CN213843866U - 一种风机发电机保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风机发电机保护系统，从站PLC控制器与输出驱动模块、漏电检测模块、低压切换开关、开关量输入模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、总线耦合器电连接，输出驱动模块输出端连接风力发电机机构，风力发电机机构输出端连接漏电检测模块、高压保护开关，高压保护开关输出端连接低压电源模块，低压电源模块、备用电源模块输出端均连接低压切换开关，低压切换开关分别连接开关量输入模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、总线耦合器。本实用新型通过在低压电源模块之前的线路上设置漏电检测模块，以及在发电机碳刷监控电源回路中接入保险或者空气开关，可以有效保护低压开关电源及其供电的各个模块，可靠性好。

Description

一种风机发电机保护系统

技术领域：

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风机发电机保护系统。

背景技术：

现有的风机发电机系统一般基于PLC控制技术控制，一般包括塔基工作站(主PLC)、从站(从PLC)、数字量控制系统、变桨控制系统组成，而其中的数字量控制系统由开关量输入模块、总线耦合器、数字量输入模块、传感器端子、供电模块、模拟量输入模块等组成。

当发电机集电环打火或者发电机碳刷架绝缘损坏后，将发电机碳刷架上的微动开关烧毁后，690V转子电压传入发电机碳刷监控24V直流系统中，造成数字量输入模件串入高电压，而数字量控制系统的所有模块电源都为并联电源，一个模块串入高电压后，造成所有模块都串入高电压，造成整个数字量控制系统的模块都串入高电压，模块击穿烧毁，造成设备损坏，停工停产，带来较大经济损失。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种风机发电机保护系统，以解决现有技术的不足。

本实用新型由如下技术方案实施：一种风机发电机保护系统，包括主站PLC控制器、从站PLC控制器、通信模块、低压电源模块、输出驱动模块、漏电检测模块、风力发电机机构、高压保护开关、备用电源模块、低压切换开关、开关量输入模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、总线耦合器，所述从站PLC控制器与输出驱动模块、漏电检测模块、低压切换开关、开关量输入模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、总线耦合器电连接，所述输出驱动模块输出端连接风力发电机机构，所述风力发电机机构输出端连接漏电检测模块、高压保护开关，所述高压保护开关输出端连接低压电源模块，所述低压电源模块、备用电源模块输出端均连接低压切换开关，所述低压切换开关分别连接开关量输入模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、总线耦合器。

优选的，所述主站PLC控制器通过通信模块连接从站PLC控制器，所述通信模块为PROFIBUS通讯模块或者光纤通讯模块。

优选的，所述低压电源模块为输出24V、12V和5V的开关电源。

优选的，所述漏电检测模块包括电流互感器和与电流互感器输出端连接的滤波电路、信号放大电路。

优选的，所述高压保护开关为空气开关或者保险丝。

优选的，所述备用电源模块为备用电池电源。

优选的，所述低压切换开关为U34034继电器。

优选的，所述输出驱动模块至少包括变桨距控制器、风力发电机IGBT驱动板、发电机碳刷。

本实用新型的优点：

1、本实用新型通过在低压电源模块之前的线路上设置漏电检测模块，以检测低压电源模块是否有高压电压串入，如果有高压电压串入，PLC控制器控制继电器切换备用电源供电，由于备用电源为电池，与风力发电系统的前端电路无关，起到保护作用的同时，也不会中断设备工作。

2、通过在发电机碳刷监控电源回路中接入保险或者空气开关，对受开关电源供电的开关量输入模块、数字量输入模块、模拟量输入模块、总线耦合器及发电机碳刷监控上口元器件进行二次保护，消除690V转子电压串入24V直流系统中，造成大量模块击穿问题，有效防止模块接地，造成风机失去保护，而引起的其他事故。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的一种风机发电机保护系统的原理框图；

图2为本实用新型实施例的一种风机发电机保护系统的漏电检测模块电路原理图；

图3为本实用新型实施例的一种风机发电机保护系统的低压切换开关电路原理图。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。

如图1所示，一种风机发电机保护系统，包括主站PLC控制器1、从站PLC控制器2、通信模块3、低压电源模块4、输出驱动模块5、漏电检测模块6、风力发电机机构7、高压保护开关8、备用电源模块9、低压切换开关10、开关量输入模块11、数字量输入模块12、模拟量输入模块13、总线耦合器14，从站PLC控制器2与输出驱动模块5、漏电检测模块6、低压切换开关10、开关量输入模块11、数字量输入模块12、模拟量输入模块13、总线耦合器14电连接，输出驱动模块5输出端连接风力发电机机构7，风力发电机机构7输出端连接漏电检测模块6、高压保护开关8，高压保护开关8输出端连接低压电源模块4，低压电源模块4、备用电源模块9输出端均连接低压切换开关10，低压切换开关10分别连接开关量输入模块11、数字量输入模块12、模拟量输入模块13、总线耦合器14。

其中，主站PLC控制器1通过通信模块3连接从站PLC控制器2，通信模块3为PROFIBUS通讯模块或者光纤通讯模块。从站PLC控制器2为风力发电现场控制器，其通过通信模块3可以将检测和控制信号发送到远程的主站PLC控制器1，从站PLC控制器2可以为多个，利于远程集中控制。输出驱动模块5至少包括变桨距控制器、风力发电机IGBT驱动板、发电机碳刷。

