CN206625933U - 抗干扰风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种抗干扰风力发电机组，涉及风力发电机技术领域，包括发电机控制器、无源光电耦合器、通讯电缆、大气传感器和风力发电机，发电机控制器设置有通讯器，无源光电耦合器设置有光耦输入接口和光耦输出接口，大气传感器的输出端与光耦输入接口相连接，光耦输出接口与通讯器的输入端相连接，大气传感器、无源光电耦合器与通讯器通过通讯电缆顺次连接，发电机控制器与风力发电机相连接。该技术方案缓解了现有技术存在的风力发电机组的抗强电磁干扰性能差的技术问题，提高了风力发电机组的在恶劣天气中的抗强电磁干扰能力。

Description

抗干扰风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风力发电机技术领域，尤其是涉及一种抗干扰风力发电机组。

背景技术

近年来，新兴市场的风电发展迅速。在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国的风电特别是风电设备制造业也迅速崛起，已经成为全球风电最为活跃的场所。

目前，风电机组普遍采用大气传感器检测环境参数，保障设备正常运行。大气传感器通常采用RS485通讯的方式与风电机组的控制系统连接，大气传感器具有测量精度高和抗风沙能力强的优点。

在实现本实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的风电机组中，大气传感器大多暴露在大气中，在雷暴天气的时候，雷暴所产生的强电磁干扰容易经RS485通讯电缆传入控制系统中，进而对风电机组产生电磁干扰，导致风电机组电量损失或者停机，严重时甚至对风电机组控制系统的电子器件造成不可修复的损坏，因此，现有技术存在风力发电机组的抗强电磁干扰性能差的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种抗干扰风力发电机组，以缓解现有技术存在的风力发电机组的抗强电磁干扰性能差的技术问题。

本实用新型实施例提供了一种抗干扰风力发电机组，包括：发电机控制器、无源光电耦合器、通讯电缆、大气传感器和风力发电机；

发电机控制器设置有通讯器；

无源光电耦合器设置有光耦输入接口和光耦输出接口；

大气传感器的输出端与光耦输入接口相连接，光耦输出接口与通讯器的输入端相连接；

大气传感器、无源光电耦合器与通讯器通过通讯电缆顺次连接；

发电机控制器与风力发电机相连接。

本实用新型实施例提供了第一种可能的实施方式，其中，大气传感器为超声波大气传感器。

结合第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第二种可能的实施方式，其中，超声波大气传感器和通讯器分别设置有RS484接口。

本实用新型实施例提供了第三种可能的实施方式，其中，光耦输入接口和光耦输出接口为RS484接口。

本实用新型实施例提供了第四种可能的实施方式，其中，通讯电缆的外层设置有金属屏蔽线。

结合第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第五种可能的实施方式，其中，金属屏蔽线的一端接地。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：本实用新型实施例所提供的一种抗干扰风力发电机组，包括发电机控制器、无源光电耦合器、通讯电缆、大气传感器和风力发电机，发电机控制器设置有通讯器，无源光电耦合器设置有光耦输入接口和光耦输出接口，大气传感器的输出端与光耦输入接口相连接，光耦输出接口与通讯器的输入端相连接，大气传感器、无源光电耦合器与通讯器通过通讯电缆顺次连接，发电机控制器与风力发电机相连接。该技术方案中大气传感器通过检测环境中的超声波生成电信号，将电信号通过通讯电缆传输至无源光电耦合器，无源光电耦合器将雷暴产生的浪涌电压隔离，再将隔离后的电信号输出至发电机控制器的通讯器，通过采用无源光电耦合器作为通讯干扰隔离器，缓解了发电机组由于雷电产生的浪涌电压的冲击而导致损坏，提高了风力发电机组的在恶劣天气中的抗强电磁干扰能力，减少风力发电机组的停机次数，进而提高发电量，缓解了现有技术存在的风力发电机组的抗强电磁干扰性能差的技术问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种抗干扰风力发电机组的结构示意图。

图标：

100-发电机控制器；110-分布式输入/输出；120-传感器/调节器总线通讯器；130-CPU控制器；200-无源光电耦合器；210-光耦输入接口；211-发射端；220-光耦输出接口；221-接收端；300-通讯电缆；400-大气传感器；500-风力发电机。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

