CN215682907U - 一种多功能通信汇集处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能通信汇集处理装置，包括柜单元、控制单元、继电器单元、通信驱动单元和冗余通信单元；其中，柜单元包括柜体、柜门以及安装板，安装板安装于柜体的内部；控制单元设置于安装板的侧壁；继电器单元设置于安装板的侧壁，并分别与控制单元以及总断路器电性连接；通信驱动单元设置于安装板的侧壁，并分别与控制单元、电流采集器电性连接；冗余通信单元设置于安装板的侧壁，并分别与控制单元、光伏组件电性连接。本实用新型的多功能通信汇集处理装置，通过将多个功能模块集成一体化专用控制器，克服了传动光伏汇流箱内的布线连接复杂的问题，有效减少运维故障点和运维工作量，提高了光伏发电系统的发电效率。

Description

一种多功能通信汇集处理装置

技术领域

本实用新型涉及通信控制技术领域，尤其涉及一种多功能通信汇集处理装置。

背景技术

随着太阳能新能源的发展，光伏发电系统也逐渐被广泛应用，光伏发电主要包括分布式光伏发电系统和集中式光伏发电系统。其中，分布式光伏发电系统大多采用组串式逆变器，硬件连接较少；集中式光伏发电系统的光伏组件和逆变器均连接到光伏汇流箱，且光伏汇流箱由于需要进行数据汇总、数据分析、数据传输方式、组串数据采集、总开关状态监控，所以需要与很多硬件传感器互相连接，尤其是想要构成一个完整的通信链路，就需要建立多种通信连接方式，并铺设多种通信线路。

现有的光伏汇流箱易因为各设备之间连接兼容性不同，而出现故障，且在中间某一个硬件设备的连接出现问题的情况下，也不可避免地会影响整个光伏监控控制器的正常运行，同时也增加了因为人员的维护难度以及工作量。

目前，针对现有的光伏汇流箱易设备之间兼容性不同而出现故障以及不易对光伏汇流箱进行维护的问题，尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供了一种多功能通信汇集处理装置，以至少解决现有技术中现有的光伏汇流箱易设备之间兼容性不同而出现故障以及不易对光伏汇流箱进行维护的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种多功能通信汇集处理装置，包括：

柜单元，所述柜单元包括柜体、柜门以及安装板，所述柜门转动设置于所述柜体的开口处，所述安装板安装于所述柜体的内部；

控制单元，所述控制单元设置于所述安装板的侧壁；

继电器单元，所述继电器单元设置于所述安装板的侧壁，并分别与所述控制单元以及总断路器电性连接；

通信驱动单元，所述通信驱动单元设置于所述安装板的侧壁，并分别与所述控制单元、电流采集器电性连接；

冗余通信单元，所述冗余通信单元设置于所述安装板的侧壁，并分别与所述控制单元、光伏组件电性连接。

在其中的一些实施例中，还包括：

图像采集单元，所述图像采集单元设置于所述安装板的侧壁，并与所述控制单元进行电性连接。

在其中的一些实施例中，还包括：

光纤转换单元，所述光纤转换单元设置于所述安装板的侧壁，并与所述控制单元电性连接。

在其中的一些实施例中，所述控制单元包括：

网络交换模块，所述网络交换模块设置于所述安装板的侧壁，并与所述控制单元电性连接。

在其中的一些实施例中，所述控制单元还包括：

扩展模块，所述扩展模块设置于所述控制单元内，并与所述网络交换模块连接。

在其中的一些实施例中，所述柜单元还包括：

至少一柜门筋条，至少一所述柜门筋条贴合于所述柜门的外侧。

在其中的一些实施例中，所述柜单元还包括：

密封胶条，所述密封胶条设置于所述柜门的内侧边缘位置。

在其中的一些实施例中，所述柜单元包括：

两横担元件，两所述横担元件间隔设置于所述柜体的远离所述柜门的一侧壁。

在其中的一些实施例中，所述柜单元还包括：

接地元件，所述接地元件分别设置于所述柜门和所述柜体。

在其中的一些实施例中，所述接地元件包括：

第一接地螺栓，所述第一接地螺栓设置于所述柜体，用于与接地线连接；

第二接地螺栓，所述第二接地螺栓设置于所述柜门，并通过线缆与所述第一接地螺栓连接。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

