CN220368522U - 一种新能源发电监测一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新能源发电监测一体化装置，涉及新能源和电力设备技术领域，以解决现有技术中的新能源发电监测装置支持的协议少，导致监测装置的规约转化能力弱的问题。该装置包括：箱体、稳控插件、交流插件和总线板；稳控插件和交流插件安装在箱体内部；稳控插件通过总线板与交流插件电连接；稳控插件包括稳控芯片、SFP模块接口和以太网接口；交流插件用于采集被监测设备的电流信息和电压信息，稳控插件用于分析电流信息和电压信息，将电流信息和电压信息中的故障信息上传至终端进行显示。本实用新型提供的新能源发电监测一体化装置支持的协议、规约转化能力强，可以满足电网故障情况下的毫秒级紧急控制功能要求。

Description

一种新能源发电监测一体化装置

技术领域

本实用新型涉及新能源和电力设备技术领域，尤其涉及一种新能源发电监测一体化装置。

背景技术

新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，目前开始开发利用或正在积极研究的新能源，如太阳能、地热能和风能等。利用新能源进行发电，可以有效减少传统能源的消耗以及环境污染问题，在可持续发展理念的推动下，新能源发电逐渐成为主流趋势。

但目前市场上新能源发电监测装置功能单一，例如光伏和风力发电的监测装置支持的协议单一，不支持以太网GOOSE通信或UDP通信协议，导致监测装置的规约转化能力弱，无法满足电网故障情况下的毫秒级紧急控制功能要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新能源发电监测一体化装置，用于解决现有技术中的新能源发电监测装置支持的协议少，导致监测装置的规约转化能力弱，无法满足电网故障情况下的毫秒级紧急控制功能要求的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种新能源发电监测一体化装置，包括：

箱体、稳控插件、交流插件和总线板；

所述稳控插件和所述交流插件安装在所述箱体内部；所述稳控插件通过所述总线板与所述交流插件电连接；

所述稳控插件包括稳控芯片、SFP模块接口和以太网接口；所述稳控芯片包括微处理器；所述SFP模块接口支持UDP协议；所述以太网接口支持GOOSE协议；

所述交流插件用于采集被监测设备的电流信息和电压信息，所述稳控插件用于分析所述电流信息和电压信息，将所述电流信息和电压信息中的故障信息上传至终端进行显示。

可选的，所述稳控插件还包括：

USB接口、开关量输入接口、开关量输出接口和电源接口；

所述SFP模块接口、所述以太网接口、所述USB接口、所述开关量输入接口、所述开关量输出接口和所述电源接口均设置在所述稳控插件接口板上；

所述SFP模块接口用于接入自组光纤环网；所述电源接口用于接入交流电压。

可选的，所述交流插件包括：

电源、电流变换器和电压变换器；

所述电源与总线板电连接，支持强电接入，用于为所述装置供电；

所述电流变换器用于采集所述被监测设备的电流信息，所述电压变换器用于采集所述被监测设备的电压信息。

可选的，所述装置还包括：

安装在所述箱体内部的CPU插件；所述CPU插件通过所述总线板与所述交流插件连接；所述CPU插件包括CPU芯片；所述CPU芯片包括运算器、寄存器组和控制器；

所述运算器用于采集并分析所述电流信息和电压信息，并将所述电流信息和电压信息中的所述故障信息分别上传至所述终端和人机交互面板进行显示；所述寄存器组用于采集CPU通信信息，并将所述CPU通信信息分别上传至所述终端和人机交互面板进行显示；所述控制器基于所述故障信息，控制开入插件和开出插件进行就地侧保护。

