CN111562023B - 风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置及预警方法 - Google Patents

Abstract

一种风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置及预警方法，包括箱变仓内各设备不同点的无线温度监测、有线温度监测、湿度监测、变压器油温、外壳、环境温度检测、运行电流电压监测及CPU运行控制报警器件，考虑各运行设备历史温度、当前实时温度、温度变化率、设备周围环境温度、湿度、运行电流的综合温度估值计算和三级预警判定方法，根据某测点的温度历史值、实时采样值、温度变化率进行温度快速预测估算，然后再根据环境温度、湿度、负荷电流的影响进行综合温度计算，最后基于该计算值和时间定值相互约束，形成三级预警判定式，对各设备不同温度监测点进行实时预测估值综合计算和报警，同时对湿度超标、电流超值也进行相应的判定与预警。

Description

风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置及预警方法

技术领域

本发明涉及风电场温度预警技术领域，具体涉及一种结构合理、预警及时的风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置及预警方法。

背景技术

风电场箱变仓内一般包含高压负荷开关、隔离开关、变压器、低压断路器、互感器和主要辅助器件，传统的各设备触头温度监测往往以当前实时监测值为依据进行预警，没有考虑设备的历史温度累积、温度变化率、湿度、周围环境和运行电流等情况，这样往往错过最佳的预报时间，造成预报的滞后或预报抖动或预报值降低而使设备无法全功率高效运行，如不考虑温度变化趋势的滞后预报，可能会因预报时温度已累计，快速剧增，引起更严重的火灾事故，又如在环境温度高、负荷电流大时允许的触点温度就应该适当降低，而在环境温度较低比如冬季、负荷电流较小时允许温度的持续时间就可以适当加长等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的设备实时值预警技术存在的缺陷，对运行的设备考虑了其历史温度、当前实时温度、温度变化率、设备周围环境温度、湿度、运行电流进行综合估值计算和三级预警判定，保证设备更高效可靠的运行，而提供一种结构合理、预警及时的风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置及预警方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置，包括安装于箱变仓内高压室的负荷开关触头温度测量与发射模块、隔离开关温度测量与发射模块，包括安装于变压器单元的变压器油温和变压器外壳温度测量模块，包括安装于箱变仓内的湿度监测模块和安装于箱变仓外的环境温度测量模块，包括安装于箱变仓内低压室的断路器触头温度测量与发射模块、电流互感器温度测量模块、无线温度信号接收模块、有线温度信号A/D转换模块、湿度信号A/D转换模块、断路器的电流电压测量模块、电流电压A/D转换模块、开关量输入与输出模块、温度综合监测处理模块、湿度综合监测处理模块、电流电压综合监测处理模块、CPU综合分析预警输出模块、显示操作模块；

所述的负荷开关触头温度测量与发射模块与无线温度信号接收模块电连接，所述的隔离开关温度测量与发射模块与无线温度信号接收模块电连接，所述的变压器单元的变压器油温和变压器外壳温度测量模块与有线温度信号A/D 转换模块电连接，所述的安装于箱变仓内的湿度监测模块与湿度信号A/D转换模块电连接，湿度信号A/D转换模块与湿度综合监测处理模块电连接，所述的安装于箱变仓外的环境温度测量模块与有线温度信号A/D转换模块电连接，所述的安装于箱变仓内低压室的断路器触头温度测量与发射模块与无线温度信号接收模块电连接，所述的电流互感器温度测量模块与有线温度信号A/D转换模块电连接，所述的断路器的电流电压测量模块与电流电压A/D转换模块电连接，电流电压A/D转换模块与电流电压综合监测处理模块电连接，所述的无线温度信号接收模块、有线温度信号A/D转换模块均与温度综合监测处理模块电连接，所述的温度综合监测处理模块、温度综合监测处理模块、电流电压综合监测处理模块、开关量输入输出模块均与CPU综合分析预警输出模块电连接，CPU综合分析预警输出模块与操作显示模块电连接。

所述的负荷开关触头温度测量与发射模块包括6个温度传感器部件和无线发射部件，6个温度传感器部件分别测量负荷开关的动触头和静触头温度，无线发射部件将采集的温度信号进行发射，发射的温度信号由所述的无线温度信号接收模块接收；

所述的隔离开关温度测量与发射模块包括6个温度传感器部件和无线发射部件，6个温度传感器部件分别测量隔离开关的动触头和静触头温度，无线发射部件将采集的温度信号进行发射，发射的温度信号由所述的无线温度信号接收模块接收；

所述的变压器单元的变压器油温和变压器外壳温度测量模块包括一个安装于油路的油温测量传感器和安装于变压器壳体3个不同部位的温度传感器，温度传感器将温度信号转换为电信号，然后通过导线送入所述的有线温度信号A/D 转换模块；

所述的安装于箱变仓内的湿度监测模块有三个湿度传感器，三个湿度传感器分别安装在高压室、变压器单元和低压室，将湿度信号转换为电信号，然后通过导线送入所述的湿度信号A/D转换模块；所述的安装于箱变仓外的环境温度测量模块有四个温度传感器，分别安装在箱变仓的四周，将温度信号转换为电信号送入到所述的有线温度信号A/D转换模块；

所述的安装于箱变仓内低压室的断路器触头温度测量与发射模块包括6个温度传感器部件和无线发射部件，6个温度传感器部件分别测量断路器的动触头和静触头温度，无线发射部件将采集的温度信号进行发射，发射的温度信号由所述的无线温度信号接收模块接收；