(1)本实用新型提供的多功能通信汇集处理装置，通过将控制单元、继电器单元、通信驱动单元以及冗余通信单元分别安装于安装板的侧壁，从而柜体和柜门能够对控制单元、继电器单元、通信驱动单元以及冗余通信单元进行良好的保护；

(2)通过继电器单元分别和控制单元、总断路器电性连接，从而控制单元能够通过继电器单元检测并控制总断路器的开启或关闭；

(3)通过通信驱动单元与控制单元电性连接，从而控制单元能够通过通信驱动单元获取电流采集器采集到的电流数据；

(4)通过冗余通信单元与控制单元电性连接，从而控制单元能够通过冗余通信单元发送到光伏组件以及监管控制系统；

(5)本实用新型的多功能通信汇集处理装置，通过将多个功能模块集成一体化专用控制器，克服了传动光伏汇流箱内的布线连接复杂的问题，并有效减少运维故障点和运维工作量，提高了光伏发电系统的发电效率。

附图说明

图1为本实用新型的多功能通信汇集处理装置的结构框图；

图2为本实用新型的多功能通信汇集处理装置的前视图；

图3为本实用新型的多功能通信汇集处理装置的后视图；

图4为本实用新型的多功能通信汇集处理装置的俯视图；

图5为本实用新型的多功能通信汇集处理装置的仰视图；

图6为本实用新型的多功能通信汇集处理装置的左视图；

图7为本实用新型的多功能通信汇集处理装置的右视图；

图8为本实用新型的横担元件的俯视图；

图9为本实用新型的实施例的结构框图；

其中，各附图标记为：

100、柜单元；110、柜体；120、柜门；130、安装板；140、柜门筋条；150、密封胶条；160、横担元件；170、接地元件；180、第一接地螺栓；190、第二接地螺栓；

200、控制单元；210、网络交换模块；220、扩展模块；

300、继电器单元；

400、通信驱动单元；

500、冗余通信单元；

600、图像采集单元；

700、光纤转换单元。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1～3所示，本实用新型的一种多功能通信汇集处理装置，实现了数据采集、数据处理、协议转换以及多种通信冗余一体化，克服了传动汇流箱内的布线连接复杂的问题，包括柜单元100、控制单元200、继电器单元300、通信驱动单元400以及冗余通信单元500，其中，柜单元100用于对多功能通信汇集处理装置进行保护；控制单元200设置于柜单元100内，用于提供控制功能和数据处理功能；继电器单元300设置于柜单元100内，并与控制单元200电性连接，用于检测并向控制单元200发送总断路器的开关状态；通信驱动单元400设置于柜单元100内，并与控制单元200电性连接，用于检测多功能通信汇集处理装置的电流；冗余通信单元500设置于柜单元100内，并与控制单元200电性连接，用于传输光伏数据。

如图2～3所示，柜单元100包括柜体110、柜门120以及安装板130，其中，柜体110用于保护自身内部的电子器件以及线缆；柜门120转动设置于柜体110的开口处，用于保护柜体110内部的电子器件；安装板130安装于柜体110的内部，安装板130用于安装控制单元200、继电器单元300、通信驱动单元400以及冗余通信单元500。

