全文摘要
本实用新型公开了种基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置，它包括：小水电有功无功控制装置，其特征在于：开关量开入模块、开关量开出模块和模拟量输入模块分别与小水电有功无功控制装置导线连接；小水电有功无功控制装置与基于内置e‑SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元导线连接；解决了解决了小水电有功无功控制系统，采用4G或GPRS无线公网网络传输数据的通信方式，存在电网无法监测到其运行状态及负荷等信息，也无法对小水电进行快速控制等问题；采用4G或GPRS无线公网网络传输数据，存在移动型实体SIM卡被盗、监管效率低、产品体积大、无线公网网络传输数据的通信可靠性、稳定性较差等问题。
主设计要求
1.一种基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置，它包括：小水电有功无功控制装置，其特征在于：开关量开入模块、开关量开出模块和模拟量输入模块分别与小水电有功无功控制装置导线连接；小水电有功无功控制装置与基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元导线连接。
设计方案
1.一种基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置，它包括：小水电有功无功控制装置，其特征在于：开关量开入模块、开关量开出模块和模拟量输入模块分别与小水电有功无功控制装置导线连接；小水电有功无功控制装置与基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元导线连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置，其特征在于：所述基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元包括通信装置核心微控制器，通信装置核心微控制器分别与用户操作面板、存储单元和数据采集模块导线连接；通信装置核心微控制器与内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块导线连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置，其特征在于：通信装置核心微控制器与GPS无线模块导线连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置，其特征在于：它还包括主供电电源模块和备用电源模块，所述主供电电源模块和备用电源模块分别与通信装置电源检测和切换模块导线连接；通信装置电源检测和切换模块与通信装置核心微控制器导线连接。
5.根据权利要求2所述的一种基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置，其特征在于：数据采集模块与外部通信接口模块导线连接。
6.根据权利要求3所述的一种基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置，其特征在于：GPS无线模块配置有硬件对时接口。
7.根据权利要求2所述的一种基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置，其特征在于：内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块与智能低压综合配电箱管理系统主站无线连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于主动配电网自动控制技术领域，尤其涉及一种基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置。
背景技术
小水电作为一种清洁无污染、可再生且具有良好生态与社会效益的绿色能源，其重要性日益突出。小水电的发展可以带动当地的经济社会发展，缓解配电网用电不足现象，改善生产生活条件，同时还能促进节能减排，促进绿色电网的建设。我国小水电发展已达到相当规模，特别在国家提出节能减排、绿色科学发展的要求后，小水电得到了更为迅速的发展。
可是，大量小水电的接入电网使得电网中线路的潮流不再是原来单方向的流动，对整个区域电网系统的结构和运行也产生很大的影响。随着小水电的接入，配电网中电网有功、无功分布随着各季节降雨量不同、小水电发电量不同而波动，这将影响用户侧的电能质量，也给主网电压、频率调节带来巨大挑战。
小水电配电网的电压问题主要体现为：在枯水期且负荷较高时，配电网中的小水电发电量不能完全提供给当地负荷，因此主网需要向配电网输送一部分电力，电能从主网向配电网传输并消耗，配电网沿线电压逐渐降低，这可能使线路末端电压过低；丰水期且用电负荷较低时，小水电发电量较高，将有一部分电能从小水电输送到主网，在富含小水电的配电网中，有可能会使配电网沿线的电压升高，甚至引起末端电压越限。同时，小水电机组出力的不可预测性、不可控性导致的电网有功功率波动，从而引起电网频率的大幅波动问题。
