近年来，风力发电成为发展前景最大的可再生能源发电技术。随着电力电子技术、物联网及无线技术等的发展，风电场的智慧化运维水平越来越高。升压站和风电机组目前的智慧在线监测手段较多，运维水平较高，但作为汇集及运输电能的集电线路和送出线路缺乏有效的智慧在线监测手段。
集电线路距离长，自然环境复杂。运行过程中，经常受到雷击、覆冰、鸟害等因素影响，线路跳闸率居高不下。线路故障占电气故障第一位，约为90%。如何及时发现并解决这些故障，提高风电场电力传输过程的可靠性和安全性，成为了运维单位或风电场运维部门亟待解决的难题。在清洁能源供电需求日益高涨的背景下提升风电场集电线路故障快速处置能力具有重要意义。
一种新型集电线路故障监测解决方案
以武汉三相电力科技有限公司为代表的电力线路智能在线监测解决方案提供商，基于在电网系统成熟应用的输电线路分布式故障诊断技术基础上开发了适用于风电场场景下的集电线路故障预警与诊断系统。目前，在国内部分风电场应用的集电线路故障预警与诊断系统，愈发受到各发电集团及运维单位的青睐。此系统能够有效实现风电场集电线路故障快速、精确定位，直指故障位置，缩短故障排查与恢复时间，提高故障处置的效率。
系统架构
系统按照分层分布式体系设计，由现场监测终端、数据中心和客户端三部分组成。
集电线路故障预警及诊断装置基于行波监测技术，监测终端每隔 20～30 公里分布安装于集电线路上，其采集的行波电流和工频电流数据以4G无线通信方式发送至数据中心，并经后台分析软件诊断后，以短信和 Web 两种发布方式播报。
系统功能
区间判断
通过在架空和电缆的分界点、主线及支线的T接点处布置智能监测终端，根据测量的工频故障电流波形，准确判定故障点所属区间。
精确定位
当集电线路发生故障跳闸后，系统可根据采集的行波电流到达监测终端的时间差，通过数学模型和智能算法，快速准确的定位其故障位置，架空线路定位精度达到“杆塔级”，电缆线路定位精度达到5米以内（精确定位到接头/箱变）。
隐患预警
可实现架空集电线路危树、鸟窝、金具浮放电、绝缘子污秽、裂化、覆冰等隐患的定位、辨识与预警；可实现电缆集电线路电缆主绝缘和电缆接头的老化及缺陷所引起的隐患缺陷放电的定位、辨识与预警。
故障原因辨识
根据故障性质不同、放电通道的差异，提取雷击和多种非雷击故障的行波指纹特征，进行分析计算，建立大数据波形指纹库，利用人工智能（AI）智能识别技术辨识故障类型。
客户收益
三个风电场应用集电线路故障预警与诊断系统后，极大缩短故障停电时间，减少巡线人力物力，具有较大的经济效益和社会效益。
1、系统的应用能有效预警90%以上集电线路运行隐患/异常放电点，最大程度避免线路“带病”运行，减少跳闸次数。
2、集电线路故障预警与诊断系统能在故障后精确定位，架空线路定位精度达到1基杆塔，电缆线路定位精度达到5米以内（精确定位到具体接头/箱变），极大缩短故障停电时间，减少巡线人力物力，具有较大的经济效益和社会效益。
3、集电线路故障预警与诊断系统实现了集电线路运行数据可视化和智能监测线路功能，极大提升风电场集电线路智能运维及管理水平，助力“智能风场，智慧运维”的建设目标。
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