所述的电流互感器温度测量模块包括三个温度传感器，三个温度传感器分别安装在对应的A相、B相和C相互感器铁芯外壳上，三个温度传感器将温度信号转换为电信号，然后通过导线送入到所述的有线温度信号A/D转换模块；

所述的断路器的电流电压测量模块包括三相电流和三相电压的采样电路，采样电路将大电流和高电压转换为低电压，然后通过导线送入到电流电压A/D 转换模块；

所述的开关量输入输出模块，开关量输入部分采集高压负荷开关、隔离开关和低压室断路器的开关通断信号，开关量输出部分为预警输出信号和控制信号；分别读取负荷开关、隔离开关、低压断路器的开断状态，进行信号抖动处理后并存储；

所述的温度综合监测处理模块实时测量与存储设备温度并完成设备温度快速检测综合估值计算；分别读取负荷开关、隔离开关、变压器、低压断路器、电流互感器不同测点的温度实时测量值，完成不同设备不同地点的温度实时采样数据并存储；

所述的湿度综合监测处理模块为湿度测量与估值计算；湿度信号按照测量传感器信号平滑滤波方式处理，每5个采样信号为一组平均处置，每采样一次，递推一次；

所述的电流电压综合监测处理模块为电流电压信号实时计算，对三相电流电压实时采样数据，按照傅里叶级数算法算出三相的有效值和相角，再按照对称向量法，算出对应的正序、负序、零序值；

所述的CPU综合分析预警输出模块包括设备温度综合阈值判定与预警；还包括电流电压超值判定与预警，对测量的电流进行三段式的定值判定，当电流超过其电流定值时，同时时间也超过其定值时进行报警；还包括湿度超值判定与预警，当测量的湿度定值超过设定的判定值与时限也超值时湿度超值进行报警；

所述的显示操作模块为数据的设定输入、显示、查询、报警显示。

一种风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置的预警方法，包括以下步骤：

步骤1)、程序初始化，分别设置多个温度传感器测量数据所需要的序列存储器地址、湿度传感器所需要的序列存储器地址、电流电压测量信号存储地址、开关量输入输出地址、CPU综合分析预警综合计算值暂存存储器地址，设置负荷开关、隔离开关、变压器、断路器不同测量点的温度预警三级定值，设置湿度定值，设置电流电压定值，并存储预警阈值和定值地址，设置CPU综合分析预警输出模块输出信号方式，设置历史数据查询记录存储器，设置装置通讯模式；

步骤2)、温度实时测量与存储；

分别读取负荷开关、隔离开关、变压器、低压断路器、互感器不同测点的温度实时测量值，完成不同设备不同地点的温度实时采样数据并存储；

步骤3)、设备温度快速检测综合估值计算；

考虑设备温度不可能立即改变，有一个发展的变化趋势过程、累计效应和空间扩散程度，按照下面方法进行设备温度检测后的综合快速估值计算：

①、设一个温度传感器每20毫秒采集一次温度数据，则100毫秒采集5个实时序列温度数据，分别记录为t_i,t_i+1,t_i+2,t_i+3,t_i+4，则计算步骤分为：

设备过去平均温度值：

设备当前平均温度值：

设备目前温度平均变化量：T_Δ＝T_m-T_P (3)

设备目前实时温度估算值：T＝βT_P+T_m+αT_Δ (4)

当温度变化量T_Δ＞0，即温度变化趋势为增加时，计算式引入变化趋势，当 T_Δ＜0时，计算式不考虑其减速变化趋势；α为温度变化量所占温度综合估值比列系数，取值按正反馈原则，温度变化增量越大，α取值越大，但不超过50％，β为累积值所占比列系数，取值不超过10％；

按照数据先进先出的原则，当有新的采样数据时，去掉原来第一个数据，再增加一个新数据依然构成采样数据序列，再进行计算，如此循环，达到对设备温度的实时综合估值计算并存储；

②、按照①所述的方法，分别计算负荷开关、隔离开关、变压器、低压断路器、互感器不同测点的目前实时温度估算值并存储；

步骤4)、电流电压信号实时计算

对三相电流电压实时采样数据，按照傅里叶级数算法算出三相的有效值和相角，再按照对称向量法，算出对应的正序、负序、零序值；

步骤5)、湿度测量与估值计算

湿度信号按照测量传感器信号平滑滤波方式处理，每5个采样信号为一组平均处置，每采样一次，递推一次。

步骤6)、开关量信号读入与存储

分别读取负荷开关、隔离开关、低压断路器的开断状态，进行信号抖动处理后并存储；

步骤7)、设备温度综合阈值判定与预警；

①、考虑温度变化的实时温度综合估算值超值判定预警

读取负荷开关不同测点的实时温度综合估算值T_Fi，i＝1,2...6，当实时综合估算值大于设定的超标门槛值时判定为超标，并置对应的报警信息状态位为1，其三级超标定值判定与时间限定式分别为：

T_Fi≥T_FiD1 t≥t_FiD1 (5)

T_Fi≥T_FiD2 t≥t_FiD2 (6)

T_Fi≥T_FiD3 t≥t_FiD3 (7)