其中，柜体110、柜门120以及安装板130由金属材料制成，如由钢材料或铝合金制成。

其中，柜体110和柜门120的连接方式包括但不限于合页连接、铰接。

具体地，安装板130竖直安装于柜体110的内部，并平行于柜门120布置。

其中，安装板130与柜体110的连接方式包括但不限于焊接、螺纹连接、卡扣连接。

在其中的一些实施例中，柜门120的上安装有至少一锁元件。

可选地，柜门120的远离自身与柜门120的连接点的一侧壁设置有两圆形锁。

优选地，柜体110和柜门120由碳钢喷塑材料制成，且柜体110和柜门120的厚度均为1.5mm。

优选地，安装板130由镀锌安装板制成，安装板130的厚度为2.5mm。

控制单元200设置于安装板130的侧壁，控制单元200用于为多功能通信汇集处理装置提供数据处理作用以及控制作用。

其中，数据处理包括但不限于对每路组串的电压和电流数据、光伏组件数据、监控图像进行数据汇总分析和数据打包。

其中，控制单元200可以为可编程控制器。

优选地，控制单元200为ARM Cortex-M内核的32位微控制器芯片，且该微控制器芯片的型号为STM32F103VET6，控制单元200的内存芯片的大小为1MB、静态随机存取存储器的大小为96KB、主频为72MH、输入/输出点为80组。

继电器单元300设置于安装板130的侧壁，并分别与控制单元200以及总断路器电性连接，继电器单元300用于采集总断路器的开关状态，并将开关状态发送到控制单元200，以使控制单元200根据开关状态生成控制指令；继电器单元300还用于获取控制单元200发送的控制指令，并根据控制指令控制总断路器的开关状态。

其中，总断路器用于控制多功能通信汇集处理装置电流的通断。

其中，继电器单元300可以为I/O继电器输入输出模块。

具体地，继电器单元300包括输入元件和输出元件，其中，输入元件包括3组无源隔离型继电器输入点；输出元件包括3组无源隔离型继电器输出点。

通信驱动单元400设置于安装板130的侧壁，并分别与控制单元200、电流采集器电性连接，通信驱动单元400用于获取电流采集器采集的多功能通信汇集处理装置的电流数据，并将电流数据发送到控制单元200。

其中，通信驱动单元400为RS485串口驱动模块，且RS485串口驱动模块采用工业级标准设计，集成本体隔离供电电源管理芯片，通信稳定可靠，抗干扰能力强，从而降低了通信驱动单元400出现故障的概率，减轻了运维人员的运维难度以及工作量。

其中，通信驱动单元400通过标准的Modbus RTU协议发送到控制单元200，从而解决了现有技术中各设备之间不兼容的问题。

冗余通信单元500设置于安装板130的侧壁，并分别与控制单元200、光伏组件电性连接，冗余通信单元500用于将采集的光伏组件数据发送到控制单元200，以及将控制单元200的数据发送到光伏组件。

具体地，冗余通信单元500能够获取光伏组件的光伏数据，并将光伏数据发送到控制单元200；冗余通信单元500能够获取控制单元200内部经过汇总分析以及数据打包的数据，并将该数据发送到光伏组件。

其中，冗余通信单元500还与监管控制系统通信连接，冗余通信单元500能够将控制单元200内部经过汇总分析以及数据打包的数据发送到监管控制系统。

优选地，冗余通信单元500为冗余载波通信模块，且冗余通信单元500的载波接口采用自由报文加密协议进行数据传送。

具体地，冗余通信单元500将采集的光伏组件数据以低速载波通信方式发送至控制单元200，并将控制单元200汇总分析和数据打包后的数据以高速载波通信方式发送至光伏组件和监管控制系统，从而通过低速载波和高速载波通信相互冗余，能够使调制后的载波信号独立传输，互不干扰，增强了多功能通信汇集处理装置的信息传输功能，避免多功能通信汇集处理装置出现通信故障，无法进行数据传输；其中，当载波速度低于第一设定值时，则称为低速载波，当载波速度高于第二设定值时，则称为高速载波，第一设定值和第二设定值是根据实际需求进行设置的。

在其中的一些实施例中，多功能通信汇集处理装置还包括图像采集单元600，图像采集单元600设置于安装板130的侧壁，并与控制单元200进行电性连接，图像采集单元600用于对柜体110内的硬件设备进行实时监控，并将监控图像发送到控制单元200。

其中，图像采集单元600包括但不限于全景图像传感器、摄像头。

优选地，图像采集单元600为集成全景图像摄像头的传感器。

其中，全景图像摄像头的像素不低于30万，且带有红外夜视功能，全景图像摄像头的识别距离为5～100cm。

可选地，全景图像摄像头的识别距离为10～80cm。

在其中的一些实施例中，多功能通信汇集处理装置还包括光纤转换单元700，光纤转换单元700设置于安装板130的侧壁，并与控制单元200电性连接，光纤转换单元700用于与外部光纤进行远端通信连接。

