一种风电场35kV长距离集电线路电缆故障综合诊断方法与流程

本发明涉及一种风电场35kv长距离集电线路电缆故障综合诊断方法。

背景技术：

1、近年风力发电行业发展迅猛，风电装机容量快速增长，一定程度上导致风电行业专业人员短缺，绝缘技术监督力量薄弱。同时由于风电场集电线路电缆分布面积大，运行维护不便，因而导致风电场电气设备检修质量不高，设备缺陷不能及时发现，导致设备故障率高。因此有必要对风电场长距离多电源集电线路电缆绝缘状态的监测方法和技术进行研究，进一步提升风电场电气设备绝缘水平，降低设备故障率。

2、风电场35kv集电线路往往是多个风机电源连接，距离长达10公里以上，故障特征识别难度大且极为复杂，这和普通的电力电缆存在较大区别，这也导致传统单一的监测分析手段已不能适用于风电场多电源长距离集电线路。当35kv集电线路电缆主绝缘存在缺陷时，电缆主绝缘场强发生改变，运行中会产生局部放电信号，该信号会通过电缆外护套传输到电缆外部，进而会被外部的局放监测装置发现；同时由于主绝缘的场强改变，部分故障电流信号会改变路径，通过主绝缘缺陷处进入电缆外护套，有护套接地点流入大地，该电流的变化可以通过电流检测装置捕捉到，35kv及以下电压等级的电缆都采用两端接地方式，这是因为这些电缆大多数是三芯电缆，在正常运行中，流过三个线芯的理论电流总和为零，在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链，在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压，所以两端接地后理论上不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层(鉴于上述原理，风场内对于集电线路三芯电缆未进行接地电流的监测)，但实际上仍存在很小数量级的接地电流；由于电缆主绝缘的缺陷特征，可以通过高频ct局放监测的方法进行缺陷诊断或高精度电流检测装置对外护套的接地电流进行监测或者红外成像测温系统或者行波定位系统。目前现有技术主要存在以下问题：(1)风电场安装监测设备单一，大多仅安装故障定位装置查找故障后的故障点；(2)针对风场自己所安装设备的分析判断故障方法较为单一，主要通过设定阈值进行判断，即超过阈值则判定存在绝缘缺陷，易造成误判漏判情况，且当误判时还增加大量的排查工作耗费人力物力(集电线路长达数十公里排查极其困难)(3)虽然35kv集电线路电缆在线监测手段较多，但据调研目前基本所有风场最多安装两套监测装置，风场技术人员在使用过程中面对大量的监测信息数据，便使其眼花缭乱无从入手分析且人工分析也耗费大量人力物力时间，无奈之下也仅仅主要通过厂家设备各自设定的阈值进行判断，最终造成每类监测设备相互独立未进行深度数据综合性分析判断(比如说趋势变化、故障报警累积、监测数据间纵横对比、相关性对比、时空对比、典型特征通知技术人员识别等综合判断方法)，造成的后果亦是误判漏判情况，仍存在对设备缺陷的漏判情况且耗费人力物力时间。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术之不足，本发明之目的就是提供一种风电场35kv长距离集电线路电缆故障综合诊断方法，可有效识别和判定35kv长距离多电源集电线路电缆故障，对该初期和中后故障提供预警和决策，最终确保设备的安全稳定运行。

