T-SDPEA 0048-2025 风电场电缆线路故障在线监测装置技术导则

T/SDPEA0048—2025风电场电缆线路故障在线监测装置技术导则WindFarmCableLineFaultOn-lineMonitoringDeviceTechnicalGuide（正式实施版）2025-XX-XX发布2025-XX-XX实施山东省电力企业协会归口XX电力科学研究院、XX风电科技有限公司、国网XX省电力公司、XX电缆有限公司提出并起草前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由XX电力科学研究院提出。本文件由山东省电力企业协会（SDPEA）归口。本文件起草单位：XX电力科学研究院、XX风电科技有限公司、国网XX省电力公司、XX电缆有限公司、XX高校电气工程学院、XX智能监测技术有限公司。本文件主要起草人：张伟、李娜、王健、赵伟、陈敏、周凯、吴芳。本文件旨在规范风电场电缆线路故障在线监测装置（以下简称“监测装置”）的技术要求、设计、安装、调试、运行、维护及验收评估，明确监测装置的功能实现、性能指标、数据交互等核心内容，为风电场电缆线路故障在线监测装置的选型、部署、运行及优化提供统一、可操作的技术依据，及时发现电缆线路故障隐患，缩短故障处置时间，提升风电场电缆线路运行的安全性、可靠性和经济性，助力风电产业高质量发展。1范围本文件规定了风电场电缆线路故障在线监测装置的术语和定义、技术总则、技术要求、设计与安装、调试与试运行、运行维护、故障处置及验收评估等核心内容。本文件适用于风电场内35kV及以下电压等级的电缆线路（含集电线路、场内联络线路）故障在线监测装置的设计、选型、制造、安装、调试、运行、维护及验收，涵盖电缆线路的接地故障、短路故障、局部放电、温度异常等故障类型的在线监测，不适用于风电场外送高压电缆线路及特高压电缆线路的故障在线监测装置。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1.1—2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则GB/T2900.10—2013电工术语电缆GB/T12706.1—2020额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件第1部分：电缆GB/T2887—2011计算机场地通用规范GB/T14598.3—2015电气继电器第3部分：由触点构成的保护继电器DL/T860—2018电力系统自动化变电站通信网络和系统DL/T1489—2015电力电缆局部放电在线监测技术导则DL/T1576—2016风电场集电线路设计技术规范DL/T2340—2021电力电缆线路运行规程IEC60228:2004绝缘电缆的导体IEC61927—1:2017电力系统用电缆监测第1部分：局部放电监测《风电场安全稳定运行管理办法》（国能发新能〔2023〕XX号）《电力电缆线路在线监测技术导则》（DL/T2448—2021）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1风电场电缆线路风电场内用于连接风电机组与集电箱、集电箱与升压站、升压站内部及场内联络的电力电缆线路，主要包括集电线路、场内联络线路，电压等级以35kV及以下为主，承担风电场电能汇集和传输的核心功能。3.2故障在线监测装置安装于风电场电缆线路上，能够实时采集电缆线路的运行参数、状态信息，自动识别接地故障、短路故障、局部放电、温度异常等故障及隐患，实现故障预警、定位、记录，并能与风电场监控系统协同联动的智能化监测设备，包括监测终端、数据采集单元、通信单元、后台处理系统等组成部分。3.3局部放电电缆绝缘内部或表面因电场强度局部集中，导致绝缘介质发生局部击穿或电离的放电现象，是电缆绝缘老化、劣化的重要表征，长期存在会引发电缆绝缘损坏，导致故障发生。