具体地，光纤转换单元700的光纤接口与外部光纤连接，从而实现向远端传送数据，增加多功能汇集处理器能够向外界进行数据传输的方式。

其中，光纤转换单元700可以为光纤转换模块。

在其中的一些实施例中，控制单元200包括网络交换模块210，网络交换模块210设置于安装板130的侧壁，并与控制单元200电性连接，网络交换模块210用于通过标准的TCP/IP协议实现数据交换，避免控制单元200与其他通信设备不兼容，导致无法传输数据。

其中，网络交换模块210为以太网驱动交换模块，且以太网驱动交换模块集成有多组RJ45网口。

网络交换模块210采用KSZ8081RNBIA以太网管理芯片，并集成3个RJ45网络连接器，具备以太网数据交换机功能，增强多功能通信汇集处理装置的数据传输功能。

进一步地，控制单元200还包括扩展模块220，扩展模块220设置于控制单元200内，并与网络交换模块210连接，扩展模块220用于与移动终端进行连接，以使运维人员现场利用移动终端临时上传数据和/或修改数据。

例如，在运维人员在现场需要向控制单元200的内部上传数据的情况下，此时运维人员可以使用移动终端将数据发送到扩展模块220，扩展模块220将数据发送到网络交换模块210，继而网络交换模块210将数据上传到控制单元200。

在其中的一些实施例中，如图2所示，柜单元100还包括至少一柜门筋条140，至少一柜门筋条140贴合于柜门120的外侧，柜门筋条140用于增强柜门120的强度，避免柜门120发生变形、凹陷或凸起。

其中，柜门筋条140设置为四个，且在柜门120的外侧呈口字形布置。

在其中的一些实施例中，柜门筋条140可以设置于柜门120的内侧。

在其中的一些实施例中，柜门筋条140可以由金属材料制成，也可以为非金属材料制成。

其中，柜门筋条140与柜门120的连接方式包括但不限于焊接、螺纹连接、卡扣连接。

在其中的一些实施例中，如图4～5所示，柜单元100还包括密封胶条150，密封胶条150设置于柜门120的内侧边缘位置，密封胶条150用于增强多功能通信汇集处理装置的防水能力和防尘能力，避免水和尘土从柜门120和柜体110的连接处进入到柜体110的内部，而使柜体110内部的电子器件发生损坏。

其中，密封胶条150可以粘贴于柜门120的内侧边缘位置。

如图6～8所示，柜单元100包括两横担元件160，两横担元件160间隔设置于柜体110的远离柜门120的一侧壁，用来安装绝缘元件及金具，以支承导线、避雷线，并使导线和避雷线按规定保持一定的安全距离。

优选地，两横担元件160相对设置于柜体110的远离柜门120的一侧壁。

其中，横担元件160的侧壁开设有若干安装螺口，以便于安装调节合适的固定螺口。

例如，横担元件160的侧壁开设有4组安装螺口。

在其中的一些实施例中，如图5所示，柜单元100还包括接地元件170，接地元件170分别设置于柜门120和柜体110，接地元件170用于与接地线连接，避免电流传输到柜体110而伤害运维人员。

如图2、7所示，接地元件170包括第一接地螺栓180和第二接地螺栓190，其中，第一接地螺栓180设置于柜体110，用于避免电流传输到柜体110；第二接地螺栓190设置于设置于柜门120，用于避免电流传输到柜门120。