由于多数分布式水电位于偏僻的山区,目前主流的电力通信手段难以覆盖，目前除了部分小水电站可以通过调度数据网与调度端实现通信功能，大多仍4G或GPRS无线公网网络传输数据的通信方式，存在移动型实体SIM卡被盗、监管效率低、产品体积大、无线公网网络传输数据的通信可靠性、稳定性较差等问题。而且由于小水电站大多布置于电网薄弱区域或者偏远地区，运行环境条件差，无法采用4G或GPRS无线公网网络传输数据的通信方式，存在电网无法监测到其运行状态及负荷等信息，也无法对小水电进行快速控制等问题。
实用新型内容：
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置，采用4G或GPRS无线公网网络传输数据的通信方式，存在电网无法监测到其运行状态及负荷等信息，也无法对小水电进行快速控制等问题；采用4G或GPRS无线公网网络传输数据，存在移动型实体SIM卡被盗、监管效率低、产品体积大、无线公网网络传输数据的通信可靠性、稳定性较差等问题。
本实用新型的技术方案：
一种基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置，它包括：小水电有功无功控制装置，开关量开入模块、开关量开出模块和模拟量输入模块分别与小水电有功无功控制装置导线连接；小水电有功无功控制装置与基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元导线连接。
所述基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元包括通信装置核心微控制器，通信装置核心微控制器分别与用户操作面板、存储单元和数据采集模块导线连接；通信装置核心微控制器与内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块导线连接。
通信装置核心微控制器与GPS无线模块导线连接。
它还包括主供电电源模块和备用电源模块，所述主供电电源模块和备用电源模块分别与通信装置电源检测和切换模块导线连接；通信装置电源检测和切换模块与通信装置核心微控制器导线连接。
数据采集模块与外部通信接口模块导线连接。
GPS无线模块配置有硬件对时接口。
内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块与智能低压综合配电箱管理系统主站无线连接。
本实用新型有益效果：
本实用新型利用基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的稳定性强、抗干扰性强、体积小、能耗低、定位精准、可实时监测、e-SIM卡物联网芯片内嵌式一体化设计等优势特点，以解决采用4G或GPRS无线公网网络传输数据的通信方式，存在无线公网网络传输数据的通信可靠性、稳定性较差等问题。而且在小水电站上网的一些电网薄弱区域，可以通过基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置的物联网芯片无线通信模块，组建专用于管理智能低压综合配电箱的灵活性强、高稳定性、高可靠性的物联网专用通信网，确保能够利用物联网专网实现小水电站实时数据的采集、监测及有功无功自动控制；解决了小水电有功无功控制系统，采用4G或GPRS无线公网网络传输数据的通信方式，存在电网无法监测到其运行状态及负荷等信息，也无法对小水电进行快速控制等问题；采用4G或GPRS无线公网网络传输数据，存在移动型实体SIM卡被盗、监管效率低、产品体积大、无线公网网络传输数据的通信可靠性、稳定性较差等问题。
附图说明：
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元结构示意图。
具体实施方式：
本实用新型包括小水电有功无功控制装置、基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元、开关量开入模块及辅助接点、开关量开出模块及辅助接点、模拟量输入模块组成，小水电有功无功控制装置为PLC控制器。
小水电有功无功控制装置与开关量开入模块及辅助接点相连，用于采集开关量开入信号，包括机组调速器故障信号、允许AGC控制信号、电气事故告警信号、水机事故告警信号、有停机命令告警信号。
小水电有功无功控制装置与模拟量输入模块相连，用于采集小水电发电机机端电压Ua、Ub、Uc，小水电发电机机端电流Ia、Ib、Ic，小水电发电机励磁电压Uf，小水电发电机励磁电流If，小水电站高压侧母线电压Ux，小水电站高压侧母线频率F。
小水电有功无功控制装置与开关量开出模块及辅助接点相连，用于控制小水电机组增速、减速，小水电机组增励磁、减励磁，小水电机组开机令、停机令。
小水电有功无功控制装置与基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元之间可采用RS232或RS485数据线相连。用于将采集到的模拟量（包括小水电发电机机端电压Ua、Ub、Uc，小水电发电机机端电流Ia、Ib、Ic，小水电发电机励磁电压Uf，小水电发电机励磁电流If，小水电站高压侧母线电压Ux，小水电站高压侧母线频率F）和开关量开入信号（包括机组调速器故障信号、允许AGC控制信号、电气事故告警信号、水机事故告警信号、有停机命令告警信号）通过基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元发送给小水电有功无功控制系统主站进行判断是否对小水电机组下发控制指令。同时，也用于接收小水电有功无功控制系统主站的指令，其指令包括控制小水电机组增速、减速，小水电机组增励磁、减励磁，小水电机组开机令、停机令，对小水电机组进行控制。