3.4故障定位监测装置通过采集电缆线路故障时的电气参数（如电流、电压、波形等），结合电缆参数、拓扑结构，计算并确定故障发生的具体位置，为故障处置提供精准支撑。3.5监测数据上传监测装置将采集的电缆运行数据、故障信息、状态参数等，通过通信网络传输至风电场监控中心后台处理系统，实现数据的集中管理、分析和展示。3.6故障预警监测装置根据预设的阈值和故障判断逻辑，对电缆线路的异常状态（如局部放电超标、温度异常、绝缘性能下降等）进行识别，提前发出预警信号，提醒运维人员及时处置，防范故障发生。4技术总则4.1技术原则4.1.1实用性原则：监测装置的功能设计应贴合风电场电缆线路的运行特点，聚焦核心故障类型，确保监测数据真实、可靠，故障识别准确、及时，能够切实解决风电场电缆故障排查难度大、处置效率低的问题。4.1.2可靠性原则：监测装置应具备良好的抗干扰能力、环境适应性，能够在风电场高温、低温、高湿度、强电磁干扰、多风沙等恶劣环境下稳定运行，平均无故障工作时间（MTBF）不低于20000小时。4.1.3准确性原则：监测装置的测量精度、故障识别准确率、故障定位精度应符合本文件规定，确保监测数据与电缆实际运行状态一致，故障定位误差控制在规定范围内。4.1.4协同性原则：监测装置应与风电场监控系统、配电自动化系统、运维管理平台协同联动，实现数据共享、指令互通，支持故障信息的同步推送和协同处置，提升风电场整体运维效率。4.1.5可扩展性原则：监测装置的硬件架构、软件系统应具备灵活性和可扩展性，支持功能升级、参数调整、新增监测点位，适应风电场电缆线路扩容、技术升级及监测需求变化。4.1.6安全性原则：监测装置应具备完善的安全防护机制，防范电磁干扰、过电压、过电流、雷击等风险，确保装置自身安全及电缆线路运行安全，符合电力系统安全防护相关要求。4.2技术目标4.2.1实现风电场电缆线路核心故障类型（接地故障、短路故障、局部放电、温度异常）的实时在线监测，故障识别准确率不低于95%，故障预警响应时间不超过10秒。4.2.2实现故障精准定位，定位误差不超过±5米（电缆长度≤10km）、±10米（电缆长度＞10km），为故障快速处置提供精准支撑，缩短故障处置时间。4.2.3实现监测数据的集中管理、分析和可视化展示，支持故障历史数据查询、趋势分析，为电缆线路状态评估、运维计划制定提供数据支撑，实现电缆精益化运维。4.2.4提升风电场电缆线路运行的安全性和可靠性，降低电缆故障发生率，减少因电缆故障导致的风电场发电量损失，提升风电场运行经济性。4.3应用范围本文件规定的监测装置应用，适用于以下场景：a)风电场集电线路（连接风电机组与集电箱）的故障在线监测；b)风电场场内联络线路的故障在线监测；c)风电场升压站内部电缆线路的故障在线监测；d)风电场电缆线路故障预警、定位、记录及运维辅助决策；e)监测数据与风电场监控系统、运维管理平台的协同共享。5技术要求5.1总体技术架构风电场电缆线路故障在线监测装置应采用分层架构，分为感知层、数据传输层、数据处理层、应用层，各层协同工作，确保装置稳定、高效运行，架构设计应符合风电场自动化技术规范。5.1.1感知层：由各类监测传感器、数据采集单元组成，负责采集电缆线路的运行参数（电流、电压、温度等）、故障信息（局部放电信号、故障电流波形等），是监测装置的核心感知单元，应具备抗干扰、高精度采集能力。5.1.2数据传输层：负责将感知层采集的数据传输至数据处理层，支持有线（光纤）、无线（5G、LoRa、WiFi等）两种传输方式，具备数据加密、断点续传功能，确保数据传输的实时性、稳定性和安全性。5.1.3数据处理层：负责对采集的数据进行清洗、预处理、分析，实现故障识别、故障定位、预警判断，存储监测数据和故障信息，支持数据查询、统计分析，为应用层提供数据支撑。