李 勇 陳光發(fā)

（武漢三相電力科技有限公司）

0 引言

中共中央、國務院于2015年3月頒布《關于進一步深化電力體質改革的若干意見（中發(fā)（2015）9號）》（以下簡稱“文件”），推動了電力改革的新篇章，文件中指出為降低單位能耗、環(huán)保減排，支持環(huán)保科學的發(fā)電。自文件頒發(fā)以來，國家電網、新能源公司緊跟黨中央指示，大力建設新能源發(fā)電，因此風電場的建設步伐較以前大大加快，風電場的個數在短短幾年內實現了大幅翻倍，隨著風電場線路的大規(guī)模接入電力系統，風電場送出線的穩(wěn)定性顯得極為重要，當風電場送出線發(fā)生跳閘時，快速查找處理故障點及時恢復風電場線路的供電顯得極為重要，因此，于某風電場送出線路上建設智能故障診斷系統。

為減少電力資源的浪費，降低電力成本，實現利潤的最大化，科學的管理方式必不可少，當前電力工作中管理技術落后，缺乏科學性，管理流程不規(guī)范，最終導致管理工作混亂，從而無法實現成本的最優(yōu)化，要解決這些問題，需從電力工作本身出發(fā)，理論結合項目管理實踐提升電力管理工作的重視度。

1 系統建設概況

風電場位于甘肅省西北部，風電場容量約為99MW，共50臺風力發(fā)電機組，共有一座110kV升壓站，由110kV送出線路接入電力系統中，在電力傳輸的過程中新華線起主要作用，風電場送出線路將風機產生的電能傳輸至電力系統中，因此風電場送出線路在風電場電能傳輸中起著至關重要的作用。線路全長約為55km，全線采用架空導線，風電場送出線路長期暴露在野外環(huán)境中，受自然環(huán)境影響較大。雷擊、山火、飄掛物等易導致線路發(fā)生跳閘，傳統的阻抗法故障測距精度不高無法實現故障原因辨識等問題，當線路發(fā)生跳閘時，風場需出動大量的人力物力進行故障排除，無法及時處理線路故障，嚴重甚至導致風電場停運，造成巨大的經濟損失。隨著近年來行波法故障測距的成熟應用，行波法故障測距逐漸進入大家的視野，行波法故障測距不僅能實現線路的精確定位，同時也能實現線路故障跳閘的故障原因辨識，相比傳統的阻抗法定位具有更高的精度和及時性，可指導風場運維人員快速進行故障跳閘的故障排除，因此于2019年安裝風電場送出線行波故障監(jiān)測裝置，分別于＃116、＃211處安裝智能故障診斷裝置，下圖為此線路安裝示意圖。

圖 安裝示意圖

2 系統建設的管理實施過程

2.1 系統立項

由于風力發(fā)電占地面積廣，內部線路接線復雜，且部分風電場地形復雜，因此在風電場送出線路發(fā)生故障時，其故障點的查找往往存在很大的困難。故障發(fā)生后區(qū)間和位置難以確定，嚴重影響故障巡檢策略制定及故障巡查效率。因不能及時發(fā)現并修復故障而造成的棄風窩電現象時有發(fā)生，這在很大程度上限制了風能的開發(fā)利用。

目前風電場送出線路多為架空、電纜、T接支線、混架線路，且具有運行氣候條件惡劣、線路電流大小隨天氣變化波動大等特性。風電場中壓線路使用大量電纜，導致線路在運行中發(fā)生接地故障時，較大的電容電流在故障點形成不能自動媳滅的電弧，同時，間歇電弧產生的過電壓往往又使事故擴大，顯著降低了風電場及電力系統的運行可靠性，所以快速找出故障點并進行有針對性的處理顯得尤為重要。此外，風電場的變電站35kV側通常采用專用的接地變壓器作為接地點。風電場這種特殊的結構形式導致傳統變電站的保護測距技術和故障錄波技術不能滿足風電場送出線路的故障定位，尤其對線路故障的精確定位，因此為響應文件中大力推進新能源電能建設，于2019年對送電場送出線路故障精確定位提出立項申請，在立項通過后進行系統招投標工作和系統建設工作及后續(xù)的整體項目驗收工作。

2.2 系統建設

智能故障診斷系統由智能故障監(jiān)測終端（簡稱“終端”）、數據中心和工作站三部分組成。終端分布安裝于輸電線路的導線上，監(jiān)測輸電線路故障發(fā)生時刻的故障行波電流與工頻故障電流及諧波電流，同時采集這些信號并上傳到數據中心；數據中心通過GPRS與現場終端通信，接受上傳的監(jiān)測信息并下傳相關控制信息。數據中心對上傳的故障信息進行診斷，將上傳信息和診斷結果存庫保存；工作站分布于各管理辦公室，是系統人機交互的窗口。工作站主要完成監(jiān)測系統的建立設置、監(jiān)測信息的查詢、診斷結果的查詢和分析報表以及對現場終端的控制設置。