式中：T_FiD1为负荷开关第i个温度测量点第一级温度(超过设备临界极限温度)的阈值设定值，t_FiD1为超过该阈值的时间定值级设定值，T_FiD2为负荷开关第i 个温度测量点第二级温度(超过设备过热温度)即设备过热的阈值设定值，t_FiD2为超过该阈值的时间定值级设定值，T_FiD3为负荷开关第i个温度测量点第三级温度 (超过设备基本温度)即设备超温的阈值设定值，t_FiD3为超过该阈值的时间定值级设定值；

②、考虑环境温度、湿度、负荷电流影响的综合温度预警判定

考虑负荷开关的温度应与负荷开关通过的负荷电流大小成正比，在温度超值判定中，引入负荷电流大小考证比例系数，即负荷电流越大允许的开关温度越高，但负荷电流越大，开关温度越高，在超过预定定值后允许的时间越短；考虑环境温度、湿度对设备温度也有一定影响，对(5)(6)(7)式的判据进行修正，形成设备温度综合计算预警判定式：

T_Fi≥k_Ik_Hk_ST_FiD1 t≥k_τt_FiD1 (8)

T_Fi≥k_Ik_Hk_ST_FiD2 t≥k_τt_FiD2 (9)

T_Fi≥k_Ik_Hk_ST_FiD3 t≥k_τt_FiD3 (10)

k_I与电流大小成正比的系数，k_τ与电流大小成反比的比例系数，k_H环境温度系数，与实际周围温度成正比，k_S湿度比例系数；

当判定结果成立时，对应的预警信号存储器对应状态位为1；

③、按照①和②所述的判定方法，分别读取计算判定隔离开关、变压器、低压断路器的多个温度测点综合估算值、设备温度综合计算值是否超过其相应的设定阈值；

③、按照①和②所述的判定方法，当判定超过相应阈值后，读取报警信息状态位和预警信号存储器状态位信号，当信号状态位置信号为1时，迅速按对应的三级超标预警设置处理，在操作显示模块显示相应的预警报警信息提示，开关量输入输出模块的对应的报警预警输出常开接触点接通，报警预警信号灯闪亮；

步骤8)电流电压超值判定与预警

对测量的电流进行三段式的定值判定，当电流超过其电流定值时，同时时间也超过其定值时进行报警；

步骤9)湿度超值判定与预警；

当测量的湿度定值超过设定的判定值与时限也超值时湿度超值进行报警；

步骤10)数据的历史存储与记录保存；

存储所有计算与报警、超标标志各存储器的状态量及数据量，存入程序初始化设定的存储器内，供历史记录、查询使用；

步骤11)、程序在线返回。

程序在线返回到在线设置部位进行下一次的计算与判定，如此循环，构成风电场箱变仓内设备温度综合监测计算、判定、报警与紧急任务处理。

本发明的积极效果是：克服了现有实时值预警技术存在的缺陷，对运行的设备，考虑了其历史温度、当前实时温度、温度变化率、设备周围环境温度、湿度、运行电流，进行综合估值计算和三级预警判定，高效全面且快速的预测和报警，保证仓内整体设备的更高效可靠运行。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置，包括安装于箱变仓内高压室的负荷开关触头温度测量与发射模块、隔离开关温度测量与发射模块，还包括安装于变压器单元的变压器油温和变压器外壳温度测量模块，还包括安装于箱变仓内的湿度监测模块和安装于箱变仓外的环境温度测量模块，还包括安装于箱变仓内低压室的断路器触头温度测量与发射模块、电流互感器温度测量模块、无线温度信号接收模块、有线温度信号A/D转换模块、湿度信号A/D转换模块、断路器的电流电压测量模块、电流电压A/D转换模块、开关量输入与输出模块、温度综合监测处理模块、湿度综合监测处理模块、电流电压综合监测处理模块、CPU综合分析预警输出模块、显示操作模块。

负荷开关触头温度测量与发射模块与无线温度信号接收模块电连接，负荷开关触头温度测量与发射模块包括6个温度传感器部件和无线发射部件，6个温度传感器部件分别测量负荷开关的动触头和静触头温度，无线发射部件将采集的温度信号进行发射，发射的温度信号由无线温度信号接收模块接收；

隔离开关温度测量与发射模块与无线温度信号接收模块电连接，隔离开关温度测量与发射模块包括6个温度传感器部件和无线发射部件，6个温度传感器部件分别测量隔离开关的动触头和静触头温度，无线发射部件将采集的温度信号进行发射，发射的温度信号由无线温度信号接收模块接收。

变压器单元的变压器油温和变压器外壳温度测量模块与有线温度信号A/D 转换模块电连接，变压器单元的变压器油温和变压器外壳温度测量模块包括一个安装于油路的油温测量传感器和安装于变压器壳体3个不同部位的温度传感器，温度传感器将温度信号转换为电信号，然后通过导线送入有线温度信号A/D 转换模块。

安装于箱变仓内的湿度监测模块与湿度信号A/D转换模块电连接，湿度信号A/D转换模块与湿度综合监测处理模块电连接；安装于箱变仓内的湿度监测模块有三个湿度传感器，三个湿度传感器分别安装在高压室、变压器单元和低压室，将湿度信号转换为电信号，然后通过导线送入湿度信号A/D转换模块。

安装于箱变仓外的环境温度测量模块与有线温度信号A/D转换模块电连接，安装于箱变仓外的环境温度测量模块有四个温度传感器，分别安装在箱变仓的四周，将温度信号转换为电信号送入到有线温度信号A/D转换模块。