可选的，所述人机交互面板包括：

显示屏、多个信号灯和多个功能按钮；所述人机交互面板安装在所述箱体外表面；所述人机交互面板通过4PIN线与所述总线板通信连接；

所述显示屏、多个信号灯用于显示所述CPU插件上传的所述故障信息和CPU通信信息。

可选的，所述开入插件和开出插件：

安装在所述箱体内部；所述开入插件包括强电开入输入接点；所述开出插件包括所述强电开入输入接点、可编程继电器和报警器；

所述开入插件和开出插件分别通过所述总线板与所述CPU插件电连接；

所述强电开入输入接点用于接收所述被监测设备的信号；

所述可编程继电器基于所述故障信息控制电路通断；

所述报警器基于所述故障信息报警。

可选的，所述装置还包括：

安装在所述箱体内部的通信插件；所述通信插件包括通信芯片和通信接口；所述通信插件与所述被监测设备通过所述通信接口通信连接，所述通讯插件与所述CPU插件通过所述总线板电连接；

所述通信芯片用于采集所述被监测设备的通信信息和所述CPU插件的所述CPU通信信息，并将所述被监测设备的通信信息和所述CPU插件的所述CPU通信信息上传至所述终端进行显示。

可选的，所述装置还包括：

安装在所述箱体内部的备用插件；所述备用插件基于所述装置的预设功能提供备用接口。

可选的，所述箱体采用5U加强型单元机箱；

所述5U加强型单元机箱集成有所述箱体、所述稳控插件、所述交流插件、所述总线板、CPU插件、人机交互面板、开入插件、开出插件、通信插件和备用插件。

可选的，所述机箱采用后插拔式接口结构，且所述机箱为强弱电分离结构。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种新能源发电监测一体化装置中，包括箱体、稳控插件、交流插件和总线板；稳控插件和所述交流插件安装在所述箱体内部；交流插件用于采集被监测设备的电流信息和电压信息，稳控插件通过总线板与交流插件电连接，如此稳控插件可以直接采集到电流信息和电压信息；并且稳控插件包括稳控芯片、SFP模块接口和以太网接口，稳控芯片包括微处理器，使稳控插件可以分析找出采集到电流信息和电压信息中的故障信息；SFP模块接口支持UDP协议，以太网接口支持GOOSE协议，使稳控插件可以支持UDP协议和GOOSE协议，通过UDP协议和GOOSE协议将故障信息上传至终端进行显示，提高了规约转化能力，并且电网故障情况下终端能够收到通过UDP协议和GOOSE协议上传的故障信息，提高了电网故障监测效率，满足了电网故障情况下毫秒级紧急控制功能的要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例中一种新能源发电监测一体化装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中稳控插件的结构框图；

图3为本实用新型实施例中交流插件的结构框图；

图4为本实用新型实施例中人机交互面板的结构示意图。

附图标记：1-箱体，2-总线板，3-通信插件，31-通信芯片，32-通信接口，4-开入插件，5-第一备用插件，6-开出插件，7-CPU插件，8-交流插件，81-电源，82-电流变换器，83-电压变换器，9-稳控插件，91-稳控芯片，92-SFP模块接口，93-以太网接口，10-第二备用插件，94-USB接口，95-开关量输入接口，96-开关量输出接口，97-电源接口，801-第一交流插件，8011-第一电流变换器，8012-第一电压变换器，802-第二交流插件，8021-第二电流变换器，8022-第二电压变换器，33-人机交互面板，331-显示屏，332-运行信号灯，333-第一通讯信号灯，334-第二通讯信号灯，335-跳闸信号灯，336-告警信号灯，337-备用信号灯，338-功能按钮。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在电网发生故障情况下，有时故障信息不能上传到终端，原因在于监测设备支持的协议单一，导致规约转化能力弱，无法支持以太网GOOSE通信或UDP通信的上传方式。

