CN204349588U - 光伏箱变智能监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种光伏箱变智能监控系统，所述光伏箱变包括变压器，包括监控主机、通讯管理模块、双环自愈光纤模块和数据采集模块，所述通讯管理模块具有多个上行网络接口和多个串行接口，所述双环自愈光纤模块包括多个以太网接口、主环和备环，所述以太网接口用于与所述监控主机和上行网络接口连接，这种光伏箱变智能监控系统采用测控、保护、通讯一体化设计思路，简化了整个光伏发电单元的接线，减小了工程调试以及后期维护的工作量，降低了光伏电站的投资成本，而且双环自愈光纤模块主环断后或者某几台装置故障时，不会影响系统通讯。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏箱变智能监控系统。
背景技术
光伏发电就是将太阳能组件产生的直流电送入箱变中，箱变（箱型变电站）主要包括直流汇流箱、直流配电柜、逆变器、变压器和交流配电柜，送入箱变的直流电首先通过汇流箱流入400V直流配电柜，多路汇总后进入逆变器的直流输入端，将直流电转变成交流电，交流电通过逆变器的交流输出端流入交流配电柜中，最后经变压器升压成10kV或者35kV后接入电网。
目前大多数对光伏箱变的监控系统的投资成本大，布线复杂，不利于故障的排查，而且光伏箱变的安装位置分散，一旦用于传输数据的主干光纤网断线后，断点之后的通讯都会中断，无法对箱变进行实时全面监控。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种光伏箱变智能监控系统来解决上述问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光伏箱变智能监控系统，所述光伏箱变包括变压器，包括监控主机、通讯管理模块、双环自愈光纤模块和数据采集模块，所述通讯管理模块具有多个上行网络接口和多个串行接口，所述双环自愈光纤模块包括多个以太网接口、主环和备环，所述以太网接口用于与所述监控主机和上行网络接口连接，所述多个串行接口用于与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块用于采集所述变压器的低压侧的三相电压和三相电流以及用于采集所述变压器的高压侧的三相电压和三相电流。
具体的，所述通讯管理模块用于将采集的所述变压器的低压侧的三相电压和三相电流以及高压侧的三相电压和三相电流转换成数字信号并且上传至所述监控系统。
作为优选，所述通讯管理模块用于对所述数字信号进行运算，得到所述变压器的低压侧和高压侧的电压、电流、功率、功率因数、电度和频率。
所述变压器连接有差动继电器，作为优选，还包括用于控制所述差动继电器突变启动元件和过流起动元件，所述通讯管理模块用于根据所述变压器的低压侧和高压侧的电流计算得到三相差动电流，并且当所述三相差动电流突变或者过流时控制所述突变启动元件或者过流起动元件动作。
作为优选，还包括用于控制所述差动继电器的比率差动元件，所述通讯管理模块还用于将所述三相差动电流的二次谐波作为CT断线判据来控制所述比率差动元件。
作为优选，所述上行网络接口为RJ45以太网接口并且数量为四个，所述串行接口为RS-485串口并且数量为8个，所述RS-485串口通过RS-485总线与所述数据采集模块连接。
本实用新型的有益效果是，这种光伏箱变智能监控系统采用测控、保护、通讯一体化设计思路，简化了整个光伏发电单元的接线，减小了工程调试以及后期维护的工作量，降低了光伏电站的投资成本，而且双环自愈光纤模块主环断后或者某几台装置故障时，不会影响系统通讯。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型光伏箱变智能监控系统的最优实施例的结构示意图。
图中1、监控主机，2、通讯管理模块，3、双环自愈光纤模块，4、数据采集模块。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，本实用新型提供了一种光伏箱变智能监控系统，光伏箱变包括变压器，包括监控主机1、通讯管理模块2、双环自愈光纤模块3和数据采集模块4，通讯管理模块2具有四路RJ45以太网接口和八路RS-485串口，双环自愈光纤模块3包括多个以太网接口、主环和备环，以太网接口用于与监控主机1和上行网络接口连接，RS-485串口通过RS-485总线与数据采集模块4连接，实现逆变器、汇流箱、电度表、变压器等光伏发电子系统所属智能设备的通信信息的集中、规约转化、传输。每个RS485串口可接入设备32台，传输速率300bps~115200bps可配置，传输距离可达1000米，可支持IEC60870-5-101、IEC60870-5-103/104、DMP500、Modbus、CDT、9702、私有协议（需提供规约文本）等多种规约，这些信息经规约转换后通过双环自愈光纤模块3上传到监控主机1。通讯管理模块2采用嵌入式工业网络处理器，主频最高可以达到533MHZ。该处理器功耗低，温度范围可以达到(-40℃~+85℃)，通讯管理模块2的内存为256M字节，还有容量为2G字节的固态非易失性存储器，用于存储各种历史数据。通讯管理模块2采用嵌入式实时操作系统和高效率的网络协议。提高了通讯接口的数据处理流量和速度，同时由于采用了Vxworks系统，增加了网络安全，也提高了光伏箱变智能监控系统的安全性。通讯管理模块2还配有功能强大的组态工具和调试工具，可以通过计算机对该系统进行相应的配置和维护。
这种光伏箱变智能监控系统采用了双环自愈光纤模块3，以太网接口为单模或多模SC型(或者ST、FC等)，波长为1310nm，传输距离可达20km，通信协议采用IEC60870-5-104，支持IEC61850标准，可实现与光伏变电站系统的无缝对接。多个双环自愈光纤模块3形成的环形冗余以太网在物理连接上成环型，正常通信时，主环处于工作状态，备环处于备份状态，当主环光纤出现断裂或脱落导致链路中断时，备环立即启动工作，启动过程仅需30ms左右；当主环故障消除时，备环立即切除，恢复成备份状态，而主环恢复正常工作状态。光纤故障检测、主环、备环切换均由双环自愈光纤模块3自动完成，无需人工干预。
