淺談風(fēng)電場線路管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

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(wù)院于2015年3月頒布《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體質(zhì)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)?？茖W(xué)的發(fā)電。自文件頒發(fā)以來，國家電網(wǎng)、新能源公司緊跟黨中央指示，大力建設(shè)新能源發(fā)電，因此風(fēng)電場的建設(shè)步伐較以前大大加快，風(fēng)電場的個數(shù)在短短幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)了大幅翻倍，隨著風(fēng)電場線路的大規(guī)模接入電力系統(tǒng)，風(fēng)電場送出線的穩(wěn)定性顯得極為重要，當(dāng)風(fēng)電場送出線發(fā)生跳閘時，快速查找處理故障點(diǎn)及時恢復(fù)風(fēng)電場線路的供電顯得極為重要，因此，于某風(fēng)電場送出線路上建設(shè)智能故障診斷系統(tǒng)。

為減少電力資源的浪費(fèi)，降低電力成本，實(shí)現(xiàn)利潤的最大化，科學(xué)的管理方式必不可少，當(dāng)前電力工作中管理技術(shù)落后，缺乏科學(xué)性，管理流程不規(guī)范，最終導(dǎo)致管理工作混亂，從而無法實(shí)現(xiàn)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(jié)合項(xiàng)目管理實(shí)踐提升電力管理工作的重視度。

1 系統(tǒng)建設(shè)概況

風(fēng)電場位于甘肅省西北部，風(fēng)電場容量約為99MW，共50臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，共有一座110kV升壓站，由110kV送出線路接入電力系統(tǒng)中，在電力傳輸?shù)倪^程中新華線起主要作用，風(fēng)電場送出線路將風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的電能傳輸至電力系統(tǒng)中，因此風(fēng)電場送出線路在風(fēng)電場電能傳輸中起著至關(guān)重要的作用。線路全長約為55km，全線采用架空導(dǎo)線，風(fēng)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(dǎo)致線路發(fā)生跳閘，傳統(tǒng)的阻抗法故障測距精度不高無法實(shí)現(xiàn)故障原因辨識等問題，當(dāng)線路發(fā)生跳閘時，風(fēng)場需出動大量的人力物力進(jìn)行故障排除，無法及時處理線路故障，嚴(yán)重甚至導(dǎo)致風(fēng)電場停運(yùn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著近年來行波法故障測距的成熟應(yīng)用，行波法故障測距逐漸進(jìn)入大家的視野，行波法故障測距不僅能實(shí)現(xiàn)線路的精確定位，同時也能實(shí)現(xiàn)線路故障跳閘的故障原因辨識，相比傳統(tǒng)的阻抗法定位具有更高的精度和及時性，可指導(dǎo)風(fēng)場運(yùn)維人員快速進(jìn)行故障跳閘的故障排除，因此于2019年安裝風(fēng)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(tǒng)建設(shè)的管理實(shí)施過程

2.1 系統(tǒng)立項(xiàng)

由于風(fēng)力發(fā)電占地面積廣，內(nèi)部線路接線復(fù)雜，且部分風(fēng)電場地形復(fù)雜，因此在風(fēng)電場送出線路發(fā)生故障時，其故障點(diǎn)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(yán)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(xiàn)并修復(fù)故障而造成的棄風(fēng)窩電現(xiàn)象時有發(fā)生，這在很大程度上限制了風(fēng)能的開發(fā)利用。

目前風(fēng)電場送出線路多為架空、電纜、T接支線、混架線路，且具有運(yùn)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(fēng)電場中壓線路使用大量電纜，導(dǎo)致線路在運(yùn)行中發(fā)生接地故障時，較大的電容電流在故障點(diǎn)形成不能自動媳滅的電弧，同時，間歇電弧產(chǎn)生的過電壓往往又使事故擴(kuò)大，顯著降低了風(fēng)電場及電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，所以快速找出故障點(diǎn)并進(jìn)行有針對性的處理顯得尤為重要。此外，風(fēng)電場的變電站35kV側(cè)通常采用專用的接地變壓器作為接地點(diǎn)。風(fēng)電場這種特殊的結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)致傳統(tǒng)變電站的保護(hù)測距技術(shù)和故障錄波技術(shù)不能滿足風(fēng)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(yīng)文件中大力推進(jìn)新能源電能建設(shè)，于2019年對送電場送出線路故障精確定位提出立項(xiàng)申請，在立項(xiàng)通過后進(jìn)行系統(tǒng)招投標(biāo)工作和系統(tǒng)建設(shè)工作及后續(xù)的整體項(xiàng)目驗(yàn)收工作。

2.2 系統(tǒng)建設(shè)

智能故障診斷系統(tǒng)由智能故障監(jiān)測終端（簡稱“終端”）、數(shù)據(jù)中心和工作站三部分組成。終端分布安裝于輸電線路的導(dǎo)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(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)中心通過GPRS與現(xiàn)場終端通信，接受上傳的監(jiān)測信息并下傳相關(guān)控制信息。數(shù)據(jù)中心對上傳的故障信息進(jìn)行診斷，將上傳信息和診斷結(jié)果存庫保存；工作站分布于各管理辦公室，是系統(tǒng)人機(jī)交互的窗口。工作站主要完成監(jiān)測系統(tǒng)的建立設(shè)置、監(jiān)測信息的查詢、診斷結(jié)果的查詢和分析報表以及對現(xiàn)場終端的控制設(shè)置。

