CN203519765U - 一种风电场集电线路故障在线定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风电场集电线路故障在线定位系统，其由一台主机、显示器、光纤感温电缆、接线盒、光端盒、终端保护盒、尾纤组成，其特征在于光纤感温电缆安装于集电线路的动力电缆中，对动力电缆的温度实施多点在线监测，一旦动力电缆发生故障，其温度升高，通过光纤感温电缆在线监测动力电缆故障的位置。

Description

一种风电场集电线路故障在线定位系统

技术领域

本实用新型涉及一种电力系统故障定位系统，尤其是风电场集电线路故障的在线定位。 

背景技术

风电场集电线路一般采用一条线路并接多台风力发电机，每台风力发电机配置1台箱式变压器的接线方式。此接线方式下电缆较长且分支较多,电缆一旦故障，故障点查找起来非常困难。目前查找电缆故障主要采用电缆故障测距仪。电缆故障测距仪是利用电波在电缆传输过程中遇到电缆特性阻抗不均匀而会产生反射波的原理对电缆故障进行测试。常见的一种方案是，对电缆的低阻性接地和短路故障，在电缆测试端注入低压脉冲信号，根据脉冲信号在电缆中的传播速度和反射波的返回时间，来确定故障点到测试端的距离。对高阻性故障，因在低电压的脉冲作用下仍呈现很高的阻抗，使反射波不明显甚至无反射，需配置高压发生器，对故障电缆施加一定的直流高压或交流冲击高压使其放电击穿，形成闪络电弧。然后再注入低压脉冲信号，利用闪络电弧形成瞬间短路产生的反射波进行测试。其缺点是不能实现风电场集电线路故障在线定位，对于所有的集电线路故障，都需等到故障发展到跳闸或人为断开电源后，才可现场定位，故障点查找较慢，故障的修复时间较长，不利于集电线路快速恢复供电。另外对于高阻性故障，现有技术需配高压发生器，这使得现场操作存在安全隐患。 

发明内容

本实用新型的目的是实现风电场集电线路故障在线定位，缩短故障的查找 时间,提高风电场的可用性。 

要想实现电缆故障点的在线定位，需找到一个能反应电缆故障和电缆位置的物理量。经分析，可以看出电缆无论是绝缘受损还是故障跳闸，都会伴随温度升高，只要对电缆温度实施多点在线监测并做标记，就能在线监测到电缆故障的位置。但由于风电场集电线路较长，且比较分散，采用传统的点式开关量测温，受距离限制，很难实现。而分布式光纤测温由于其既能连续测温，又能准确定位，且能长距离传输信号，非常适合用来对风电场集电线路的故障进行在线定位。本实用新型就是利用光纤感温电缆测温原理实现对电缆在线定位的。光纤感温是基于光纤中的自发拉曼散射温度效应，借助光时域反射技术来实现分布式温度测量的。当光脉冲沿光纤传输时，会与光纤分子相互作用，发生散射，散射有多种，如瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射等。其中拉曼散射是由于光纤分子的热运动，产生了一个比光源波长长的光，称斯托克斯(Stockes)光,和一个比光源波长短的光，称为反斯托克斯(Anti-Stockes)光。光纤受外部温度的调制使光纤中的反斯托克斯(Anti-Stockes)光光强发生变化，Anti-Stockes与Stockes的光强比值提供了温度的绝对指示，利用这一原理可以实现对光纤每一点的温度测量。然后利用光的传播速度和反射光的回波时间，对测温点进行定位，进而实现对整个光纤的分布式温度测量。 

本实用新型提供一种集电线路故障在线定位系统，其由一台主机、显示器、光纤感温电缆、接线盒、光端盒、尾纤组成。其中主机经由尾纤连接到光端盒，光纤感温电缆一端连接到光端盒，另一端连接到终端保护盒，其特征在于光纤感温电缆安装于集电线路的动力电缆中，各段动力电缆之间的光纤感温电缆通过接线盒连接，利用光纤感温电缆测量温度的原理，对故障的集电线路实现在线定位。 

附图说明

图1是风电场集电线路故障在线定位系统的结构示意图 

其中：1为主机，2为显示器，3为光端盒，4为动力电缆，5为光纤感温电缆，6为接线盒，7为变压器，8为发电机，9为风机，10为尾纤，11为终端保护盒。 

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供一种集电线路故障在线定位系统，其由一台主机1、显示器2、光纤感温电缆5、接线盒6、光端盒3、尾纤10、终端保护盒11组成。主机1是系统的核心组成部分,其主要功能是实现信号的发射、接收、滤波、放大、信息处理、数据分析、输出和储存。主机1的光纤通道数有2、4、6、8或16供选择，每个通道的测量距离有4km、5km、8km、12km、20km、30km之分，应用时，可根据风电场集电线路回路数选择通道数量，根据集电线路的长度来选择通道的测量距离。使用的光纤感温电缆5为多模光纤感温电缆，在具体的实施过程中，主机组屏放在主控室，所需的UPS电源由风电场的升压站UPS提供，光纤感温电缆的安装方式采用内嵌在动力电缆4中，由电缆厂家在出厂前做好。光纤感温电缆的敷设方式也可采用外置，即直接安装在动力电缆4上。各段动力电缆4之间的光纤感温电缆5通过接线盒6连接。其中分支部分的光纤感温电缆需两根（一进一出），以使整个集电线路上的光纤感温电缆形成一个完整的串。一旦动力电缆发生故障，其温度升高，通过光纤感温电缆在线监测动力电缆故障的位置。本实用新型提供的在线定位系统能够简单、方便、安全地查找故障点，缩短故障的查找时间，提高风电场的可用性。同时对电缆早期的一些潜在的有热特征的故障，能提前监测，有利于风电场安全稳定运行。 

Claims (6)

1.一种风电场集电线路故障在线定位系统，其由一台主机、显示器、光纤感温电缆、接线盒、光端盒、终端保护盒、尾纤组成，其中主机经由尾纤连接到光端盒，光纤感温电缆一端连接到光端盒，另一端连接到终端保护盒，其特征在于光纤感温电缆安装于集电线路的动力电缆中，各段动力电缆之间的光纤感温电缆通过接线盒连接，对动力电缆的温度实施多点在线监测，一旦动力电缆发生故障，温度升高，通过光纤感温电缆在线监测动力电缆发生故障的位置。 

2.如权利要求1所述的风电场集电线路故障在线定位系统，其中主机的光纤通道数为2、4、6、8或者16，每条集电线路占用主机的一个光纤通道，根据集电线路回路数选择光纤通道的数量。 

3.如权利要求2所述的风电场集电线路故障在线定位系统，其中每个光纤通道的测量距离为4km、5km、8km、12km、20km或30km，根据集电线路的长度来选择通道的测量距离。 

4.如权利要求1所述的风电场集电线路故障在线定位系统，其中光纤感温电缆内嵌在动力电缆中。 

5.如权利要求1所述的风电场集电线路故障在线定位系统，光纤感温电缆还可采用外置敷设方式，即直接安装在动力电缆上。 

6.如权利要求1所述的风电场集电线路故障在线定位系统，其中所述光纤感温电缆为多模光纤感温电缆。 

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