安装于箱变仓内低压室的断路器触头温度测量与发射模块与无线温度信号接收模块电连接，断路器触头温度测量与发射模块包括6个温度传感器部件和无线发射部件，6个温度传感器部件分别测量断路器的动触头和静触头温度，无线发射部件将采集的温度信号进行发射，发射的温度信号由无线温度信号接收模块接收。

电流互感器温度测量模块与有线温度信号A/D转换模块电连接，电流互感器温度测量模块包括三个温度传感器，三个温度传感器分别安装在对应的A相、 B相和C相互感器铁芯外壳上，三个温度传感器将温度信号转换为电信号，然后通过导线送入到有线温度信号A/D转换模块。

断路器的电流电压测量模块与电流电压A/D转换模块电连接，电流电压A/D 转换模块与电流电压综合监测处理模块电连接，断路器的电流电压测量模块包括三相电流和三相电压的采样电路，采样电路将大电流和高电压转换为低电压，然后通过导线送入到电流电压A/D转换模块。

温度综合监测处理模块实时测量与存储设备温度并完成设备温度快速检测综合估值计算；分别读取负荷开关、隔离开关、变压器、低压断路器、电流互感器不同测点的温度实时测量值，完成不同设备不同地点的温度实时采样数据并存储。

湿度综合监测处理模块为湿度测量与估值计算；湿度信号按照测量传感器信号平滑滤波方式处理，每5个采样信号为一组平均处置，每采样一次，递推一次。

电流电压综合监测处理模块为电流电压信号实时计算，对三相电流电压实时采样数据，按照傅里叶级数算法算出三相的有效值和相角，再按照对称向量法，算出对应的正序、负序、零序值。

CPU综合分析预警输出模块包括设备温度综合阈值判定与预警；还包括电流电压超值判定与预警，对测量的电流进行三段式的定值判定，当电流超过其电流定值时，同时时间也超过其定值时进行报警；还包括湿度超值判定与预警，当测量的湿度定值超过设定的判定值与时限也超值时湿度超值进行报警。

显示操作模块为数据的设定输入、显示、查询、报警显示。

无线温度信号接收模块、有线温度信号A/D转换模块均与温度综合监测处理模块电连接，温度综合监测处理模块、温度综合监测处理模块、电流电压综合监测处理模块、开关量输入输出模块均与CPU综合分析预警输出模块电连接， CPU综合分析预警输出模块与操作显示模块电连接。开关量输入输出模块，开关量输入部分采集高压负荷开关、隔离开关和低压室断路器的开关通断信号，开关量输出部分为预警输出信号和控制信号。

如图2所示，一种风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置的预警方法，包括以下步骤：

步骤1)、程序初始化，分别设置多个温度传感器测量数据所需要的序列存储器地址、湿度传感器所需要的序列存储器地址、电流电压测量信号存储地址、开关量输入输出地址、CPU综合分析预警综合计算值暂存存储器地址，设置负荷开关、隔离开关、变压器、断路器不同测量点的温度预警三级定值，设置湿度定值，设置电流电压定值，并存储预警阈值和定值地址，设置CPU综合分析预警输出模块输出信号方式，设置历史数据查询记录存储器，设置装置通讯模式；

步骤2)、温度实时测量与存储；

分别读取负荷开关、隔离开关、变压器、低压断路器、互感器不同测点的温度实时测量值，完成不同设备不同地点的温度实时采样数据并存储；

步骤3)、设备温度快速检测综合估值计算；

考虑设备温度不可能立即改变，有一个发展的变化趋势过程、累计效应和空间扩散程度，按照下面方法进行设备温度检测后的综合快速估值计算：

①、设一个温度传感器每20毫秒采集一次温度数据，则100毫秒采集5个实时序列温度数据，分别记录为t_i,t_i+1,t_i+2,t_i+3,t_i+4，则计算步骤分为：

设备过去平均温度值：

设备当前平均温度值：

设备目前温度平均变化量：T_Δ＝T_m-T_P (3)

设备目前实时温度估算值：T＝βT_P+T_m+αT_Δ (4)

当温度变化量T_Δ＞0，即温度变化趋势为增加时，计算式引入变化趋势，当 T_Δ＜0时，计算式不考虑其减速变化趋势；α为温度变化量所占温度综合估值比列系数，取值按正反馈原则，温度变化增量越大，α取值越大，但不超过50％，β为累积值所占比列系数，取值不超过10％；

按照数据先进先出的原则，当有新的采样数据时，去掉原来第一个数据，再增加一个新数据依然构成采样数据序列，再进行计算，如此循环，达到对设备温度的实时综合估值计算并存储；

②、按照①所述的方法，分别计算负荷开关、隔离开关、变压器、低压断路器、互感器不同测点的目前实时温度估算值并存储；

步骤4)、电流电压信号实时计算

对三相电流电压实时采样数据，按照傅里叶级数算法算出三相的有效值和相角，再按照对称向量法，算出对应的正序、负序、零序值；

步骤5)、湿度测量与估值计算

湿度信号按照测量传感器信号平滑滤波方式处理，每5个采样信号为一组平均处置，每采样一次，递推一次。

步骤6)、开关量信号读入与存储

分别读取负荷开关、隔离开关、低压断路器的开断状态，进行信号抖动处理后并存储；

步骤7)、设备温度综合阈值判定与预警；

①、考虑温度变化的实时温度综合估算值超值判定预警

读取负荷开关不同测点的实时温度综合估算值T_Fi，i＝1,2...6，当实时综合估算值大于设定的超标门槛值时判定为超标，并置对应的报警信息状态位为1，其三级超标定值判定与时间限定式分别为：