5.1.4应用层：基于数据处理层的分析结果，实现监测数据可视化展示、故障预警、故障定位、运维辅助决策等功能，为运维人员、管理人员提供操作界面和决策支撑，支持与风电场其他系统的对接。5.2感知层技术要求5.2.1局部放电监测传感器：应采用高频电流传感器、超声波传感器或特高频传感器，监测频率范围为10kHz～1GHz，局部放电信号采集灵敏度不低于5pC，能够准确采集电缆接头、终端等关键部位的局部放电信号，抗干扰能力符合相关标准要求。5.2.2温度监测传感器：应采用光纤温度传感器或红外温度传感器，温度测量范围为-40℃～120℃，测量精度不低于±0.5℃，采样频率可根据需求调整（默认1次/分钟），能够实时监测电缆导体、接头、终端的温度变化。5.2.3电气参数监测单元：应采集电缆线路的三相电流、三相电压、功率因数、频率等参数，电流测量范围为0～1000A，电压测量范围为0～40.5kV，测量精度不低于0.5级，采样频率不低于1次/秒，能够捕捉故障时的电气参数突变。5.2.4传感器安装：传感器应安装牢固、拆卸方便，不影响电缆线路的正常运行，安装位置应避开强电磁干扰区域，确保采集数据的准确性；光纤传感器应具备良好的抗拉伸、抗磨损性能，适应风电场恶劣环境。5.3数据传输层技术要求5.3.1传输方式：优先采用光纤传输方式，传输速率不低于100Mbps，传输延迟不超过50ms；偏远区域可采用5G或LoRa无线传输方式，无线传输距离不低于3km（LoRa）、50km（5G），传输成功率不低于99.9%。5.3.2通信协议：应采用DL/T860（IEC61850）、MQTT等标准化通信协议，确保与风电场监控系统、配电自动化系统的兼容性；协议应支持数据加密（AES-128及以上加密算法）、身份认证，防范数据泄露、篡改。5.3.3传输可靠性：具备断点续传、数据重传功能，当通信中断后，重新连接时能够自动上传中断期间的监测数据；具备通信状态监测功能，当通信异常时，及时发出报警信号。5.4数据处理层技术要求5.4.1数据处理能力：能够对采集的监测数据进行实时处理，包括数据清洗、滤波、降噪、归一化处理，剔除异常数据、修正缺失数据，确保数据质量；具备故障识别算法，能够准确识别接地故障、短路故障、局部放电超标、温度异常等故障类型。5.4.2故障定位能力：采用行波法、阻抗法相结合的故障定位算法，定位误差不超过±5米（电缆长度≤10km）、±10米（电缆长度＞10km）；能够自动识别故障相别，给出故障位置的具体坐标或距离标识。5.4.3数据存储：应具备足够的存储容量，支持监测数据、故障信息、报警记录的长期存储，监测数据保存期限不少于1年，故障信息、报警记录保存期限不少于5年；支持数据快速查询、导出，采用安全、可靠的存储技术，确保数据不丢失、不篡改。5.4.4预警功能：具备多级预警机制，根据故障隐患的严重程度，分为一般预警、重要预警、紧急预警三个等级；能够设置预警阈值，当监测参数超过阈值时，自动发出预警信号，并推送至应用层和相关运维人员。5.5应用层技术要求5.5.1可视化展示：具备电缆线路拓扑图展示功能，清晰呈现电缆线路的走向、监测点位、运行状态；实时显示监测参数（温度、电流、电压、局部放电量等），支持参数曲线、历史趋势图展示，便于运维人员实时掌握电缆运行状态。5.5.2故障报警：当发生故障或预警时，能够发出声光报警、消息推送（短信、APP推送等），明确显示故障类型、故障位置、故障发生时间、故障参数等信息，支持报警记录查询、统计。5.5.3运维辅助：支持故障处置流程指引，给出故障处置建议；支持运维计划制定、运维任务分配、进度跟踪，实现运维闭环管理；支持电缆线路状态评估，基于历史监测数据，分析电缆绝缘老化趋势，为设备更换、检修提供数据支撑。5.5.4系统对接：具备标准化的外部接口，能够与风电场监控系统、配电自动化系统、运维管理平台对接，实现数据共享、指令互通，支持故障信息同步推送和协同处置。5.6环境适应性要求5.6.1工作温度：监测装置的工作温度范围为-40℃～70℃，存储温度范围为-50℃～85℃，能够在风电场高温、低温环境下稳定运行，无部件损坏、性能下降现象。