2、本发明解决的技术方案是：

3、一种风电场35kv长距离集电线路电缆故障综合诊断方法，包括以下步骤：

4、步骤一：安装监测装置

5、在待监测风电场集电线路的首端和末端安装监测装置；

6、所述待监测风电场集电线路的首端为风机塔筒内风机箱式变电站高压侧35kv或风机环网柜进线处；

7、所述待监测风电场集电线路的末端为升压站高压开关室内进线电缆接头处；

8、所述监测装置包括局部放电监测装置、屏蔽接地电流监测装置、故障定位装置和微型无线无源温度监测装置；

9、所述局部放电监测装置用于采集待监测风电场集电线路首端和末端的局放量；

10、所述屏蔽接地电流监测装置用于采集待监测风电场集电线路首端和末端的接地电流；

11、所述故障定位装置用于查找故障位置、采集待监测风电场集电线路首端和末端的放电量以及采集待监测风电场集电线路首端和末端的三相负荷电流；

12、所述微型无线无源温度监测装置用于采集待监测风电场集电线路首端和末端的三相电缆接头温度；

13、步骤二：监测装置采集数据

14、通过监测装置分别采集待监测风电场集电线路的末端的以下数据：局放量、接地电流、短路或断路故障状态、放电量、三相负荷电流以及三相电缆接头温度；

15、步骤三：故障判断

16、(1)线路停电判断

17、获取待监测风电场集电线路末端的三相负荷电流并计算平均值iavg，若iavg＞10a，则判断线路未停电，可进行后续故障判断程序，反之，判断线路停电不进行故障判断；

18、(2)集电线路首末两端电缆接头温度监测

19、a、三相电缆接头温度大于50℃且小于等于65℃时，一级报警；三相电缆接头温度大于65℃时，二级报警；b、三相电缆接头相间温差超过8k时，一级报警；三相电缆接头相间温差超过15k时,二级报警；

20、(3)集电线路电缆放电监测

21、放电量超500nc且放电次数累积超9次/天时，一级报警；放电量超500nc且放电次数累积超18次/天时，二级报警；

22、(4)集电线路电缆接头局部放电监测

23、a、正常：无典型放电图谱且放电量q＝<300pc；

24、b、一级报警：具有典型放电图谱且放电量q满足：q＞300pc；

25、c、二级报警：具有典型放电图谱且放电量q变化快，局放量增加变化率满足以下条件判定为变化快：局放量每分钟增加300pc以上；

26、(5)集电线路首末两端接地电流监测

27、a、接地电流有效值超过200ma，且其电缆三相负荷电流中有一相电流高于另外两相电流，相间偏差大于2％时，为一级报警；

28、b、接地电流有效值超过500ma，且其电缆三相负荷电流中有一相电流高于另外两相电流且相间偏差大于8％时，为二级报警；

29、(6)综合故障判断

30、a、集电线路电缆绝缘缺陷前期判断：

31、各个监测中，同时出现集电线路首末两端接地电流监测的一级报警和以下报警中的一种或多种，则判断为集电线路电缆绝缘存在前期缺陷，绝缘已存在早前缺陷特征，利用国网调度停电计划选择停电机会进行集电线路检查：

32、(1)集电线路电缆首末两端接头温度监测的一级报警；

33、(2)集电线路电缆接头局部放电监测的一级报警；

34、b、集电线路电缆绝缘缺陷中后期判断

35、各个监测中，同时出现集电线路首末两端接地电流监测的二级报警和以下报警中的一种或多种，则判断为集电线路电缆绝缘存在中后缺陷，绝缘已存在中后缺陷特征，立即申请停电检修；

36、(1)集电线路首末两端接头电缆接头温度监测的二级报警；

37、(2)集电线路电缆接头局部放电监测的二级报警；

38、(3)集电线路电缆放电监测的二级报警；

39、停机后，通过故障定位装置查找集电线路中的故障位置，排除故障即可。

40、本发明方法提出的一种风电场35kv长距离多电源集电线路电缆故障综合诊断方法，通过安装局部放电监测装置、屏蔽接地电流监测装置、故障定位装置和微型无线无源温度监测装置4种装置进行线路监测，可集中实时监测集电线路故障定位、电缆终端接头屏蔽接地电流、电缆接头温度和局部放电四种装置的状态量，对4种装置的监测数据进行临界、趋势变化、故障报警累积、数据间纵横对比、相关性对比、时空对比、典型特征通知技术人员识别等综合判断方法，准确地判断分析接头接地电流、局放量、温度和电缆定位的状态量变化趋势是否存在前或中后期隐避性缺陷，有效识别和判定35kv长距离多电源集电线路电缆故障，对初期和中后故障提供预警和决策，并将故障缺陷报警信号及数据及时告知运行人员，及时发现电缆劣化趋势，为电缆健康状态做出更加全面、科学的评价，提高电力电缆运行的可靠性，在发生故障后能及时找到故障电迅速恢复供电，最终确保风电场集电线路的安全稳定运行。