T_Fi≥T_FiD1 t≥t_FiD1 (5)

T_Fi≥T_FiD2 t≥t_FiD2 (6)

T_Fi≥T_FiD3 t≥t_FiD3 (7)

式中：T_FiD1为负荷开关第i个温度测量点第一级温度(超过设备临界极限温度)的阈值设定值，t_FiD1为超过该阈值的时间定值级设定值，T_FiD2为负荷开关第i 个温度测量点第二级温度(超过设备过热温度)即设备过热的阈值设定值，t_FiD2为超过该阈值的时间定值级设定值，T_FiD3为负荷开关第i个温度测量点第三级温度 (超过设备基本温度)即设备超温的阈值设定值，t_FiD3为超过该阈值的时间定值级设定值；

②、考虑环境温度、湿度、负荷电流影响的综合温度预警判定

考虑负荷开关的温度应与负荷开关通过的负荷电流大小成正比，在温度超值判定中，引入负荷电流大小考证比例系数，即负荷电流越大允许的开关温度越高，但负荷电流越大，开关温度越高，在超过预定定值后允许的时间越短；考虑环境温度、湿度对设备温度也有一定影响，对(5)(6)(7)式的判据进行修正，形成设备温度综合计算预警判定式：

T_Fi≥k_Ik_Hk_ST_FiD1 t≥k_τt_FiD1 (8)

T_Fi≥k_Ik_Hk_ST_FiD2 t≥k_τt_FiD2 (9)

T_Fi≥k_Ik_Hk_ST_FiD3 t≥k_τt_FiD3 (10)

k_I与电流大小成正比的系数，k_τ与电流大小成反比的比例系数，k_H环境温度系数，与实际周围温度成正比，k_S湿度比例系数；

当判定结果成立时，对应的预警信号存储器对应状态位为1；

③、按照①和②所述的判定方法，分别读取计算判定隔离开关、变压器、低压断路器的多个温度测点综合估算值、设备温度综合计算值是否超过其相应的设定阈值；

③、按照①和②所述的判定方法，当判定超过相应阈值后，读取报警信息状态位和预警信号存储器状态位信号，当信号状态位置信号为1时，迅速按对应的三级超标预警设置处理，在操作显示模块显示相应的预警报警信息提示，开关量输入输出模块的对应的报警预警输出常开接触点接通，报警预警信号灯闪亮；

步骤8)电流电压超值判定与预警

对测量的电流进行三段式的定值判定，当电流超过其电流定值时，同时时间也超过其定值时进行报警；

步骤9)湿度超值判定与预警；

当测量的湿度定值超过设定的判定值与时限也超值时湿度超值进行报警；

步骤10)数据的历史存储与记录保存；

存储所有计算与报警、超标标志各存储器的状态量及数据量，存入程序初始化设定的存储器内，供历史记录、查询使用；

步骤11)、程序在线返回。

程序在线返回到在线设置部位进行下一次的计算与判定，如此循环，构成风电场箱变仓内设备温度综合监测计算、判定、报警与紧急任务处理。

Claims (10)

1.一种风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置，其特征在于：包括安装于箱变仓内高压室的负荷开关触头温度测量与发射模块、隔离开关温度测量与发射模块，还包括安装于变压器单元的变压器油温和变压器外壳温度测量模块，还包括安装于箱变仓内的湿度监测模块和安装于箱变仓外的环境温度测量模块，还包括安装于箱变仓内低压室的断路器触头温度测量与发射模块、电流互感器温度测量模块、无线温度信号接收模块、有线温度信号A/D转换模块、湿度信号A/D转换模块、断路器的电流电压测量模块、电流电压A/D转换模块、开关量输入与输出模块、温度综合监测处理模块、湿度综合监测处理模块、电流电压综合监测处理模块、CPU综合分析预警输出模块、显示操作模块；

所述的负荷开关触头温度测量与发射模块与无线温度信号接收模块电连接，所述的隔离开关温度测量与发射模块与无线温度信号接收模块电连接，所述的变压器单元的变压器油温和变压器外壳温度测量模块与有线温度信号A/D转换模块电连接，所述的安装于箱变仓内的湿度监测模块与湿度信号A/D转换模块电连接，湿度信号A/D转换模块与湿度综合监测处理模块电连接，所述的安装于箱变仓外的环境温度测量模块与有线温度信号A/D转换模块电连接，所述的安装于箱变仓内低压室的断路器触头温度测量与发射模块与无线温度信号接收模块电连接，所述的电流互感器温度测量模块与有线温度信号A/D转换模块电连接，所述的断路器的电流电压测量模块与电流电压A/D转换模块电连接，电流电压A/D转换模块与电流电压综合监测处理模块电连接，所述的无线温度信号接收模块、有线温度信号A/D转换模块均与温度综合监测处理模块电连接，所述的温度综合监测处理模块、湿度综合监测处理模块、电流电压综合监测处理模块、开关量输入输出模块均与CPU综合分析预警输出模块电连接，CPU综合分析预警输出模块与操作显示模块电连接；

