CN206497153U - 一种风电电能质量分析记录仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风电电能质量分析记录仪，包括主处理分析模块、控制模块、交直流模拟量采集模块、扩展模块、人机交互模块、存储模块以及实时时钟模块，主处理分析模块采用PC104进行数据分析处理和通信，控制模块采用ARM控制器控制量程切换和过载保护，交直流模拟量采集模块实现模拟量到数字量的转换，通信模块用于仪器的本地维护和远程数据传输，扩展模块实现直流模拟量的采集，人机交互模块用于数据、指令输入和状态显示，存储模块用于数据的存储，实时时钟模块用于提供计时，本实用新型能够对风电场的电能质量数据进行采集、分析和监控，实现风电场电能质量的动态监测和故障诊断、故障报警。

Description

一种风电电能质量分析记录仪

技术领域

本实用新型是一种风电电能质量分析记录仪，属于风电场的电能质量分析监控领域。

背景技术

近年来，由于能源缺乏和环境污染等问题日益突出，风能作为一种可再生的清洁能源，受到广泛关注，风力发电正以前所未有的速度高速发展。现阶段由于我国绝大多数风电场都是接入电网运行，随着风电上网的上网电量增加，风电场并网时产生的电压波动和闪变、电压偏差以及谐波等电能质量问题日益严重，直接影响电网运行的稳定性。因此，需要一种测试风电场电能质量的仪器，来确定风电场的电能质量是否满足电力系统的电能质量要求，并且对测试数据进行分析从而解决风电场的电能质量问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种风电电能质量分析记录仪，以解决上述背景技术中提出的问题，本实用新型能够对风电场的电能质量数据进行采集、分析和监控，实现风电场电能质量的动态监测和故障诊断、故障报警。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种风电电能质量分析记录仪，包括电压电流变换模块、交直流模拟量采集模块、通信模块、扩展模块、控制模块、人机交互模块、存储模块、实时时钟模块以及主处理分析模块，所述电压电流变换模块将采集到的高电压、大电流信号转换成低电压信号传输到交直流模拟量采集模块，所述电压电流变换模块将采集到的控制信号传输给控制模块，所述交直流模拟量采集模块将接收到的模拟信号转换为数字信号，所述交直流模拟量采集模块将数字信号传输到主处理分析模块，所述通信模块通过总线与主处理分析模块双向相连，所述扩展模块采集直流模拟量和开关量信号，所述扩展模块将直流模拟量和开关量信号传输给控制模块，所述控制模块通过总线与主处理分析模块双向连接，所述人机交互模块通过总线与主处理分析模块双向连接，所述存储模块与主处理分析模块连接，所述实时时钟模块与主处理分析模块连接。

进一步地，所述主处理分析模块采用的PC104主板。

进一步地，所述控制模块采用ARM Cortex-M4处理器的STM32F429芯片集成一个180MHz ARM Cortex-M4内核。

进一步地，所述控制模块能够控制量程的切换。

进一步地，所述交直流模拟量采集模块对每个通道进行高速采样。

进一步地，所述电压电流变换模块采用多路高精度的霍尔电压传感器和霍尔电流传感器。

进一步地，所述扩展模块具有4～20mA的电流环采集电路。

进一步地，所述扩展模块采集的电流信号可直接接入仪器，也可通过电流钳接入。

进一步地，所述通信模块包括5个USB接口、2个232接口、1个485接口以及1个网口。

进一步地，所述人机交互模块包括LCD显示器、键盘、鼠标、触摸板以及多个状态指示灯。

进一步地，所述存储模块采用1T容量的硬盘。

本实用新型的有益效果：本实用新型的一种风电电能质量分析记录仪，本实用新型通过添加电压电流变换模块、交直流模拟量采集模块、通信模块、扩展模块、控制模块、人机交互模块、存储模块、实时时钟模块以及主处理分析模块，该设计具有数据采集功能、人机交互功能、通信功能、报警功能，数据采集功能包括电压电流采集、开关量输入、交直流模拟量输入，人机交互功能包括数据指令的输入、状态显示，通信功能包括RS232通信、RS485通信、RJ45通信，报警功能，实现风电机组的故障报警。