基于以上问题，本实用新型提出了一种新能源发电监测一体化装置，用于新能源发电故障信息的监测。接下来，结合附图对本说明书的实施例进行说明：

请参阅图1，本实用新型施例提供的一种新能源发电监测一体化装置，包括：

箱体1、稳控插件9、交流插件8和总线板2；稳控插件9和交流插件8安装在箱体1内部，稳控插件9通过总线板2与交流插件8电连接；稳控插件9包括稳控芯片91、SFP模块接口92和以太网接口93；稳控芯片91包括微处理器；SFP模块接口92支持UDP协议；以太网接口93支持GOOSE协议；交流插件8包括电源81、电流变换器82和电压变换器83，电源81用于本新能源发电监测一体化装置供电，电流变换器82和电压变换器83采集被监测设备的电流信息和电压信息，稳控插件9中的稳控芯片91分析电流信息和电压信息得到故障信息后，将故障信息通过SFP模块接口92支持的UDP协议和以太网接口93支持的GOOSE协议上传至终端进行显示，解决了现有技术中的新能源发电监测装置支持的协议少，导致监测装置的规约转化能力弱的问题。

本新能源发电监测一体化装置还包括安装在箱体1内部的通信插件3、开入插件4、第一备用插件5、开出插件6、CPU插件7以及第二备用插件10。

CPU插件7通过总线板2与交流插件8连接，集成了数据采样处理通信以及保护功能，CPU插件7内部有CPU芯片71，CPU芯片71中的运算器采集交流插件8提供的电流信息和电压信息，分析出电流信息和电压信息中的故障信息，将故障信息分别上传至终端和人机交互面板33进行显示，完成数据处理；同时CPU插件7中的控制器基于故障信息，控制开入插件4和开出插件6进行就地侧保护，完成新能源发电监测一体化装置的保护功能；CPU插件7中的寄存器采集CPU通信信息，并将其显示在人机交互面板33上，完成CPU插件7的通信功能。其中，开入插件4和开出插件6分别通过总线板2与CPU插件7电连接，开入插件4包括强电开入输入接点，开出插件6包括强电开入输入接点、可编程继电器和报警器，强电开入输入接点用于接收被监测设备的信号，在箱体1内形成信号回路，使可编程继电器可以基于故障信息控制电路通断，同时报警器进行报警，具体的，开入插件4集成了若干路强电开入输入接点；开出插件6集成了13路强电开入输入接点，1路告警信号和6路可编程继电器出口。通信插件3通过总线板2与CPU插件7电连接，通信插件3内部安装有通信芯片31，通信插件3接口处安装有通信接口32，通信接口32用于外接被监测设备，能接就地侧各种通讯信号，通信芯片31用于采集被监测设备的通信信息和CPU插件7的CPU通信信息，就地侧上传至终端进行显示。装置内部安装的第一备用插件5和第二备用插件10均可以基于装置的预设功能提供备用接口。本新能源发电监测一体化装置的箱体1可以采用5U加强型单元机箱，分散安装运行。同时，箱体1可以采用后插拔式接口和强弱电分离结构，后插拔式接口不仅易于安装、抗强振动，还可以使箱体1适应各种接线要求，强弱电分离结构大大避免了箱体1中强电和弱点之间的干扰，满足了新能源发电站复杂的安全性要求。

通过上述一种新能源发电监测一体化装置的结构示意图可知，通过本发电监测装置，在箱体1内安装稳控插件9，基于SFP模块接口92支持UDP协议，以太网接口93支持GOOSE协议，使稳控芯片91在分析电流信息和电压信息得到故障信息后，可以将故障信息通过UDP协议和GOOSE协议上传至终端进行显示，增多新能源发电监测一体化装置支持的协议，提高了其规约转化能力，使电网故障情况下可以实现毫秒级紧急控制。

对于上述图1中的稳控插件9，在具体实施应用时，参见图2中稳控插件的结构框图，可以为，稳控插件9包括：稳控芯片91、SFP模块接口92、以太网接口93、USB接口94、开关量输入接口95、开关量输出接口96以及电源接口97。其中，稳控芯片91安装在稳控插件9内部；SFP模块接口92、以太网接口93、USB接口94、开关量输入接口95、开关量输出接口96以及电源接口97安装在稳控插件9的接口板上。可选的，SPF模块接口92具备2路，可自组光纤环网；以太网接口93具备2路，可接入10M/100M自适应电，USB接口94具备2路，开关量输入接口95具备2路，开关量输出接口96具备2路，电源接口97可接入220V交流电压。