低压电源模块4为输出24V、12V和5V的开关电源，用于为控制系统的各个模块提供工作电压，比如开关量输入模块11、数字量输入模块12、模拟量输入模块13、总线耦合器14的工作电压。本实施例中选用四通道数字量输入模件KL1104、四通道开关量输入KL2134、总线耦合器BK3150、数字量输入模块KL1904、SSI传感器端子KL5001、四通道开关量输入KL3404、供电模块KL9210、模拟量输入模块KL3402。

漏电检测模块6包括电流互感器和与电流互感器输出端连接的滤波电路、信号放大电路。如图2所示，电流互感器接在低压电源模块4之前的线路上，以检测低压电源模块4是否有高压电压串入。比如，当发电机集电环打火或者发电机碳刷架绝缘损坏后，将发电机碳刷架上的微动开关烧毁后，690V转子电压传入发电机碳刷监控24V直流系统中，此时接在发电机碳刷监控24V直流系统前端的电流互感器就能检测到此漏电流，漏电流经过图2所示的电阻R2、C2以及C1、R3滤波后，再经过运算放大器U1组成的放大电路的放大后，向从站PLC控制器输出漏电流检测信号Vout。

然后，从站PLC控制器向图3所示的低压切换开关10(U34034继电器)发出控制信号，当JD_EN这个IO口是低电平的时候，三极管处于截止状态；当个IO口是高电平的时候，三极管处于饱和状态，三极管的集电极会被拉低。如图3，当三极管的集电极被拉低，继电器的12PIN通过三级管的集电极导通到地，继电器电源形成一个回路，U34034继电器磁吸上电。继电器有常开和常闭两个状态，继电器的常闭端接低压电源模块4(24V开关电源)，COM端接开关量输入模块11、数字量输入模块12、模拟量输入模块13、总线耦合器14，继电器的常开端接备用电源模块；当继电器没通电时(即不是漏电保护状态)，24V开关电源通过输入的风力发电机输出的交流电转换为直流电供给各个模块工作。当继电器通电时，继电器的常开端与COM端接通，即备用电源模块(比如24V电池电源)给各个模块供电，备用电源为电池，与风力发电系统的前端电路无关，实现了各个模块保护的同时保证设备正常工作。

高压保护开关8为空气开关或者保险丝，其接在在发电机碳刷监控电源回路中，其为耐压电压24V、电流1A的保险或者空气开关，对上述开关量输入模块11、数字量输入模块12、模拟量输入模块13、总线耦合器14及发电机碳刷监控上口元器件进行保护，消除690V转子电压串入24V直流系统中，造成大量模块击穿问题，有效防止模块接地，造成风机失去保护，而引起的其他事故。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种风机发电机保护系统，其特征在于，包括主站PLC控制器(1)、从站PLC控制器(2)、通信模块(3)、低压电源模块(4)、输出驱动模块(5)、漏电检测模块(6)、风力发电机机构(7)、高压保护开关(8)、备用电源模块(9)、低压切换开关(10)、开关量输入模块(11)、数字量输入模块(12)、模拟量输入模块(13)、总线耦合器(14)，所述从站PLC控制器(2)与输出驱动模块(5)、漏电检测模块(6)、低压切换开关(10)、开关量输入模块(11)、数字量输入模块(12)、模拟量输入模块(13)、总线耦合器(14)电连接，所述输出驱动模块(5)输出端连接风力发电机机构(7)，所述风力发电机机构(7)输出端连接漏电检测模块(6)、高压保护开关(8)，所述高压保护开关(8)输出端连接低压电源模块(4)，所述低压电源模块(4)、备用电源模块(9)输出端均连接低压切换开关(10)，所述低压切换开关(10)分别连接开关量输入模块(11)、数字量输入模块(12)、模拟量输入模块(13)、总线耦合器(14)。

2.根据权利要求1所述的一种风机发电机保护系统，其特征在于，所述主站PLC控制器(1)通过通信模块(3)连接从站PLC控制器(2)，所述通信模块(3)为PROFIBUS通讯模块或者光纤通讯模块。

3.根据权利要求1所述的一种风机发电机保护系统，其特征在于，所述低压电源模块(4)为输出24V、12V和5V的开关电源。

4.根据权利要求1所述的一种风机发电机保护系统，其特征在于，所述漏电检测模块(6)包括电流互感器和与电流互感器输出端连接的滤波电路、信号放大电路。

5.根据权利要求1所述的一种风机发电机保护系统，其特征在于，所述高压保护开关(8)为空气开关或者保险丝。

6.根据权利要求1所述的一种风机发电机保护系统，其特征在于，所述备用电源模块(9)为备用电池电源。

7.根据权利要求1所述的一种风机发电机保护系统，其特征在于，所述低压切换开关(10)为U34034继电器。

8.根据权利要求1所述的一种风机发电机保护系统，其特征在于，所述输出驱动模块(5)至少包括变桨距控制器、风力发电机IGBT驱动板、发电机碳刷。

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