽301h与插线孔302相通。

初始状态下，在第一弹簧301f和第二弹簧301g作用下，第一挡板301d和第二挡板301e有向一起靠拢的趋势，续板303b对应处于第一挡板301d和第二挡板301e中间，不让第一挡板301d和第二挡板301e靠拢。

应说明的是，此时压合件303不挡在插接孔302上，此时第一弹簧301f和第二弹簧301g被压缩，第一立柱301d-1处于第一退让槽301b-1中，第二立柱301e-1处于第二退让槽301c-1中，第一退让槽301b-1和第二退让槽301c-1的设置时为了让第一挡板301d和第二挡板301e向压合槽301两侧边收纳，不挡在压合件303的移动路径上。

接线时，将线材一端插入接线孔302中，使线材到电部分与插接孔302中的金属导体接触，此时线材使直的，设置于接线孔302中，此时将压合件303向插接孔302上方位置移动，当压合件303接触到线材时，线材接触到弧面303f并被压弯，同时被压进第一半圆槽303e和第二半圆槽301h中，使线材保持弯折状态，接着再对另一端接线，将另一端接在断路器等部件上。此结构的设计在于，寻常接线尤其在接线数量多的控制柜中，线材接线要求保持平直，即美观又整洁，也便于检查，因此在接线时需要线材在接线处弯折，本发明的接线插排可在接线过程通过压合件303使线材弯折，同时压合件303使线材303一部分处于插接孔302中保持电性连接，另一部分90°弯折处于第一半圆槽303e和第二半圆槽301h中，对线材固定。

在推出压合件303的同时，第一挡板301d和第二挡板301e在第一弹簧301f和第二弹簧301g作用下向一起靠拢并接触，第一挡板301d和第二挡板301e处于原续板303b所处位置，第一挡板301d和第二挡板301e阻止了压合板303回到初始位置，使压合板303保持将线材压合在第一半圆槽303e和第二半圆槽301h中的状态，实现快速接线。

应说明的是，接线插排303上设置了多个压合槽301和接线孔302的连接结构，多个压合槽301侧面均设置有第一内收槽301b和第二内收槽301c，由于第一内收槽301b和第二内收槽301c的存在使相邻的压合槽301之间需保持一定距离，较佳的，相邻设置的压合槽301侧面所设置的第一内收槽301b和第二内收槽301c位置不对应，即可使多个压合槽301保持较近距离，不影响实用。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种风力发电机组机舱控制柜，其特征在于：包括，

机舱柜体(100)，包括容置柜(101)和柜门(102)，所述容置柜(101)内有容置空间放置主控模块(200)；

所述主控模块(200)包括控制单元(201)、保护部件(202)、电源单元(203)、防雷单元(204)、通讯单元(205)、监控单元(206)和安全链继电器(207)，所述主控模块(200)之间各部件间以接线插排(300)为中转进行接线。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组机舱控制柜，其特征在于：所述容置柜(101)内设置有电源放置区(101a)、保护器件放置区(101b)和主存区(101c)，所述电源单元(203)设置于所述电源放置区(101a)，所述防雷单元(204)和保护部件(202)设置于所述保护器件放置区(101b)，其余部件设置于所述主存区(101c)中并通过接线插排(300)进行中转接线。

3.根据权利要求1或2所述的风力发电机组机舱控制柜，其特征在于：所述主存区(101c)包括交替设置的存放槽(101d)和搭线架(101e)，所述接线插排(300)，控制单元(201)和通讯单元(205)、监控单元(206)设置于存放槽(101d)中，所述接线插排(300)设置于搭线架(101e)上。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组机舱控制柜，其特征在于：所述接线插排(300)包括压合槽(301)、插线孔(302)和压合件(303)，所述插线孔(302)设置于所述压合槽(301)底部，所述压合件(303)设置于所述压合件(303)中。

5.根据权利要求4所述的风力发电机组机舱控制柜，其特征在于：所述压合槽(301)侧壁设置有嵌槽(301a)，所述压合件(303)侧面设置有侧边块(303a)，所述侧边块(303a)设置于所述嵌槽(301a)中。

6.根据权利要求5所述的风力发电机组机舱控制柜，其特征在于：所述压合槽(301)两侧对称设置有第一内收槽(301b)和第二内收槽(301c)，所述第一内收槽(301b)中设置有第一挡板(301d)，所述第一挡板(301d)与所述第一内收槽(301b)内壁通过第一弹簧(301f)连接；

所述第二内收槽(301c)中设置有第二挡板(301e)，所述第二挡板(301e)与所述第二内收槽(301c)内壁通过第二弹簧(301g)连接。

7.根据权利要求4～6任一所述的风力发电机组机舱控制柜，其特征在于：所述压合件(303)一端设置有续板(303b)，所述压合件(303)和所述续板(303b)外侧面均设置有防滑层(303c)。

8.根据权利要求7所述的风力发电机组机舱控制柜，其特征在于：所述第一挡板(301d)上设置有第一立柱(301d-1)，所述第二挡板(301e)上设置有第二立柱(301e-1)，所述第一立柱(301d-1)和第二立柱(301e-1)错开设置。

9.根据权利要求8所述的风力发电机组机舱控制柜，其特征在于：所述压合槽(301)侧面对应第一内收槽(301b)处设置有第一退让槽(301b-1)，压合槽(301)侧面对应第二内收槽(301c)处设置有第二退让槽(301c-1)。

10.根据权利要求8或9所述的风力发电机组机舱控制柜，其特征在于：所述压合件(303)下方设置有第一半圆槽(303e)，所述第一半圆槽(303e)底面为弧面(303f)；

所述压合槽(301)底面设置有第二半圆槽(301h)，所述第二半圆槽(301h)轴线与所述插线孔(302)轴线垂直，所述第二半圆槽(301h)与所述插线孔(302)相通。

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