5.6.2湿度适应性：工作相对湿度范围为5%～95%（无凝露），能够在高湿度、多阴雨环境下正常工作，不发生短路、漏电等故障。5.6.3抗干扰能力：具备较强的电磁干扰、射频干扰防护能力，符合GB/T14598.3—2015的相关要求；具备防雷击能力，感应雷防护等级不低于II级，直击雷防护符合风电场防雷规范。5.6.4防尘防水：户外安装的监测单元、传感器防护等级不低于IP65，能够抵御风沙、雨水侵蚀，确保设备长期稳定运行。5.7安全技术要求5.7.1电气安全：监测装置的绝缘电阻不低于100MΩ（500VDC），具备过电压、过电流保护功能，防止设备损坏和电缆线路短路；外壳接地电阻不大于4Ω，确保人身和设备安全。5.7.2数据安全：采用加密技术对数据采集、传输、存储过程进行加密，防止数据泄露、篡改；建立数据访问权限管理机制，明确不同用户的访问权限，防止未授权访问；具备数据备份功能，定期进行数据备份，防止数据丢失。5.7.3设备安全：监测装置与电缆线路的连接应牢固、可靠，不影响电缆的绝缘性能和载流能力；具备设备异常状态监测功能，当装置自身发生故障时，及时发出报警信号，便于运维人员处置。6设计与安装6.1设计要求6.1.1总体设计：监测装置的设计应结合风电场电缆线路的拓扑结构、运行参数、环境条件，确定监测点位、监测类型、传输方式，确保监测覆盖所有关键部位（电缆接头、终端、中间段等），满足故障监测和预警需求。6.1.2监测点位设计：每个电缆接头、终端均应设置温度监测和局部放电监测点位；电缆中间段每1km设置1个温度监测点位，每2km设置1个局部放电监测点位；升压站内部电缆线路根据布局合理设置监测点位，确保无监测盲区。6.1.3传输网络设计：根据风电场的规模、电缆线路分布，设计光纤或无线传输网络，确保传输链路稳定、无盲区；光纤传输应采用冗余设计，避免单点故障导致数据传输中断；无线传输应合理设置基站，确保传输距离和传输质量。6.1.4电源设计：监测装置应采用双电源供电（主电源为AC220V，备用电源为DC24V蓄电池），备用电源续航时间不低于4小时，确保在主电源中断时，装置能够正常运行并上传监测数据；电源接口具备过压、过流、反接保护功能。6.1.5结构设计：监测装置的外壳应采用耐腐蚀、抗冲击的材料（如不锈钢、铝合金），结构紧凑、体积小巧，便于安装和维护；户外安装的装置应具备防晒、防雨、防尘、防雷功能，符合环境适应性要求。6.2安装要求6.2.1安装准备：安装前应检查监测装置、传感器、通信设备的完好性，核对设备参数与设计要求一致；清理安装现场，确保安装位置平整、无障碍物，避开强电磁干扰区域、易燃易爆区域。6.2.2传感器安装：温度传感器应紧贴电缆导体或接头表面，固定牢固，确保与电缆接触良好，避免松动；局部放电传感器应安装在电缆接头、终端附近，远离其他干扰源，确保采集信号的准确性；传感器的连接线路应规范布置，做好绝缘防护，避免短路、漏电。6.2.3监测终端安装：监测终端应安装在便于维护、通风良好的位置，户外安装时应采用防雨、防尘、防雷的安装支架，安装高度不低于2.5米；室内安装时应远离强电磁设备，确保设备正常运行。6.2.4传输线路安装：光纤传输线路应采用铠装光纤，敷设过程中避免弯曲过度、挤压、磨损，光纤接头应密封良好，防止进水、进尘；无线通信设备应安装在信号良好的位置，天线朝向合理，确保传输质量。6.2.5接地安装：监测装置、传感器、通信设备的外壳均应可靠接地，接地电阻不大于4Ω；接地线路应采用铜芯电缆，截面不小于2.5mm²，连接牢固，避免虚接、松动。6.2.6安装验收：安装完成后，应检查设备安装是否牢固、线路连接是否正确、接地是否可靠，进行通电测试，确保监测装置能够正常采集数据、传输数据。7调试与试运行7.1调试要求7.1.1调试准备：调试前应制定详细的调试方案，明确调试内容、调试步骤、调试标准；检查监测装置的电源、通信、传感器连接是否正常，确保设备处于正常工作状态；准备调试所需的仪器、工具，确保调试工作顺利开展。