对于上述图1中的交流插件8，在具体实施应用时，参见图3中交流插件的结构框图，可以为，交流插件8内部安装有：第一交流插件801和第二交流插件802。其中第一交流插件801内部安装有电源81、第一电流变换器8011和第一电压变换器8012，第二交流插件802内部安装有第二电流变换器8021和第二电压变换器8022；电源81与总线板2电连接，为本新能源发电监测一体化装置供电。

具体的，第一交流插件801和第二交流插件802包括电流变换器TA和电压变换器TV，用于将系统的二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，供CPU插件转换，并起强弱电隔离作用。

在将第一交流插件801和第二交流插件802应用在新能源发电监测一体化装置时，其内部的电流变换器TA、电压变换器TV和电源可以设置为：

第一交流插件801：风电包括3个电流变换器TA、3个电压变换器TV；3个TA分别变换电流Ia1、Ib1、Ic1，共3个低压保护电流量；3个TV分别变换电压UA1、UB1、UC1，共3个低压电压量。1个电源模块输入220V交流电压。光伏包括6个电流变换器TA、6个电压变换器TV；6个TA分别变换电流Ia1、Ib1、Ic1、Ia2、Ib2、Ic2，共6个低压保护电流量；6个TV分别变换电压UAB1、UBC1、UCA1、UAB2、UBC2、UCA2，共6个低压电压量。1个电源模块输入220V交流电压。

第二交流插件802：风电包括9个电流变换器TA、3个电压变换器TV；3个TA分别变换电流Ia3、Ib3、Ic3，共3个高压保护电流量；6个TA分别变换电流IA1、IB1、IC1、IA3、IB3、IC3，共6个测量电流量；3个TV分别变换电压UA3、UB3、UC3，共3个高压电压量。光伏包括12个电流变换器TA、3个电压变换器TV；3个TA分别变换电流Ia3、Ib3、Ic3，共3个高压保护电流量；9个TA分别变换电流IA1、IB1、IC1、IA2、IB2、IC2、IA3、IB3、IC3，共12个测量电流量；3个TV分别变换电压UA3、UB3、UC3，共3个高压电压量。

具体的，在设计箱体1外表面安装的用于显示CPU插件7信息的上述人机交互面板33时，可以参见图4的人机交互面板的结构示意图。人机交互面板33安装在箱体1外表面，并且通过4PIN线与总线板2通信连接，人机交互面板33上安装有显示屏331、运行信号灯332、第一通讯信号灯333、第二通讯信号灯334、跳闸信号灯335、告警信号灯336、备用信号灯337和功能按钮338。

参见图1至图4，本新能源发电监测一体化装置通过在箱体1内中安装稳控插件9、交流插件8，并将其通过总线板2电连接，使稳控插件9采集到交流插件提供的电流信息和电压信息中的故障信息，将故障信息通过稳控插件支持的UDP协议和GOOSE协议上传至终端进行显示。同时CPU插件7将CPU芯片71检测的电流信息和电压信息中的到故障信息通过传统通信协议(例如，TCP协议)的方式上传至终端进行显示，使终端可以接收到以任何通信协议上传的故障信息，满足了电网故障情况下的毫秒级紧急控制功能要求。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到变化或替换，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 (10)

1.一种新能源发电监测一体化装置，其特征在于，包括：

箱体、稳控插件、交流插件和总线板；

所述稳控插件和所述交流插件安装在所述箱体内部；所述稳控插件通过所述总线板与所述交流插件电连接；

所述稳控插件包括稳控芯片、SFP模块接口和以太网接口；所述稳控芯片包括微处理器；所述SFP模块接口支持UDP协议；所述以太网接口支持GOOSE协议；

所述交流插件用于采集被监测设备的电流信息和电压信息，所述稳控插件用于分析所述电流信息和电压信息，将所述电流信息和电压信息中的故障信息上传至终端进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种新能源发电监测一体化装置，其特征在于，

