基于以箱变测控装置为协议转换器的汇流箱数据采集系统的制作方法

本实用新型属于汇流箱的电力运行参数采集技术领域，具体涉及一种基于以箱变测控装置为协议转换器的汇流箱数据采集系统。

背景技术：

汇流箱是光伏电站生产区域的主要设备之一，作用是实现采集各支路电流、支路电压、温湿度、断路器工作状态等信息，实现就地显示告警等人机对话功能，其运行数据必须实时上传至监控室。由于汇流箱数量多，通讯数据量大，采集过程中的通讯抗电磁干扰能力和投资成本的矛盾一直没有得到很好的解决。目前汇流箱的数据采集有两种不同的方式。一种是以光纤传输信号，这种方式必须加装通讯管理机、环网交换机和通讯柜，虽然抗干扰能力和通讯速率提高了，但是投资成本高；还有一种是以屏蔽电缆传输MODBUS电信号，这种方式可以将通讯管理机省去，但是通讯速率慢，抗干扰能力差，因此，针对行业目前这一现状，现如今缺少一种汇流箱数据采集系统，既可降低项目投资成本又彻底解决了汇流箱数据采集过程中通讯信号的电磁干扰问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于以箱变测控装置为协议转换器的汇流箱数据采集系统，其设计新颖合理，以箱变测控装置为协议转换器，省去用于采集汇流箱和升压箱变运行参数信息的通讯柜、通讯管理机、数据采集器和环网交换机，节省投资，且每个箱变测控装置上连接两个二级光纤环网，彻底解决了汇流箱数据传输过程中的电磁干扰问题，大幅提高了通讯速率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：基于以箱变测控装置为协议转换器的汇流箱数据采集系统，其特征在于：包括上位机监控系统和多个箱变测控子系统，所述箱变测控子系统包括箱变测控装置和两组均与箱变测控装置连接的汇流箱组，所述汇流箱组由多个分别用于采集光伏电站的电力运行参数的汇流箱组成；

上位机监控系统与多个箱变测控装置首尾相连组成一级光纤环网；

箱变测控装置与所述汇流箱组中的多个汇流箱首尾相连组成二级光纤环网；

其中，箱变测控装置包括第一光纤通信模块、第二光纤通信模块、第三光纤通信模块、第四光纤通信模块、第五光纤通信模块和第六光纤通信模块，第一光纤通信模块和第二光纤通信模块通过光纤将多个箱变测控装置与上位机监控系统首尾相连，第三光纤通信模块和第四光纤通信模块通过光纤将与其连接的两组所述汇流箱组中的一组汇流箱组与该箱变测控装置首尾相连，第五光纤通信模块和第六光纤通信模块通过光纤将与其连接的两组所述汇流箱组中的另一组汇流箱组与该箱变测控装置首尾相连。

上述的基于以箱变测控装置为协议转换器的汇流箱数据采集系统，其特征在于：所述箱变测控装置还包括双核微处理器、开关电源和与双核微处理器连接的以太网模块，以太网模块上连接有用于与外部计算机通信的调试接口模块，双核微处理器的输入端接有模拟量输入单元、开关量输入单元、CPLD模块、键盘输入模块和GPS对时模块，双核微处理器的输出端接有开关量输出单元和液晶显示屏，第一光纤通信模块、第二光纤通信模块、第三光纤通信模块、第四光纤通信模块、第五光纤通信模块和第六光纤通信模块均与以太网模块连接。

上述的基于以箱变测控装置为协议转换器的汇流箱数据采集系统，其特征在于：所述模拟量输入单元包括模拟量隔离放大模块和与模拟量隔离放大模块输出端连接的模数转换器，所述开关量输入单元包括开关量输入模块和与开关量输入模块输出端相接的第一光耦隔离模块，所述开关量输出单元包括开关量输出模块和与开关量输出模块输入端相接的第二光耦隔离模块，GPS对时模块通过第三光耦隔离模块与双核微处理器的输入端相接。