所述的风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置的预警方法，包括以下步骤：

步骤1)、程序初始化，分别设置多个温度传感器测量数据所需要的序列存储器地址、湿度传感器所需要的序列存储器地址、电流电压测量信号存储地址、开关量输入输出地址、CPU综合分析预警综合计算值暂存存储器地址，设置负荷开关、隔离开关、变压器、断路器不同测量点的温度预警三级定值，设置湿度定值，设置电流电压定值，并存储预警阈值和定值地址，设置CPU综合分析预警输出模块输出信号方式，设置历史数据查询记录存储器，设置装置通讯模式；

步骤2)、温度实时测量与存储；

分别读取负荷开关、隔离开关、变压器、低压断路器、互感器不同测点的温度实时测量值，完成不同设备不同地点的温度实时采样数据并存储；

步骤3)、设备温度快速检测综合估值计算；

考虑设备温度不可能立即改变，有一个发展的变化趋势过程、累计效应和空间扩散程度，按照下面方法进行设备温度检测后的综合快速估值计算：

①、设一个温度传感器每20毫秒采集一次温度数据，则100毫秒采集5个实时序列温度数据，分别记录为t_i,t_i+1,t_i+2,t_i+3,t_i+4，则计算步骤分为：

设备过去平均温度值：

设备当前平均温度值：

设备目前温度平均变化量：T_Δ＝T_m-T_P(3)

设备目前实时温度估算值：T＝βT_P+T_m+αT_Δ(4)

当温度变化量T_Δ＞0，即温度变化趋势为增加时，计算式引入变化趋势，当T_Δ＜0时，计算式不考虑其减速变化趋势；α为温度变化量所占温度综合估值比列系数，取值按正反馈原则，温度变化增量越大，α取值越大，但不超过50％，β为累积值所占比列系数，取值不超过10％；

按照数据先进先出的原则，当有新的采样数据时，去掉原来第一个数据，再增加一个新数据依然构成采样数据序列，再进行计算，如此循环，达到对设备温度的实时综合估值计算并存储；

②、按照①所述的方法，分别计算负荷开关、隔离开关、变压器、低压断路器、互感器不同测点的目前实时温度估算值并存储；

步骤4)、电流电压信号实时计算

对三相电流电压实时采样数据，按照傅里叶级数算法算出三相的有效值和相角，再按照对称向量法，算出对应的正序、负序、零序值；

步骤5)、湿度测量与估值计算

湿度信号按照测量传感器信号平滑滤波方式处理，每5个采样信号为一组平均处置，每采样一次，递推一次；

步骤6)、开关量信号读入与存储

分别读取负荷开关、隔离开关、低压断路器的开断状态，进行信号抖动处理后并存储；

步骤7)、设备温度综合阈值判定与预警；

①、考虑温度变化的实时温度综合估算值超值判定预警

读取负荷开关不同测点的实时温度综合估算值T_Fi，i＝1，2，...，6，当实时综合估算值大于设定的超标门槛值时判定为超标，并置对应的报警信息状态位为1，其三级超标定值判定与时间限定式分别为：

T_Fi≥T_FiD1 t≥t_FiD1 (5)

T_Fi≥T_FiD2 t≥t_FiD2 (6)

T_Fi≥T_FiD3 t≥t_FiD3 (7)

式中：T_FiD1为负荷开关第i个温度测量点第一级温度的阈值设定值，t_FiD1为超过该阈值的时间定值级设定值，T_FiD2为负荷开关第i个温度测量点第二级温度即设备过热的阈值设定值，t_FiD2为超过该阈值的时间定值级设定值，T_FiD3为负荷开关第i个温度测量点第三级温度即设备超温的阈值设定值，t_FiD3为超过该阈值的时间定值级设定值；其中，第一级温度为超过设备临界极限温度，第二级温度为超过设备过热温度，第三级温度为超过设备基本温度；

②、考虑环境温度、湿度、负荷电流影响的综合温度预警判定

考虑负荷开关的温度应与负荷开关通过的负荷电流大小成正比，在温度超值判定中，引入负荷电流大小考证比例系数，即负荷电流越大允许的开关温度越高，但负荷电流越大，开关温度越高，在超过预定定值后允许的时间越短；考虑环境温度、湿度对设备温度也有一定影响，对(5)(6)(7)式的判据进行修正，形成设备温度综合计算预警判定式：

T_Fi≥k_Ik_Hk_ST_FiD1 t≥k_τt_FiD1 (8)

T_Fi≥k_Ik_Hk_ST_FiD2 t≥k_τt_FiD2 (9)

T_Fi≥k_Ik_Hk_ST_FiD3 t≥k_τt_FiD3 (10)

k_I与电流大小成正比的系数，k_τ与电流大小成反比的比例系数，k_H环境温度系数，与实际周围温度成正比，k_S湿度比例系数；

当判定结果成立时，对应的预警信号存储器对应状态位为1；

③、按照①和②所述的判定方法，分别读取计算判定隔离开关、变压器、低压断路器的多个温度测点综合估算值、设备温度综合计算值是否超过其相应的设定阈值；

④、按照①和②所述的判定方法，当判定超过相应阈值后，读取报警信息状态位和预警信号存储器状态位信号，当信号状态位置信号为1时，迅速按对应的三级超标预警设置处理，在操作显示模块显示相应的预警报警信息提示，开关量输入输出模块的对应的报警预警输出常开接触点接通，报警预警信号灯闪亮；