基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元主要包括GPS无线模块，外部通信接口模块，主集、分集天线模块，数据采集模块，通信装置核心微控制器，通信装置电源检测和切换模块，主供电源模块，备用电源模块，存储单元，内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块，用户操作面板。
GPS无线模块与通信装置核心微控制器相连，用于接收小水电有功无功控制系统主站的GPS系统对时信息，实现统一的网络对时。同时，为保证时钟的精确性，GPS无线模块配有统一的硬件对时接口，可接受差分秒脉冲、分脉冲、IRIG-B对时等。
外部通信接口模块与小水电有功无功控制装置相连，用于实现基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元的外部通信接口模块与小水电有功无功控制装置之间进行数据信息交互。同时，外部通信接口模块与数据采集模块相连，用于将小水电有功无功控制装置的数据信息传输给数据采集模块。
主集、分集天线模块与内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块相连，用于发送和接收内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块的射频信号。
数据采集模块与通信装置核心微控制器相连，用于将采集到的数据信息传输给通信装置核心微控制器进行数据处理。
通信装置核心微控制器采用配置大容量高速内存的高性能32位工业级网络处理器，与数据采集模块，通信装置电源检测和切换模块，存储单元，内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块，用户操作面板相连，用于处理和校核发送和接受的数据信息，能够满足小水电有功无功控制系统对数据处理速度的要求。
通信装置电源检测和切换模块，与主供电源模块，备用电源模块相连。用于检测主供电源模块和备用电源模块是否有存在直流电源5V\/24V。当主供电源模块失电，无法输出直流电源时，通信装置电源检测和切换模块将直流电源自动切换由备用电源模块供电。当主供电源模块恢复供电后，通信装置电源检测和切换模块将直流电源自动切换由主供电源模块供电。
其中，主供电源模块，用于提供基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元的主供电源，通过将基于物联网芯片无线通信模块的小水电有功无功控制装置内的交流电源220V\/380V转换转化为直流电源5V\/24V（根据用户需求确定），在收到通信装置电源检测和切换模块指令后，对通信装置核心微控制器进行供电。
备用电源模块，用于提供基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元的备用电源，通过配置小型的超级电容提供直流电源5V\/24V（根据用户需求确定），在收到通信装置电源检测和切换模块指令后，对通信装置核心微控制器进行供电。
存储单元采用工业级存储芯片，具有较高的可靠性、抗震性、抗干扰性，与通信装置核心微控制器相连，用于存储无功补偿控制器传输的数据信息。
内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块与主集、分集天线模块、通信装置核心微控制器相连，用于实现接收主集、分集天线模块采集的数据信息传送给通信装置核心微控制器，以及将通信装置核心微控制器需要传输的数据信息通过主集、分集天线模块发送给小水电有功无功控制系统主站。
用户操作面板与通信装置核心微控制器相连，从通信装置核心微控制器读取通信单元运行参数、实时数据值、通信单元配置参数，用于实现在就地调阅和查看通信单元信息，同时可以在用户操作面板修改通信单元配置参数，并将其传输给通信装置核心微控制器予以应用。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920115325.2
申请日:2019-01-23
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:52(贵州)
授权编号:CN209593102U
授权时间:20191105
主分类号:H02J 13/00
专利分类号:H02J13/00
范畴分类:37P;
申请人:贵州电网有限责任公司
第一申请人:贵州电网有限责任公司
申请人地址:550002 贵州省贵阳市南明区滨河路17号
发明人:范强;文贤馗;林呈辉;李博文;吕黔苏;徐长宝;桂军国
第一发明人:范强
当前权利人:贵州电网有限责任公司
代理人:商小川
代理机构:52100
代理机构编号:贵阳中新专利商标事务所
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计