上述的基于以箱变测控装置为协议转换器的汇流箱数据采集系统，其特征在于：所述双核微处理器为DSP+ARM双核微处理器。

上述的基于以箱变测控装置为协议转换器的汇流箱数据采集系统，其特征在于：所述模拟量输入单元、所述开关量输入单元和所述开关量输出单元的数量均为多个。

上述的基于以箱变测控装置为协议转换器的汇流箱数据采集系统，其特征在于：所述双核微处理器上连接有晶振电路。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过在箱变测控装置中设置第一光纤通信模块、第二光纤通信模块、第三光纤通信模块、第四光纤通信模块、第五光纤通信模块和第六光纤通信模块的六路光纤通信模块，利用六路光纤通信模块中的两路光纤通信模块实现多个箱变测控装置与上位机监控系统组成一级光纤环网，实现数据的上传，利用箱变测控装置中剩余的四路光纤通信模块对该箱变测控装置和与其连接的若干汇流箱组建两个相互独立的二级光纤环网，采用光纤通讯彻底解决了汇流箱数据在上传过程中受到电磁干扰所产生的通讯中断、信号不稳、误报等故障问题，另外，采用光纤通讯其价格远低于传统的MODBUS485屏蔽通讯电缆，对现场线缆敷设安装要求不高，线缆投资成本有所降低，便于推广使用。

2、本实用新型通过设置两个相互独立的二级光纤环网，利用两个相互独立的二级光纤环网全面的数据传输，避免使用一个二级光纤环网远距离数据传输，造成的数据传输慢和上位机监控系统信息处理量过大导致的系统不稳定、任务处理不及时等问题，可靠稳定，使用效果好。

3、本实用新型设计新颖合理，通过对箱变测控装置进行改进，省去用于采集汇流箱和升压箱变运行参数信息的通讯柜、通讯管理机、数据采集器、环网交换机等硬件设备，可节省项目投资，便于推广使用。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，以箱变测控装置为协议转换器，省去用于采集汇流箱和升压箱变运行参数信息的通讯柜、通讯管理机、数据采集器和环网交换机，节省投资，且每个箱变测控装置上连接两个二级光纤环网，彻底解决了汇流箱数据传输过程中的电磁干扰问题，大幅提高了通讯速率，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型箱变测控装置的电路原理框图。

附图标记说明:

1—上位机监控系统； 2—箱变测控装置；

2-1—模拟量隔离放大模块； 2-2—模数转换器；

2-3—开关量输入模块； 2-4—第一光耦隔离模块；

2-5—开关量输出模块； 2-6—第二光耦隔离模块；

2-7—双核微处理器； 2-8—以太网模块； 2-9—开关电源；

2-10—CPLD模块； 2-11—键盘输入模块； 2-12—液晶显示屏；

2-13—第三光耦隔离模块； 2-14—GPS对时模块；

2-15—调试接口模块； 2-16—第一光纤通信模块；

2-17—第二光纤通信模块； 2-18—第三光纤通信模块；

2-19—第四光纤通信模块； 2-20—第五光纤通信模块；

2-21—第六光纤通信模块； 3—汇流箱。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括上位机监控系统1和多个箱变测控子系统，所述箱变测控子系统包括箱变测控装置2和两组均与箱变测控装置2连接的汇流箱组，所述汇流箱组由多个分别用于采集光伏电站的电力运行参数的汇流箱3组成；

上位机监控系统1与多个箱变测控装置2首尾相连组成一级光纤环网；

箱变测控装置2与所述汇流箱组中的多个汇流箱3首尾相连组成二级光纤环网；

其中，箱变测控装置2包括第一光纤通信模块2-16、第二光纤通信模块2-17、第三光纤通信模块2-18、第四光纤通信模块2-19、第五光纤通信模块2-20和第六光纤通信模块2-21，第一光纤通信模块2-16和第二光纤通信模块2-17通过光纤将多个箱变测控装置2与上位机监控系统1首尾相连，第三光纤通信模块2-18和第四光纤通信模块2-19通过光纤将与其连接的两组所述汇流箱组中的一组汇流箱组与该箱变测控装置2首尾相连，第五光纤通信模块2-20和第六光纤通信模块2-21通过光纤将与其连接的两组所述汇流箱组中的另一组汇流箱组与该箱变测控装置2首尾相连。