終端需停電安裝于高壓導(dǎo)線上，于2019年將設(shè)備安裝于停電導(dǎo)線上，同時同步部署數(shù)據(jù)中心和工作站，以便于后續(xù)風(fēng)電場送出線路的故障定位順利進(jìn)行。

2.3 系統(tǒng)驗(yàn)收

項(xiàng)目嚴(yán)格按照項(xiàng)目任務(wù)書的具體要求，全面完成項(xiàng)目任務(wù)書規(guī)定的各項(xiàng)任務(wù)。

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

系統(tǒng)自部署完成以來，終端運(yùn)行情況良好，成功監(jiān)測并診斷2起故障，結(jié)果準(zhǔn)確，達(dá)到項(xiàng)目預(yù)期效果，保證了風(fēng)電場送出線運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.4 項(xiàng)目實(shí)施總結(jié)

1）以風(fēng)電場安全穩(wěn)定運(yùn)行為根本，傳統(tǒng)的風(fēng)電場送出線路故障測距空缺，當(dāng)線路發(fā)生故障后無法及時有效地處理故障點(diǎn)，從而導(dǎo)致風(fēng)能的流失，對生產(chǎn)和社會的發(fā)展產(chǎn)生較為嚴(yán)重的負(fù)面影響，直接導(dǎo)致風(fēng)電場經(jīng)濟(jì)的損失，智能故障診斷系統(tǒng)填補(bǔ)傳統(tǒng)的風(fēng)電場送出線路故障測距空缺，利用風(fēng)電場對于電能產(chǎn)值的管理。

2）在建設(shè)系統(tǒng)時建立規(guī)章流程，將任務(wù)和責(zé)任規(guī)劃到個人，風(fēng)電場工作人員可依據(jù)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(zhì)，根據(jù)每個職工的條件崗位特點(diǎn)等方面進(jìn)行綜合分析，按照崗位要求、職工等級和所在崗位工作目標(biāo)所需，開展有針對性的初、中、高級的技能培訓(xùn)，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(shè)備，提高風(fēng)電場供電能力，采用優(yōu)良設(shè)備可大幅降低風(fēng)電場送出線的“問題率”。取代陳舊的設(shè)備，提高整體設(shè)備的運(yùn)行效率，以此來達(dá)到節(jié)約成本的目的?！疤岢鰡栴}”并利用優(yōu)良產(chǎn)品“解決問題”，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場送出線路的良性閉環(huán)控制。

3 系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益

基于智能故障診斷系統(tǒng)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(jīng)系統(tǒng)分析診斷給出相應(yīng)結(jié)果，并與實(shí)地巡線結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，2起故障診斷結(jié)果正確，對風(fēng)電場送出線路的穩(wěn)定運(yùn)行減少停電損失、減少巡線費(fèi)用，風(fēng)場送出線路缺陷提前預(yù)警等方面發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)與社會效益。

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

2）產(chǎn)品的應(yīng)用可提升目前風(fēng)電場送出線路故障測距的水平，填補(bǔ)風(fēng)電場線路防雷監(jiān)測的空白，為風(fēng)電場線路安全提供有力保障。為風(fēng)電場送出線路提供原始的監(jiān)測和數(shù)據(jù)，極大提升風(fēng)電場系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和先進(jìn)性。

3）該項(xiàng)目帶來的經(jīng)濟(jì)效益估算。①智能故障診斷系統(tǒng)投運(yùn)以后，系統(tǒng)的故障的性質(zhì)識別與精確定位功能使風(fēng)電場維護(hù)人員及調(diào)度人員對故障類型判斷有一個準(zhǔn)確判斷，對于風(fēng)電場運(yùn)維出動巡視等措施有一定的指導(dǎo)作用，以上述已安裝智能故障診斷系統(tǒng)為例，如確定故障原因?yàn)槔讚羟抑睾祥l失敗，風(fēng)機(jī)可不間斷輸送電能，按照上述風(fēng)電場風(fēng)機(jī)滿載運(yùn)行，按照單次故障恢復(fù)為4h，單次跳閘不可消除故障導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)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(fēng)電場經(jīng)濟(jì)損失。②智能故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用減少了線路故障后的人工查找故障點(diǎn)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(diǎn)時間4小時計(jì)（包含添乘巡視時間等）；每小時計(jì)入車輛與工具使用費(fèi)后按1000元成本計(jì)，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(diǎn)查找時間約2小時，可減少直接及間接經(jīng)濟(jì)損失幾十萬元。

4 系統(tǒng)建設(shè)的管理實(shí)踐總結(jié)

1）智能故障診斷系統(tǒng)建成后，需對風(fēng)電場運(yùn)維人員進(jìn)行科學(xué)的培訓(xùn)，對于智能故障診斷裝置、數(shù)據(jù)中心、工作站進(jìn)行定位巡檢維護(hù)，系統(tǒng)對于風(fēng)電場送出線路的穩(wěn)定運(yùn)行等發(fā)面發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)與社會效益。

2）智能故障診斷系統(tǒng)的建設(shè)旨在保證風(fēng)電場送出現(xiàn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對于項(xiàng)目建設(shè)中從立項(xiàng)到結(jié)項(xiàng)都需要層層把關(guān)，對技術(shù)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，利用新技術(shù)新成果去更好的服務(wù)于風(fēng)電場送出線路。