因采用PC104主板，该设计可提供丰富I/O接口，针对显示需求，提供VGA、HDMI/DVI和24-bit LVDS接口，能够输出信号至2台显示屏，适合要求多种显示配置或数字面板显示能力的应用，针对存储需求，提供标准SATA端口和全长mSATA，其它I/O接口包括1x COM、2xRS-232，1x RS485和5x USB 2.0，因采用ARM Cortex-M4处理器的STM32F429芯片集成一个180MHz ARM Cortex-M4内核，该设计可提供最大2MB闪存或1MB双区闪存，每种闪存内置256KB RAM。

因控制模块能够控制量程的切换，该设计可实现量程的自适应达到自动切换量程的目的，因交直流模拟量采集模块，该设计可用于对三相供电电路进行精确计量，并且对每个通道进行高速采样，实现模拟信号到数字信号的转换，因电压电流变换模块采用多路高精度的霍尔电压传感器和霍尔电流传感器，该设计可将现场的多路高电压、大电流转换成低电压信号，同时实现对高电压、大电流的隔离，因扩展模块具有4～20mA的电流环采集电路，该设计能够采集三组电压信号、三组电流信号。

因扩展模块采集的电流信号可直接接入仪器，也可通过电流钳接入，该设计提高了选择效果，因通信模块包括5个USB接口、2个232接口、1个485接口以及1个网口，该设计可实现现场不同的需要，因存储模块采用1T容量的硬盘，该设计可实现所有实时数据和历史数据存储，本实用新型能够对风电场的电能质量数据进行采集、分析和监控，实现风电场电能质量的动态监测和故障诊断、故障报警。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一种风电电能质量分析记录仪的功能示意图；

图中：1-电压电流变换模块、2-交直流模拟量采集模块、3-扩展模块、4-控制模块、5-存储模块、6-人机交互模块、7-主处理分析模块、8-实时时钟模块、9-通信模块。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种风电电能质量分析记录仪，包括电压电流变换模块1、交直流模拟量采集模块2、通信模块9、扩展模块3、控制模块4、人机交互模块6、存储模块5、实时时钟模块8以及主处理分析模块7，电压电流变换模块1将采集到的高电压、大电流信号转换成低电压信号传输到交直流模拟量采集模块2，电压电流变换模块1将采集到的控制信号传输给控制模块4，交直流模拟量采集模块2将接收到的模拟信号转换为数字信号，交直流模拟量采集模块2将数字信号传输到主处理分析模块7，通信模块9通过总线与主处理分析模块7双向相连，扩展模块3采集直流模拟量和开关量信号，扩展模块3将直流模拟量和开关量信号传输给控制模块4，控制模块4通过总线与主处理分析模块7双向连接，人机交互模块6通过总线与主处理分析模块7双向连接，存储模块5与主处理分析模块7连接，实时时钟模块8与主处理分析模块7连接。

主处理分析模块7采用的PC104主板，控制模块4采用ARM Cortex-M4处理器的STM32F429芯片集成一个180MHz ARM Cortex-M4内核，控制模块4能够控制量程的切换，交直流模拟量采集模块2对每个通道进行高速采样，电压电流变换模块1采用多路高精度的霍尔电压传感器和霍尔电流传感器，扩展模块3具有4～20mA的电流环采集电路，扩展模块3采集的电流信号可直接接入仪器，也可通过电流钳接入，通信模块9包括5个USB接口、2个232接口、1个485接口以及1个网口，人机交互模块6包括LCD显示器、键盘、鼠标、触摸板以及多个状态指示灯，存储模块5采用1T容量的硬盘。

具体实施方式：如图1所示，本实用新型一种风电电能质量分析记录仪包括主处理分析模块7、控制模块4、交直流模拟量采集模块2、电压电流变换模块1、通信模块9、扩展模块3、人机交互模块6、存储模块5以及实时时钟模块8。

