CN217233709U - 一种风电机组部件数据采集设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风电机组部件数据采集设备，属于电力技术领域，包括主控制器、电池管理模块、稳压模块、以太网单元、上行485单元、下行485单元、LORA模块、4G模块、RAM模块、FLASH模块、带保护数字信号采集单元、数字弱信号采集单元、非接触式温度传感器组和接触式温度传感器组，本实用新型将温度传感器分为非接触式和接触式，可适用于各种高压场景，本实用新型在采集数字信号是采用了TVS保护和隔离保护，能很好的杜绝高压静电等对采集设备的损坏，本实用新型提供一路4G无线通信和一路无线物联网通信通道，并且利用单总线获取多个温度传感器的数据，减小了布线数量，极大的减小了布线和工程工作量。
Description
技术领域
本实用新型属于电力技术领域，尤其涉及一种风电机组部件数据采集设备。
背景技术
风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成；它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成，对风力发电机组的各个部件的运行状态监控是检验风电机组是否正常运行的重要工作。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种风电机组部件数据采集设备，解决了采用极少的布线即可对风电机组的各个部件的运行状态数据进行采集的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种风电机组部件数据采集设备，包括主控制器、电池管理模块、稳压模块、以太网单元、上行485单元、下行485单元、LORA模块、4G模块、RAM模块、FLASH模块、带保护数字信号采集单元、数字弱信号采集单元、非接触式温度传感器组和接触式温度传感器组；
以太网单元、上行485单元、下行485单元、LORA模块和4G模块分别与主控制器上的不同的UART接口连接；
RAM模块通过并口总线与主控制器上的一组IO口连接，FLASH模块与主控制器的一组IO口连接；
非接触式温度传感器组包括一组非接触式温度传感器模块，所有非接触式温度传感器模块均通过一路单总线与主控制器的一个IO口连接；
接触式温度传感器组包括一组接触式温度传感器，所有非接触式温度传感器均通过另一路单总线与主控制器的另一个IO口连接；
带保护数字信号采集单元包括数个用于采集开关量信号的带隔离保护和TVS保护的开关量信号输入电路，每一个开关量信号输入电路分别连接主控制器的一个IO口；
数字弱信号采集单元包括数个用于采集脉冲信号或方波信号的带隔离保护的数字信号输入电路，每一个数字信号输入电路分别连接主控制器的一个IO口；
电池管理模块用于管理一组锂电池BAT的充电和供电输出，电池管理模块与稳压模块连接，稳压模块为主控制器、以太网单元、上行485单元、下行485单元、LORA模块、4G模块、RAM模块、FLASH模块、带保护数字信号采集单元、数字弱信号采集单元、非接触式温度传感器组和接触式温度传感器组供电。
优选的，所述非接触式温度传感器模块包括一个AD转换模块和一个非接触式温度传感器，非接触式温度传感器的输出端连接AD转换模块的输入端，AD转换模块的输出端通过单总线连接所述主控制器。
优选的，所述非接触式温度传感器的型号为A2TPMI，所述AD转换模块的型号为DS2438；所述接触式温度传感器的型号为DS18B20。
优选的，所述主控制器的型号为MCIMX6Y1CVK05AB；所述电池管理模块的型号为bq25071，稳压模块的型号为LM2576S-ADJ；所述LORA模块的型号为E22-400T22S；所述4G模块的型号为WH-LTE-7S1；所述RAM模块的型号为IS61LV6416；所述FLASH模块的型号为S29JL064J70TFI000；所述以太网单元包括以太网芯片及其外围电路，所述以太网芯片的型号为CS8900A-IQ3Z。
优选的，所述上行485单元和所述下行485单元均由485芯片及其外围电路构成，所述上行485单元用于与外部上级设备进行通信，所述下行485单元用于与智能电表通信。