目前，现有的风电机组中，大气传感器大多暴露在大气中，在雷暴天气的时候，雷暴所产生的强电磁干扰容易经RS485通讯电缆传入控制系统中，进而对风电机组产生电磁干扰，导致风电机组电量损失或者停机，严重时甚至对风电机组控制系统的电子器件造成不可修复的损坏，基于此，本实用新型实施例提供的一种抗干扰风力发电机组，可以缓解风力发电机组由于雷电产生的浪涌电压的冲击而导致损坏，提高了风力发电机组的在恶劣天气中的抗强电磁干扰能力。

参见图1，本实用新型实施例提供的一种抗干扰风力发电机组的结构示意图。本实用新型实施例提供的一种抗干扰风力发电机组，包括：发电机控制器100、无源光电耦合器200、通讯电缆300、大气传感器400和风力发电机500。无源光电耦合器以光为媒介传输电信号，且信号采用单向传输，输入端与输出端实现了电气隔离，即输出信号对输入端无影响，具有抗干扰能力强、工作稳定、使用寿命长、传输效率高的特点。

发电机控制器设置有通讯器。本实用新型实施例提供的抗干扰风力发电机组中，通讯器设置有RS484接口。RS484接口采用RS484串行总线标准，RS484串行总线标准为平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，且总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。

无源光电耦合器设置有光耦输入接口210和光耦输出接口220。光耦输入接口与大气传感器的输出端相连接，光耦输出接口与通讯器的输入端相连接，光电耦合器的光耦输入接口接收电缆传输的电信号，电信号驱动无源光电耦合器内部发射端211的发光二极管，发光二极管将其转换成具有预设波长光的光信号，无源光电耦合器内部设置有用于接收光信号的接收端221，接收端的光探测器接收到发射端发出的光信号生成对应的光电流，光耦输出接口将产生的光电流进行放大处理生成电信号。有用的通讯信号可以通过光电耦合器，而雷暴引起的浪涌电压则不能通过光电耦合器，实现了对浪涌电压的隔离，不会对系统与传感器之间的正常通讯造成影响。以无源光电耦合器作为通讯干扰隔离器件，将雷暴产生的浪涌电压隔离，再将隔离后的电信号输出至发电机控制器的通讯器。

进一步的，本实用新型实施例提供的抗干扰风力发电机组中，光耦输入接口和光耦输出接口为RS484接口。无源光电耦合器采用UT-217/RS-484无源光电耦合器，无源光电耦合器发送或接收数据时，无需外部的流量控制信号，通信速率为300BPS至115.2KBPS，能够连接32个设备，通讯距离为1.2千米，使用环境为-25℃到70℃，相对湿度为5％到95％。

大气传感器的输出端与光耦输入接口通过通讯电缆相连接，光耦输出接口与通讯器的输入端通过通讯电缆相连接。大气传感器采用Thies 2D超声风速传感器，大气传感器用于检测风速、风向及温度，风速的测量范围为0至85米/秒，标准分辨率为0.1米/秒，风向测量范围为0至360°，标准分辨率为小于1°，温度测量范围为-50℃至80℃，标准分辨率为0.1开，输出数据接口采用RS484/RS422双接口，输出值为瞬时值、平均值及标准差，输出频率范围为10毫秒/每组数据至60秒/每组数据，大气传感器根据检测到的环境参数生成电信号，将电信号通过通讯电缆传输至无源光电耦合器。进一步的，本实用新型实施例提供的抗干扰风力发电机组中，大气传感器为超声波大气传感器。超声波大气传感器为以大气为传输介质的超声波传感器，超声波大气传感器能够将大气中的超声波信号转换成电信号，具有频率高、波长短、绕射现象小的优点。

进一步的，本实用新型实施例提供的抗干扰风力发电机组中，超声波大气传感器设置有RS484接口，与无源光电耦合器的光耦输入接口相适配。

大气传感器、无源光电耦合器与通讯器通过通讯电缆顺次连接，大气传感器的输出端通过通讯电缆与无源光电耦合器的输入端相连接，无源光电耦合器的输出端通讯电缆与通讯器的输入端相连接，且通讯电缆采用三线芯电缆，通讯电缆采用RS484串行总线标准的传输方式。