需要说明的是，上位机监控系统1和多个箱变测控子系统组成两级数据传输系统，实现分散数据采集，集中数据汇总的模式，所述箱变测控子系统包括箱变测控装置2和两组均与箱变测控装置2连接的汇流箱组，箱变测控装置2与所述汇流箱组中的多个汇流箱3首尾相连组成二级光纤环网，实现每个箱变测控装置2连接两个二级光纤环网，两个二级光纤环网相互独立，利用两个相互独立的二级光纤环网全面的数据传输，避免使用一个二级光纤环网远距离数据传输，造成的数据传输慢和上位机监控系统信息处理量过大导致的系统不稳定、任务处理不及时等问题，大幅提高了通讯速率，可靠稳定；箱变测控装置2包括第一光纤通信模块2-16、第二光纤通信模块2-17、第三光纤通信模块2-18、第四光纤通信模块2-19、第五光纤通信模块2-20和第六光纤通信模块2-21的六路光纤通信模块，实际使用时，六路光纤通信模块中任意两两光纤通信模块组合的两路光纤通信模块可视为一组，得到三组光纤通信模块组，三组光纤通信模块组中的一组光纤通信模块组通过光纤将多个箱变测控装置2与上位机监控系统1首尾相连，实现多个箱变测控装置2与上位机监控系统1的数据传输；三组光纤通信模块组中的另一组光纤通信模块组通过光纤将两组所述汇流箱组中的一组汇流箱组与该箱变测控装置2首尾相连，三组光纤通信模块组中的第三组光纤通信模块组通过光纤将两组所述汇流箱组中的另一组汇流箱组与该箱变测控装置2首尾相连，实现一个箱变测控装置2组建两个相互独立的二级光纤环网，采用光纤通讯彻底解决了汇流箱数据在上传过程中受到电磁干扰所产生的通讯中断、信号不稳、误报等故障问题，另外，采用光纤通讯其价格远低于传统的MODBUS485屏蔽通讯电缆，对现场线缆敷设安装要求不高，线缆投资成本有所降低。

本实施例中，所述箱变测控装置2还包括双核微处理器2-7、开关电源2-9和与双核微处理器2-7连接的以太网模块2-8，以太网模块2-8上连接有用于与外部计算机通信的调试接口模块2-15，双核微处理器2-7的输入端接有模拟量输入单元、开关量输入单元、CPLD模块2-10、键盘输入模块2-11和GPS对时模块2-14，双核微处理器2-7的输出端接有开关量输出单元和液晶显示屏2-12，第一光纤通信模块2-16、第二光纤通信模块2-17、第三光纤通信模块2-18、第四光纤通信模块2-19、第五光纤通信模块2-20和第六光纤通信模块2-21均与以太网模块2-8连接。

需要说明的是，箱变测控装置2还包括双核微处理器2-7和通过以太网模块2-8与外部计算机通信的调试接口模块2-15，双核微处理器2-7通过以太网模块2-8连接六路光纤通信模块，实现光纤环网采集汇流箱数据，满足箱变测控装置2外设资源丰富，实现环网数据解析、转发、通讯协议转换功能，进而取代通讯管理机、网交货机、通讯柜等硬件设备数据采集，可节省项目投资。

本实施例中，所述模拟量输入单元包括模拟量隔离放大模块2-1和与模拟量隔离放大模块2-1输出端连接的模数转换器2-2，所述开关量输入单元包括开关量输入模块2-3和与开关量输入模块2-3输出端相接的第一光耦隔离模块2-4，所述开关量输出单元包括开关量输出模块2-5和与开关量输出模块2-5输入端相接的第二光耦隔离模块2-6，GPS对时模块2-14通过第三光耦隔离模块2-13与双核微处理器2-7的输入端相接。本实施例中，所述模拟量输入单元、所述开关量输入单元和所述开关量输出单元的数量均为多个。

需要说明的是，模拟量输入单元可连接采集各支路电流、支路电压、温湿度模拟信号的模拟传感器，实现就地显示告警等人机对话功能，开关量输入单元可连接多个开关件检测开关的闭合和断开，开关量输出单元可连接断路器，控制断路器的工作状态等信息，利用光耦隔离模块可实现双核微处理器2-7弱电信号与外设强电信号的隔离，抗干扰性强。

本实施例中，所述双核微处理器2-7为DSP+ARM双核微处理器。

本实施例中，所述双核微处理器2-7上连接有晶振电路，为DSP+ARM双核微处理器提供主频。

本实用新型使用时，利用两个相互独立的汇流箱组采集一个箱变测控装置2管辖的光伏发电区域，采集该区域的各支路电流、支路电压、温湿度、断路器工作状态等信息，极大的提高了数据传输速率，利用多个箱变测控装置2组建光纤环网将汇流箱3采集的数据传输至上位机监控系统1，省去了通讯柜、通讯管理机、环网交换机等硬件设备，降低了投资成本，整个数据采集系统全部采用光纤通讯，彻底解决了汇流箱数据采集过程中的电磁干扰问题，且光纤可以与高压输电线平行架设共用电缆桥架、电缆沟，施工方便易于敷设。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。