数据采集模块4用于采集变压器的低压侧的三相电压和三相电流以及用于采集变压器的高压侧的三相电压和三相电流，通讯管理模块2将采集的变压器的低压侧的三相电压和三相电流以及高压侧的三相电压和三相电流转换成数字信号并且上传至监控系统，实现变压器高压侧、低压侧的全面监控，通讯管理模块2还对对数字信号进行运算，得到变压器的低压侧和高压侧的电压、电流、功率、功率因数、电度和频率，可监测线路电流2~32次谐波，监测电压波动、闪变和三相不平衡等电能质量；数据采集模块4还具有两路热电阻测温和四路直流量（0~5V 直流电压或4~20mA 电流可选）采集功能，可采集54路开关量变位遥信，再通过通讯管理模块2可实现3台开关的遥控、保护分合，具有线路过流一段、过流二段、过流三段、零序过压、零序过流一段过电压一段、过电压二段保护等功能。
变压器连接有差动继电器，这种光伏箱变智能监控系统还包括用于控制差动继电器突变启动元件和过流起动元件，通讯管理模块2用于根据变压器的低压侧和高压侧的电流计算得到三相差动电流，并且当三相差动电流突变或者过流时控制突变启动元件或者过流起动元件动作，具体为当三相差动电流发生突变或者最大值大于相应的过流设定值时，突变启动元件和过流起动元件动作并展宽10s，起动差动继电器；其中相差动电流的计算遵循同名端同在变压器侧或母线侧的原则，即为变压器两侧三相电流的矢量和，而制动电流则按照变压器两侧三相电流绝对值和的一半计算；该系统支持变压器的钟点数接线为△，Y11-Y11、Y,YN-YN等，通过折算到变压器高压侧的副边变比系数自动进行星三角转换，不需要通过外部转换。
该系统还具有瞬时CT断线闭锁功能，另增用于控制差动继电器的比率差动元件，通讯管理模块2将三相差动电流的二次谐波作为CT断线判据来控制比率差动元件，只有在比率差动元件动作后，才进入瞬时CT断线判别程序，这也防止了瞬时CT断线的误闭锁。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种光伏箱变智能监控系统，所述光伏箱变包括变压器，其特征在于：包括监控主机、通讯管理模块、双环自愈光纤模块和数据采集模块，所述通讯管理模块具有多个上行网络接口和多个串行接口，所述双环自愈光纤模块包括多个以太网接口、主环和备环，所述以太网接口用于与所述监控主机和上行网络接口连接，所述多个串行接口用于与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块用于采集所述变压器的低压侧的三相电压和三相电流以及用于采集所述变压器的高压侧的三相电压和三相电流。
2.如权利要求1所述的光伏箱变智能监控系统，其特征在于：所述通讯管理模块用于将采集的所述变压器的低压侧的三相电压和三相电流以及高压侧的三相电压和三相电流转换成数字信号并且上传至所述监控系统。
3.如权利要求2所述的光伏箱变智能监控系统，其特征在于：所述通讯管理模块用于对所述数字信号进行运算，得到所述变压器的低压侧和高压侧的电压、电流、功率、功率因数、电度和频率。
4.如权利要求3所述的光伏箱变智能监控系统，其特征在于：所述变压器连接有差动继电器，还包括用于控制所述差动继电器突变启动元件和过流起动元件，所述通讯管理模块用于根据所述变压器的低压侧和高压侧的电流计算得到三相差动电流，并且当所述三相差动电流突变或者过流时控制所述突变启动元件或者过流起动元件动作。
5.如权利要求4所述的光伏箱变智能监控系统，其特征在于：所述变压器连接有差动继电器，还包括用于控制所述差动继电器的比率差动元件，所述通讯管理模块还用于将所述三相差动电流的二次谐波作为CT断线判据来控制所述比率差动元件。
6.如权利要求5所述的光伏箱变智能监控系统，其特征在于：所述变压器连接有差动继电器，所述上行网络接口为RJ45以太网接口并且数量为四个，所述串行接口为RS-485串口并且数量为8个，所述RS-485串口通过RS-485总线与所述数据采集模块连接。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201520044149.XU CN204349588U (zh) | 2015-01-22 | 2015-01-22 | 光伏箱变智能监控系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201520044149.XU CN204349588U (zh) | 2015-01-22 | 2015-01-22 | 光伏箱变智能监控系统 |
Publications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN204349588U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105071345A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-11-18 | 西安交通大学 | 一种带比率差动的差动保护硬件电路及其实现方法 |
| CN107579895A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-01-12 | 张家口安智科为新能源有限公司 | 一种新能源电站中实现箱变测控装置以太环网通讯的方法 |
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2015
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