其中，主处理分析模块7采用PC104进行数据分析处理，通过总线与通信模块9连接，实现通信接口扩展功能，控制模块4采用ARM控制器，用于控制量程切换，并对输入的开关量信号进行分析和处理，实现过载保护功能，控制模块4的ARM控制器通过总线与主处理分析模块7连接，交直流模拟量采集模块2能够对每个通道进行高速采样，实现模拟量到数字量的转换，并将转换后的数字量传输给主处理分析模块7，电压电流变换模块1采用多路高精度的霍尔电压传感器和霍尔电流传感器将现场的多路高电压、大电流转换成低电压信号，同时实现对高电压、大电流的隔离。

通信模块9包括5个USB接口、2个232接口、1个485接口以及1个网口，用于实现现场不同的需要，通过总线与主处理分析模块7相连，实现本地数据传输，并且通过接口功能的扩展实现远程传输，扩展模块3采用4～20mA信号输入，能够采集三组电压信号、三组电流信号，然后将信号传输给控制模块4进行分析和处理，DI/DO单元实现对数字量输入输出功能，人机交互模块6包括LCD显示器、键盘、鼠标、触摸板以及多个状态指示灯，用于指令输入和状态显示，存储模块5采用1T容量硬盘，用于数据的存储，实时时钟模块8用于提供计时，该设计能够对风电场的电能质量数据进行采集、分析和监控，实现风电场电能质量的动态监测和故障诊断、故障报警。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种风电电能质量分析记录仪，包括电压电流变换模块、交直流模拟量采集模块、通信模块、扩展模块、控制模块、人机交互模块、存储模块、实时时钟模块以及主处理分析模块，其特征在于：所述电压电流变换模块将采集到的高电压、大电流信号转换成低电压信号传输到交直流模拟量采集模块，所述电压电流变换模块将采集到的控制信号传输给控制模块，所述交直流模拟量采集模块将接收到的模拟信号转换为数字信号，所述交直流模拟量采集模块将数字信号传输到主处理分析模块，所述通信模块通过总线与主处理分析模块双向相连，所述扩展模块采集直流模拟量和开关量信号，所述扩展模块将直流模拟量和开关量信号传输给控制模块，所述控制模块通过总线与主处理分析模块双向连接，所述人机交互模块通过总线与主处理分析模块双向连接，所述存储模块与主处理分析模块连接，所述实时时钟模块与主处理分析模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种风电电能质量分析记录仪，其特征在于：所述主处理分析模块采用的PC104主板。

3.根据权利要求1所述的一种风电电能质量分析记录仪，其特征在于：所述控制模块采用ARM Cortex-M4处理器的STM32F429芯片集成一个180MHz ARM Cortex-M4内核。

4.根据权利要求1所述的一种风电电能质量分析记录仪，其特征在于：所述控制模块能够控制量程的切换。

5.根据权利要求1所述的一种风电电能质量分析记录仪，其特征在于：所述交直流模拟量采集模块对每个通道进行高速采样。

6.根据权利要求1所述的一种风电电能质量分析记录仪，其特征在于：所述电压电流变换模块采用多路高精度的霍尔电压传感器和霍尔电流传感器。

7.根据权利要求1所述的一种风电电能质量分析记录仪，其特征在于：所述扩展模块具有4～20mA的电流环采集电路。

8.根据权利要求1所述的一种风电电能质量分析记录仪，其特征在于：所述扩展模块采集的电流信号可直接接入仪器，也可通过电流钳接入。

9.根据权利要求1所述的一种风电电能质量分析记录仪，其特征在于：所述通信模块包括5个USB接口、2个232接口、1个485接口以及1个网口。

10.根据权利要求1所述的一种风电电能质量分析记录仪，其特征在于：所述人机交互模块包括LCD显示器、键盘、鼠标、触摸板以及多个状态指示灯；所述存储模块采用1T容量的硬盘。