所述稳控插件还包括：

USB接口、开关量输入接口、开关量输出接口和电源接口；

所述SFP模块接口、所述以太网接口、所述USB接口、所述开关量输入接口、所述开关量输出接口和所述电源接口均设置在所述稳控插件接口板上；

所述SFP模块接口用于接入自组光纤环网；所述电源接口用于接入交流电压。

3.根据权利要求1所述的一种新能源发电监测一体化装置，其特征在于，所述交流插件包括：

电源、电流变换器和电压变换器；

所述电源与总线板电连接，支持强电接入，用于为所述装置供电；

所述电流变换器用于采集所述被监测设备的电流信息，所述电压变换器用于采集所述被监测设备的电压信息。

4.根据权利要求1所述的一种新能源发电监测一体化装置，其特征在于，所述装置还包括：

安装在所述箱体内部的CPU插件；所述CPU插件通过所述总线板与所述交流插件连接；所述CPU插件包括CPU芯片；所述CPU芯片包括运算器、寄存器组和控制器；

所述运算器用于采集并分析所述电流信息和电压信息，并将所述电流信息和电压信息中的所述故障信息分别上传至所述终端和人机交互面板进行显示；所述寄存器组用于采集CPU通信信息，并将所述CPU通信信息分别上传至所述终端和人机交互面板进行显示；所述控制器基于所述故障信息，控制开入插件和开出插件进行就地侧保护。

5.根据权利要求4所述的一种新能源发电监测一体化装置，其特征在于，所述人机交互面板包括：

显示屏、多个信号灯和多个功能按钮；所述人机交互面板安装在所述箱体外表面；所述人机交互面板通过4PIN线与所述总线板通信连接；

所述显示屏、多个信号灯用于显示所述CPU插件上传的所述故障信息和CPU通信信息。

6.根据权利要求4所述的一种新能源发电监测一体化装置，其特征在于，所述开入插件和开出插件：

安装在所述箱体内部；所述开入插件包括强电开入输入接点；所述开出插件包括所述强电开入输入接点、可编程继电器和报警器；

所述开入插件和开出插件分别通过所述总线板与所述CPU插件电连接；

所述强电开入输入接点用于接收所述被监测设备的信号；

所述可编程继电器基于所述故障信息控制电路通断；

所述报警器基于所述故障信息报警。

7.根据权利要求4所述的一种新能源发电监测一体化装置，其特征在于，所述装置还包括：

安装在所述箱体内部的通信插件；所述通信插件包括通信芯片和通信接口；所述通信插件与所述被监测设备通过所述通信接口通信连接，所述通信插件与所述CPU插件通过所述总线板电连接；

所述通信芯片用于采集所述被监测设备的通信信息和所述CPU插件的所述CPU通信信息，并将所述被监测设备的通信信息和所述CPU插件的所述CPU通信信息上传至所述终端进行显示。

8.根据权利要求1所述的一种新能源发电监测一体化装置，其特征在于，所述装置还包括：

安装在所述箱体内部的备用插件；所述备用插件基于所述装置的预设功能提供备用接口。

9.根据权利要求1所述的一种新能源发电监测一体化装置，其特征在于，所述箱体采用5U加强型单元机箱；

所述5U加强型单元机箱集成有所述箱体、所述稳控插件、所述交流插件、所述总线板、CPU插件、人机交互面板、开入插件、开出插件、通信插件和备用插件。

10.根据权利要求9所述的一种新能源发电监测一体化装置，其特征在于，

所述5U加强型单元机箱采用后插拔式接口结构，且所述5U加强型单元机箱为强弱电分离结构。