步骤8)电流电压超值判定与预警

对测量的电流进行三段式的定值判定，当电流超过其电流定值时，同时时间也超过其定值时进行报警；

步骤9)湿度超值判定与预警；

当测量的湿度定值超过设定的判定值与时限也超值时湿度超值进行报警；

步骤10)数据的历史存储与记录保存；

存储所有计算与报警、超标标志各存储器的状态量及数据量，存入程序初始化设定的存储器内，供历史记录、查询使用；

步骤11)、程序在线返回；

程序在线返回到在线设置部位进行下一次的计算与判定，如此循环，构成风电场箱变仓内设备温度综合监测计算、判定、报警与紧急任务处理。

2.根据权利要求1所述的风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置，其特征在于：所述负荷开关触头温度测量与发射模块包括6个温度传感器部件和无线发射部件，6个温度传感器部件分别测量负荷开关的动触头和静触头温度，无线发射部件将采集的温度信号进行发射，发射的温度信号由所述的无线温度信号接收模块接收。

3.根据权利要求1所述的风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置，其特征在于：所述隔离开关温度测量与发射模块包括6个温度传感器部件和无线发射部件，6个温度传感器部件分别测量隔离开关的动触头和静触头温度，无线发射部件将采集的温度信号进行发射，发射的温度信号由所述的无线温度信号接收模块接收。

4.根据权利要求1所述的风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置，其特征在于：所述变压器单元的变压器油温和变压器外壳温度测量模块包括一个安装于油路的油温测量传感器和安装于变压器壳体3个不同部位的温度传感器，温度传感器将温度信号转换为电信号，然后通过导线送入所述的有线温度信号A/D转换模块。

5.根据权利要求1所述的风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置，其特征在于：所述安装于箱变仓内的湿度监测模块有三个湿度传感器，三个湿度传感器分别安装在高压室、变压器单元和低压室，将湿度信号转换为电信号，然后通过导线送入所述的湿度信号A/D转换模块；所述的安装于箱变仓外的环境温度测量模块有四个温度传感器，分别安装在箱变仓的四周，将温度信号转换为电信号送入到所述的有线温度信号A/D转换模块。

6.根据权利要求1所述的风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置，其特征在于：所述安装于箱变仓内低压室的断路器触头温度测量与发射模块包括6个温度传感器部件和无线发射部件，6个温度传感器部件分别测量断路器的动触头和静触头温度，无线发射部件将采集的温度信号进行发射，发射的温度信号由所述的无线温度信号接收模块接收。

7.根据权利要求1所述的风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置，其特征在于：所述的电流互感器温度测量模块包括三个温度传感器，三个温度传感器分别安装在对应的A相、B相和C相互感器铁芯外壳上，三个温度传感器将温度信号转换为电信号，然后通过导线送入到所述的有线温度信号A/D转换模块。

8.根据权利要求1所述的风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置，其特征在于：所述的断路器的电流电压测量模块包括三相电流和三相电压的采样电路，采样电路将大电流和高电压转换为低电压，然后通过导线送入到电流电压A/D转换模块。

9.根据权利要求1所述的风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置，其特征在于：所述的开关量输入输出模块，开关量输入部分采集高压负荷开关、隔离开关和低压室断路器的开关通断信号，开关量输出部分为预警输出信号和控制信号；所述的温度综合监测处理模块实时测量与存储设备温度并完成设备温度快速检测综合估值计算；分别读取负荷开关、隔离开关、变压器、低压断路器、电流互感器不同测点的温度实时测量值，完成不同设备不同地点的温度实时采样数据并存储；所述的湿度综合监测处理模块为湿度测量与估值计算；湿度信号按照测量传感器信号平滑滤波方式处理，每5个采样信号为一组平均处置，每采样一次，递推一次；所述的电流电压综合监测处理模块为电流电压信号实时计算，对三相电流电压实时采样数据，按照傅里叶级数算法算出三相的有效值和相角，再按照对称向量法，算出对应的正序、负序、零序值；所述的CPU综合分析预警输出模块包括设备温度综合阈值判定与预警；还包括电流电压超值判定与预警，对测量的电流进行三段式的定值判定，当电流超过其电流定值时，同时时间也超过其定值时进行报警；还包括湿度超值判定与预警，当测量的湿度定值超过设定的判定值与时限也超值时湿度超值进行报警；所述的显示操作模块为数据的设定输入、显示、查询、报警显示。

10.一种如权利要求1所述的风电场箱变仓内设备温度综合监测预警装置的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、程序初始化，分别设置多个温度传感器测量数据所需要的序列存储器地址、湿度传感器所需要的序列存储器地址、电流电压测量信号存储地址、开关量输入输出地址、CPU综合分析预警综合计算值暂存存储器地址，设置负荷开关、隔离开关、变压器、断路器不同测量点的温度预警三级定值，设置湿度定值，设置电流电压定值，并存储预警阈值和定值地址，设置CPU综合分析预警输出模块输出信号方式，设置历史数据查询记录存储器，设置装置通讯模式；