第一接地螺栓180设置于柜体110，用于与接地线连接，避免输电线上的电流传输到柜体110而伤害运维人员。

第二接地螺栓190设置于柜门120，并通过线缆与第一接地螺栓180连接，用于避免输电线上的电流传输到柜门120而上海运维人员。

其中，线缆可以为专用接地铜编织线。

在其中的一些实施例中，柜体110的底部开设有若干进线口，以便于多功能通信汇集处理装置通过线缆与外部器件进行连接。

其中，进线口包括但不限于强电进线口和弱点进线口。

在其中的一些实施例中，柜体110的顶部设置有防雨棚，用于进一步增强柜体110的防水能力。

例如，如图9所示，控制模块(控制单元200)分别与I/O继电器输入输出模块(继电器单元300)、全景图像传感器(图像采集单元600)、冗余载波通信模块(冗余通信单元500)、RS485串口驱动模块(通信驱动单元400)、以太网驱动交换模块(网络交换模块210)、光纤转换模块(光纤转换单元700)连接，且I/O继电器输入输出模块包括输入单元和输出单元，输入单元包括3组无源隔离型继电器输入点，其中，M1和I1为第一组无源隔离型继电器输入点，M2和I2为第二组无源隔离型继电器输入点，M3和I3\I4为第三组无源隔离型继电器输入点；输出单元包括3组无源隔离型继电器输出点，其中，C1和Q1为第一组无源隔离型继电器输出点，C2和Q2为第二组无源隔离型继电器输出点，C3和Q3\Q4为第三组无源隔离型继电器输出点。

本实用新型的多功能通信汇集处理装置，以实现光伏电站汇流箱端的多种数据汇总分析、输入输出信号状态监测、多种通信冗余方式转换以及与光伏组件及光伏监控系统之间无缝通信连接，数据采集转换自由灵活，利用嵌入式载波技术完成数据采集、数据处理、协议转换和通信等集中管理功能。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多功能通信汇集处理装置，其特征在于，包括：

柜单元，所述柜单元包括柜体、柜门以及安装板，所述柜门转动设置于所述柜体的开口处，所述安装板安装于所述柜体的内部；

控制单元，所述控制单元设置于所述安装板的侧壁；

继电器单元，所述继电器单元设置于所述安装板的侧壁，并分别与所述控制单元以及总断路器电性连接；

通信驱动单元，所述通信驱动单元设置于所述安装板的侧壁，并分别与所述控制单元、电流采集器电性连接；

冗余通信单元，所述冗余通信单元设置于所述安装板的侧壁，并分别与所述控制单元、光伏组件电性连接。

2.根据权利要求1所述的多功能通信汇集处理装置，其特征在于，还包括：

图像采集单元，所述图像采集单元设置于所述安装板的侧壁，并与所述控制单元进行电性连接。

3.根据权利要求1所述的多功能通信汇集处理装置，其特征在于，还包括：

光纤转换单元，所述光纤转换单元设置于所述安装板的侧壁，并与所述控制单元电性连接。

4.根据权利要求1所述的多功能通信汇集处理装置，其特征在于，所述控制单元包括：

网络交换模块，所述网络交换模块设置于所述安装板的侧壁，并与所述控制单元电性连接。

5.根据权利要求4所述的多功能通信汇集处理装置，其特征在于，所述控制单元还包括：

扩展模块，所述扩展模块设置于所述控制单元内，并与所述网络交换模块连接。

6.根据权利要求1所述的多功能通信汇集处理装置，其特征在于，所述柜单元还包括：

至少一柜门筋条，至少一所述柜门筋条贴合于所述柜门的外侧。

7.根据权利要求1所述的多功能通信汇集处理装置，其特征在于，所述柜单元还包括：

密封胶条，所述密封胶条设置于所述柜门的内侧边缘位置。

8.根据权利要求1所述的多功能通信汇集处理装置，其特征在于，所述柜单元包括：

两横担元件，两所述横担元件间隔设置于所述柜体的远离所述柜门的一侧壁。

9.根据权利要求1所述的多功能通信汇集处理装置，其特征在于，所述柜单元还包括：

接地元件，所述接地元件分别设置于所述柜门和所述柜体。

10.根据权利要求9所述的多功能通信汇集处理装置，其特征在于，所述接地元件包括：

第一接地螺栓，所述第一接地螺栓设置于所述柜体，用于与接地线连接；

第二接地螺栓，所述第二接地螺栓设置于所述柜门，并通过线缆与所述第一接地螺栓连接。

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