終端需停電安裝于高壓導線上，于2019年將設備安裝于停電導線上，同時同步部署數據中心和工作站，以便于后續(xù)風電場送出線路的故障定位順利進行。

2.3 系統驗收

項目嚴格按照項目任務書的具體要求，全面完成項目任務書規(guī)定的各項任務。

通過以理論、試驗、仿真研究相結合的方式，完成了項目規(guī)劃中各項任務，包括風電場送出線路故障電流及行波特征研究，風電場送出線路故障放電電流提取技術、故障點精確定位技術、不同類型故障辨識技術研究，行波傳播特性的研究。

系統自部署完成以來，終端運行情況良好，成功監(jiān)測并診斷2起故障，結果準確，達到項目預期效果，保證了風電場送出線運行的穩(wěn)定性。

2.4 項目實施總結

1）以風電場安全穩(wěn)定運行為根本，傳統的風電場送出線路故障測距空缺，當線路發(fā)生故障后無法及時有效地處理故障點，從而導致風能的流失，對生產和社會的發(fā)展產生較為嚴重的負面影響，直接導致風電場經濟的損失，智能故障診斷系統填補傳統的風電場送出線路故障測距空缺，利用風電場對于電能產值的管理。

2）在建設系統時建立規(guī)章流程，將任務和責任規(guī)劃到個人，風電場工作人員可依據規(guī)章制度行事，形成合理的考核制度。同時提升員工專業(yè)水平素質，根據每個職工的條件崗位特點等方面進行綜合分析，按照崗位要求、職工等級和所在崗位工作目標所需，開展有針對性的初、中、高級的技能培訓，使職工在各自的崗位上得到有效激發(fā)，從而起到“事半功倍”的成效。

3）改善電力設備，提高風電場供電能力，采用優(yōu)良設備可大幅降低風電場送出線的“問題率”。取代陳舊的設備，提高整體設備的運行效率，以此來達到節(jié)約成本的目的。“提出問題”并利用優(yōu)良產品“解決問題”，實現風電場送出線路的良性閉環(huán)控制。

3 系統建設的經濟效益

基于智能故障診斷系統投入使用后，自2019年9月安裝至今，成功監(jiān)測到2起故障跳閘事件，經系統分析診斷給出相應結果，并與實地巡線結果對比發(fā)現，2起故障診斷結果正確，對風電場送出線路的穩(wěn)定運行減少停電損失、減少巡線費用，風場送出線路缺陷提前預警等方面發(fā)揮巨大的經濟與社會效益。

1）智能故障診斷系統能在風電場送出線路發(fā)生故障時定位故障地點，識別故障原因，對雷擊進行智能監(jiān)測，對于故障情況下的應急指揮，快速恢復供電具有重要的意義。

2）產品的應用可提升目前風電場送出線路故障測距的水平，填補風電場線路防雷監(jiān)測的空白，為風電場線路安全提供有力保障。為風電場送出線路提供原始的監(jiān)測和數據，極大提升風電場系統的運行可靠性和先進性。

3）該項目帶來的經濟效益估算。①智能故障診斷系統投運以后，系統的故障的性質識別與精確定位功能使風電場維護人員及調度人員對故障類型判斷有一個準確判斷，對于風電場運維出動巡視等措施有一定的指導作用，以上述已安裝智能故障診斷系統為例，如確定故障原因為雷擊且重合閘失敗，風機可不間斷輸送電能，按照上述風電場風機滿載運行，按照單次故障恢復為4h，單次跳閘不可消除故障導致的風機電能損耗：99MW×4＝396MW，可大大減少故障延時帶來的社會影響及風電場經濟損失。②智能故障診斷系統的應用減少了線路故障后的人工查找故障點的時間，減少了人力物力的開支。按所選線路年度跳閘10次／年；按每次投入5人，每次減少查故障點時間4小時計（包含添乘巡視時間等）；每小時計入車輛與工具使用費后按1000元成本計，年度減少投入金額為：5人×40小時×1000元×1＝20萬元。重合閘失敗情況下節(jié)約故障點查找時間約2小時，可減少直接及間接經濟損失幾十萬元。

4 系統建設的管理實踐總結

1）智能故障診斷系統建成后，需對風電場運維人員進行科學的培訓，對于智能故障診斷裝置、數據中心、工作站進行定位巡檢維護，系統對于風電場送出線路的穩(wěn)定運行等發(fā)面發(fā)揮巨大的經濟與社會效益。

2）智能故障診斷系統的建設旨在保證風電場送出現的安全穩(wěn)定運行，對于項目建設中從立項到結項都需要層層把關，對技術進行深入學習，利用新技術新成果去更好的服務于風電場送出線路。