进一步的，本实用新型实施例提供的抗干扰风力发电机组中，通讯电缆的外层设置有金属屏蔽线。通讯电缆正常通电时，金属屏蔽线通过电容电流，短路故障时通过短路电流。金属屏蔽线将通讯电缆通电时引起的电磁场屏蔽在绝缘线芯内，减少对外界产生的电磁干扰，金属屏蔽线也起到限制外界电磁场对内部产生的影响。金属屏蔽线能够均化电场，防止轴向放电。由于半导电层具有一定的电阻，当金属屏蔽线接地不良时，在电缆轴向由于电位分布不均匀而造成电缆沿面放电。金属屏蔽线改善了通讯电缆的电场分布，实现了通讯电缆的安全运行。

进一步的，本实用新型实施例提供的抗干扰风力发电机组中，金属屏蔽线的一端接地，金属屏蔽线单点与控制柜内接地铜排进行连接。通讯电缆在正常运行中，流过线芯的电流总和为零，在金属屏蔽线外没有磁链，因此，金属屏蔽线上没有感应电压，金属屏蔽线的一端接地后，其内部不会产生感应电流，保证了通讯电缆的正常运行。

发电机控制器的输出端与风力发电机相连接，发电机控制器用于根据外部环境或人工指令控制风力发电机的运行或停止，发电机控制器的运行状态直接影响风力发电机组的工作。发电机控制器包含CPU控制器130、传感器/调节器总线通讯器120以及分布式输入/输出110，如数字量输入/输出、模拟量输入/输出以及通讯器。

本实用新型实施例所提供的一种抗干扰风力发电机组，包括发电机控制器、无源光电耦合器、通讯电缆、大气传感器和风力发电机，发电机控制器设置有通讯器，无源光电耦合器设置有光耦输入接口和光耦输出接口，大气传感器的输出端与光耦输入接口相连接，光耦输出接口与通讯器的输入端相连接，大气传感器、无源光电耦合器与通讯器通过通讯电缆顺次连接，发电机控制器与风力发电机相连接。该技术方案中大气传感器通过检测环境中的超声波生成电信号，将电信号通过通讯电缆传输至无源光电耦合器，无源光电耦合器将雷暴产生的浪涌电压隔离，再将隔离后的电信号输出至发电机控制器的通讯器，通过采用无源光电耦合器作为通讯干扰隔离器，缓解了设备由于雷电产生的浪涌电压的冲击而导致损坏，提高了风力发电机组的在恶劣天气中的抗强电磁干扰能力，减少风力发电机组的停机次数，进而提高发电量，缓解了现有技术存在的风力发电机组的抗强电磁干扰性能差的技术问题。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种抗干扰风力发电机组，其特征在于，包括：发电机控制器、无源光电耦合器、通讯电缆、大气传感器和风力发电机；

所述发电机控制器设置有通讯器；

所述无源光电耦合器设置有光耦输入接口和光耦输出接口；

所述大气传感器的输出端与所述光耦输入接口相连接，所述光耦输出接口与所述通讯器的输入端相连接；

所述大气传感器、所述无源光电耦合器与所述通讯器通过所述通讯电缆顺次连接；

所述发电机控制器与所述风力发电机相连接。

2.根据权利要求1所述的抗干扰风力发电机组，其特征在于，所述大气传感器为超声波大气传感器。

3.根据权利要求2所述的抗干扰风力发电机组，其特征在于，所述超声波大气传感器和所述通讯器分别设置有RS484接口。

4.根据权利要求1所述的抗干扰风力发电机组，其特征在于，所述光耦输入接口和所述光耦输出接口为RS484接口。

5.根据权利要求1所述的抗干扰风力发电机组，其特征在于，所述通讯电缆的外层设置有金属屏蔽线。

6.根据权利要求5所述的抗干扰风力发电机组，其特征在于，所述金属屏蔽线的一端接地。