本实用新型所述的一种风电机组部件数据采集设备，解决了采用极少的布线即可对风电机组的各个部件的运行状态数据进行采集的技术问题，本实用新型将温度传感器分为非接触式和接触式，可适用于各种高压场景，本实用新型在采集数字信号是采用了TVS保护和隔离保护，能很好的杜绝高压静电等对采集设备的损坏，本实用新型提供一路4G无线通信和一路无线物联网通信通道，并且利用单总线获取多个温度传感器的数据，减小了布线数量，极大的减小了布线和工程工作量。
附图说明
图1是本实用新型的原理图方框图；
图2是本实用新型的非接触式温度传感器模块的电路图；
图3是本实用新型的数字信号输入电路的电路图；
图4是本实用新型的开关量信号输入电路的电路图。
具体实施方式
由图1-图4所示的：一种风电机组部件数据采集设备，包括主控制器、电池管理模块、稳压模块、以太网单元、上行485单元、下行485单元、LORA模块、4G模块、RAM模块、FLASH模块、带保护数字信号采集单元、数字弱信号采集单元、非接触式温度传感器组和接触式温度传感器组；
以太网单元、上行485单元、下行485单元、LORA模块和4G模块分别与主控制器上的不同的UART接口连接；
所述上行485单元和所述下行485单元均由485芯片及其外围电路构成，所述上行485单元用于与外部上级设备进行通信，所述下行485单元用于与智能电表通信。
本实用新型中提供了两组485通信通道，一路为上行485单元，专门用于与上位机、集中器或上级采集设备进行通信，另一路为下行485单元，专门用来与智能电表进行通信，用户可以通过上行485单元将多个本实用新型所述的一种风电机组部件数据采集设备构架成所需要的网络结构，实现多点数据采集，而下行485单元则与智能电表通信后，获取智能电表测量出的风电机组的有功功率、无功功率、功率因数、电网频率、L1电压、L2电压、L3电压、L1电流、L2电流、L3电流等dial ing数据。
在本实施例中，485芯片的型号为MAX3485ESA。
RAM模块通过并口总线与主控制器上的一组IO口连接，FLASH模块与主控制器的一组IO口连接；
本实施例中，RAM模块可用来缓存从智能电表中读取的数据、从温度传感器中获取的温度数据、从带保护数字信号采集单元或数字弱信号采集单元中获取的脉冲信号或开关量信号等临时数据。
FLASH模块用来保存永久性数据，如出厂设置等。
非接触式温度传感器组包括一组非接触式温度传感器模块，所有非接触式温度传感器模块均通过一路单总线与主控制器的一个IO口连接；
所述非接触式温度传感器模块包括一个AD转换模块和一个非接触式温度传感器，非接触式温度传感器的输出端连接AD转换模块的输入端，AD转换模块的输出端通过单总线连接所述主控制器。
如图2所示，本实用新型中采用非接触式温度传感器的型号为A2TPMI，AD转换模块的型号为DS2438，A2TPMI的VTobj端口为温度信号输出端，VTobj端口与DS2438的VAD端连接，即与DS2438的模拟量输入端连接，DS2438将VTobj端口的模拟量信号转化为数字信号后，通过单总线发送给主控制器，即，通过DQ端连接到单总线(1-WIRE-BUS)上。
接触式温度传感器组包括一组接触式温度传感器，所有非接触式温度传感器均通过另一路单总线与主控制器的另一个IO口连接；
所述接触式温度传感器的型号为DS18B20，DS18B20的信号输出端通过单总线(1-WIRE-BUS)与主控制器通信。
用户可以通过接触式温度传感器组测量主控柜、变频器系统、变桨系统、齿轮箱和液压系统等风电机组部件的温度数据；而非接触式温度传感器则可以用来测量散热电机工作状态，电压，电流，发电机前轴承温度、发电机后轴承温度、U转子线圈温度、V转子线圈温度、W转子线圈温度等高压区域的温度数据。
带保护数字信号采集单元包括数个用于采集开关量信号的带隔离保护和TVS保护的开关量信号输入电路，每一个开关量信号输入电路分别连接主控制器的一个IO口；
数字弱信号采集单元包括数个用于采集脉冲信号或方波信号的带隔离保护的数字信号输入电路，每一个数字信号输入电路分别连接主控制器的一个IO口；
如图3-图4所示，本实施例中只提供一个开关量信号输入电路和一个数字信号输入电路的具体电路结构，隔离保护采用光耦U7或光耦U8实现，而TVS保护则采用D2实现，本实施例中还设计了熔断器FU2，一旦出现大电流现象，则可以通过熔断器FU2来保护设备不会损坏，实际应用过程中，需要测量的负载也可以串联到DI_21和DI_22两端。
光耦U8可以用来测量有光电编码器或扭矩传感器所传送过来的脉冲或方波信号，而光耦U7可以用来测量电流或电压较大的设备的运行状态，即能表示其运行状态的开关量状态。