步骤2)、温度实时测量与存储；

分别读取负荷开关、隔离开关、变压器、低压断路器、互感器不同测点的温度实时测量值，完成不同设备不同地点的温度实时采样数据并存储；

步骤3)、设备温度快速检测综合估值计算；

考虑设备温度不可能立即改变，有一个发展的变化趋势过程、累计效应和空间扩散程度，按照下面方法进行设备温度检测后的综合快速估值计算：

①、设一个温度传感器每20毫秒采集一次温度数据，则100毫秒采集5个实时序列温度数据，分别记录为t_i,t_i+1,t_i+2,t_i+3,t_i+4，则计算步骤分为：

设备过去平均温度值：

设备当前平均温度值：

设备目前温度平均变化量：T_Δ＝T_m-T_P(3)

设备目前实时温度估算值：T＝βT_P+T_m+αT_Δ (4)

当温度变化量T_Δ＞0，即温度变化趋势为增加时，计算式引入变化趋势，当T_Δ＜0时，计算式不考虑其减速变化趋势；α为温度变化量所占温度综合估值比列系数，取值按正反馈原则，温度变化增量越大，α取值越大，但不超过50％，β为累积值所占比列系数，取值不超过10％；

按照数据先进先出的原则，当有新的采样数据时，去掉原来第一个数据，再增加一个新数据依然构成采样数据序列，再进行计算，如此循环，达到对设备温度的实时综合估值计算并存储；

②、按照①所述的方法，分别计算负荷开关、隔离开关、变压器、低压断路器、互感器不同测点的目前实时温度估算值并存储；

步骤4)、电流电压信号实时计算

对三相电流电压实时采样数据，按照傅里叶级数算法算出三相的有效值和相角，再按照对称向量法，算出对应的正序、负序、零序值；

步骤5)、湿度测量与估值计算

湿度信号按照测量传感器信号平滑滤波方式处理，每5个采样信号为一组平均处置，每采样一次，递推一次；

步骤6)、开关量信号读入与存储

分别读取负荷开关、隔离开关、低压断路器的开断状态，进行信号抖动处理后并存储；

步骤7)、设备温度综合阈值判定与预警；

①、考虑温度变化的实时温度综合估算值超值判定预警

读取负荷开关不同测点的实时温度综合估算值T_Fi，i＝1，2...，6，当实时综合估算值大于设定的超标门槛值时判定为超标，并置对应的报警信息状态位为1，其三级超标定值判定与时间限定式分别为：

T_Fi≥T_FiD1 t≥t_FiD1 (5)

T_Fi≥T_FiD2 t≥t_FiD2 (6)

T_Fi≥T_FiD3 t≥t_FiD3 (7)

式中：T_FiD1为负荷开关第i个温度测量点第一级温度的阈值设定值，t_FiD1为超过该阈值的时间定值级设定值，T_FiD2为负荷开关第i个温度测量点第二级温度即设备过热的阈值设定值，t_FiD2为超过该阈值的时间定值级设定值，T_FiD3为负荷开关第i个温度测量点第三级温度即设备超温的阈值设定值，t_FiD3为超过该阈值的时间定值级设定值；其中，第一级温度为超过设备临界极限温度，第二级温度为超过设备过热温度，第三级温度为超过设备基本温度；

②、考虑环境温度、湿度、负荷电流影响的综合温度预警判定

考虑负荷开关的温度应与负荷开关通过的负荷电流大小成正比，在温度超值判定中，引入负荷电流大小考证比例系数，即负荷电流越大允许的开关温度越高，但负荷电流越大，开关温度越高，在超过预定定值后允许的时间越短；考虑环境温度、湿度对设备温度也有一定影响，对(5)(6)(7)式的判据进行修正，形成设备温度综合计算预警判定式：

T_Fi≥k_Ik_Hk_ST_FiD1 t≥k_τt_FiD1 (8)

T_Fi≥k_Ik_Hk_ST_FiD2 t≥k_τt_FiD2 (9)

T_Fi≥k_Ik_Hk_ST_FiD3 t≥k_τt_FiD3 (10)

k_I与电流大小成正比的系数，k_τ与电流大小成反比的比例系数，k_H环境温度系数，与实际周围温度成正比，k_S湿度比例系数；

当判定结果成立时，对应的预警信号存储器对应状态位为1；

③、按照①和②所述的判定方法，分别读取计算判定隔离开关、变压器、低压断路器的多个温度测点综合估算值、设备温度综合计算值是否超过其相应的设定阈值；

④、按照①和②所述的判定方法，当判定超过相应阈值后，读取报警信息状态位和预警信号存储器状态位信号，当信号状态位置信号为1时，迅速按对应的三级超标预警设置处理，在操作显示模块显示相应的预警报警信息提示，开关量输入输出模块的对应的报警预警输出常开接触点接通，报警预警信号灯闪亮；

步骤8)电流电压超值判定与预警

对测量的电流进行三段式的定值判定，当电流超过其电流定值时，同时时间也超过其定值时进行报警；

步骤9)湿度超值判定与预警；

当测量的湿度定值超过设定的判定值与时限也超值时湿度超值进行报警；

步骤10)数据的历史存储与记录保存；

存储所有计算与报警、超标标志各存储器的状态量及数据量，存入程序初始化设定的存储器内，供历史记录、查询使用；

步骤11)、程序在线返回；

程序在线返回到在线设置部位进行下一次的计算与判定，如此循环，构成风电场箱变仓内设备温度综合监测计算、判定、报警与紧急任务处理。

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