电池管理模块用于管理一组锂电池BAT的充电和供电输出，电池管理模块与稳压模块连接，稳压模块为主控制器、以太网单元、上行485单元、下行485单元、LORA模块、4G模块、RAM模块、FLASH模块、带保护数字信号采集单元、数字弱信号采集单元、非接触式温度传感器组和接触式温度传感器组供电。
所述主控制器的型号为MCIMX6Y1CVK05AB；所述电池管理模块的型号为bq25071，稳压模块的型号为LM2576S-ADJ；所述LORA模块的型号为E22-400T22S；所述4G模块的型号为WH-LTE-7S1；所述RAM模块的型号为IS61LV6416；所述FLASH模块的型号为S29JL064J70TFI000；所述以太网单元包括以太网芯片及其外围电路，所述以太网芯片的型号为CS8900A-IQ3Z。
本实施例中，提供的4G模块不但可以用来与上位机进行远程通信，还可以与具有无线通信功能的风向风力变送器进行通信，如SN-WX-FX型变送器，以进一步减小布线数量。
本实用新型所述的一种风电机组部件数据采集设备，解决了采用极少的布线即可对风电机组的各个部件的运行状态数据进行采集的技术问题，本实用新型将温度传感器分为非接触式和接触式，可适用于各种高压场景，本实用新型在采集数字信号是采用了TVS保护和隔离保护，能很好的杜绝高压静电等对采集设备的损坏，本实用新型提供一路4G无线通信和一路无线物联网通信通道，并且利用单总线获取多个温度传感器的数据，减小了布线数量，极大的减小了布线和工程工作量。
Claims (5)
1.一种风电机组部件数据采集设备，其特征在于：包括主控制器、电池管理模块、稳压模块、以太网单元、上行485单元、下行485单元、LORA模块、4G模块、RAM模块、FLASH模块、带保护数字信号采集单元、数字弱信号采集单元、非接触式温度传感器组和接触式温度传感器组；
以太网单元、上行485单元、下行485单元、LORA模块和4G模块分别与主控制器上的不同的UART接口连接；
RAM模块通过并口总线与主控制器上的一组IO口连接，FLASH模块与主控制器的一组IO口连接；
非接触式温度传感器组包括一组非接触式温度传感器模块，所有非接触式温度传感器模块均通过一路单总线与主控制器的一个IO口连接；
接触式温度传感器组包括一组接触式温度传感器，所有非接触式温度传感器均通过另一路单总线与主控制器的另一个IO口连接；
带保护数字信号采集单元包括数个用于采集开关量信号的带隔离保护和TVS保护的开关量信号输入电路，每一个开关量信号输入电路分别连接主控制器的一个IO口；
数字弱信号采集单元包括数个用于采集脉冲信号或方波信号的带隔离保护的数字信号输入电路，每一个数字信号输入电路分别连接主控制器的一个IO口；
电池管理模块用于管理一组锂电池BAT的充电和供电输出，电池管理模块与稳压模块连接，稳压模块为主控制器、以太网单元、上行485单元、下行485单元、LORA模块、4G模块、RAM模块、FLASH模块、带保护数字信号采集单元、数字弱信号采集单元、非接触式温度传感器组和接触式温度传感器组供电。
2.如权利要求1所述的一种风电机组部件数据采集设备，其特征在于：所述非接触式温度传感器模块包括一个AD转换模块和一个非接触式温度传感器，非接触式温度传感器的输出端连接AD转换模块的输入端，AD转换模块的输出端通过单总线连接所述主控制器。
3.如权利要求2所述的一种风电机组部件数据采集设备，其特征在于：所述非接触式温度传感器的型号为A2TPMI，所述AD转换模块的型号为DS2438；所述接触式温度传感器的型号为DS18B20。
4.如权利要求1所述的一种风电机组部件数据采集设备，其特征在于：所述主控制器的型号为MCIMX6Y1CVK05AB；所述电池管理模块的型号为bq25071，稳压模块的型号为LM2576S-ADJ；所述LORA模块的型号为E22-400T22S；所述4G模块的型号为WH-LTE-7S1；所述RAM模块的型号为IS61LV6416；所述FLASH模块的型号为S29JL064J70TFI000；所述以太网单元包括以太网芯片及其外围电路，所述以太网芯片的型号为CS8900A-IQ3Z。
5.如权利要求1所述的一种风电机组部件数据采集设备，其特征在于：所述上行485单元和所述下行485单元均由485芯片及其外围电路构成，所述上行485单元用于与外部上级设备进行通信，所述下行485单元用于与智能电表通信。
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