7.1.2单机调试：对每个监测终端、传感器、通信单元进行单机调试，检查设备的工作状态、采集精度、传输性能；对局部放电传感器进行校准，确保采集灵敏度符合要求；对温度传感器进行校准，确保测量精度符合要求；对电气参数监测单元进行校准，确保测量误差不超过规定范围。7.1.3系统调试：将所有监测装置、传感器、通信设备接入系统，进行系统联调，检查数据传输的实时性、稳定性，验证故障识别、故障定位、预警功能的准确性；测试系统与风电场监控系统、运维管理平台的对接情况，确保数据共享、指令互通正常。7.1.4调试记录：调试过程中应详细记录调试数据、调试结果，对调试过程中发现的问题及时进行整改，整改完成后重新调试，直至符合本文件规定的技术要求；调试完成后，编制调试报告，作为试运行和验收的依据。7.2试运行要求7.2.1试运行条件：调试合格后，监测装置进入试运行阶段，试运行期限不少于30天；试运行期间，监测装置应连续、稳定运行，无重大故障，数据采集、传输、处理正常，故障识别、定位、预警功能正常。7.2.2试运行监测：试运行期间，运维人员应定期检查监测装置的运行状态，记录监测数据、故障信息、报警记录；定期对设备进行巡检，检查传感器、传输线路、接地情况，及时处理试运行过程中出现的问题。7.2.3试运行评估：试运行结束后，对监测装置的运行性能、功能实现情况进行评估，重点评估数据采集精度、故障识别准确率、故障定位精度、系统稳定性、环境适应性等指标，确保符合本文件规定的技术要求；评估合格后，监测装置可正式投入运行；评估不合格的，应针对问题进行整改，重新开展试运行。7.2.4试运行报告：试运行结束后，编制试运行报告，包括试运行概况、运行数据、故障记录、评估结果、整改情况等内容，作为验收的重要依据。8运行维护8.1维护原则风电场电缆线路故障在线监测装置的运行维护应遵循“常态化、规范化、精益化”的原则，建立完善的维护管理体系，定期开展维护工作，及时处理设备故障，确保装置长期稳定运行，充分发挥监测作用。8.2日常维护8.2.1巡检维护：运维人员应每日对监测装置进行巡检，检查设备的运行状态、指示灯状态、通信状态，确保设备正常运行；检查传感器、传输线路、接地线路是否完好，有无松动、破损、老化现象；检查电源供应是否稳定，备用电源是否正常。8.2.2数据检查：每日检查监测数据的采集情况，核对数据的准确性、完整性，及时发现异常数据；检查故障报警记录，对报警信息进行核实、处置，做好记录。8.2.3清洁维护：定期对监测装置、传感器进行清洁，清除设备表面的灰尘、油污、杂物，确保设备散热良好、采集信号准确；户外设备应定期检查防雨、防尘、防雷装置，确保防护有效。8.3定期维护8.3.1月度维护：每月对监测装置进行一次全面检查，包括设备运行状态、传感器校准、通信性能测试、电源性能测试；检查数据存储情况，及时备份监测数据；对松动的连接部位进行紧固，对老化的线路进行更换。8.3.2季度维护：每季度对监测装置的故障识别算法、定位精度进行校准，确保故障识别准确、定位精准；检查系统对接情况，确保与风电场监控系统、运维管理平台的数据共享正常；对备用电源进行充放电测试，确保备用电源续航能力符合要求。8.3.3年度维护：每年对监测装置进行一次全面检修，包括设备拆解检查、部件更换、系统升级；对所有传感器进行全面校准，确保采集精度符合要求；对传输网络进行全面测试，优化传输性能；编制年度维护报告，总结维护工作，提出优化建议。8.4维护记录与管理建立监测装置维护档案，详细记录日常维护、定期维护、故障处置等情况，包括维护时间、维护内容、维护人员、维护结果、故障情况、处置措施等信息；维护档案应长期保存，便于追溯和查询；定期对维护记录进行分析，优化维护策略，提升维护效率。8.5人员要求运维人员应具备相应的专业技能，熟悉监测装置的工作原理、技术要求、操作流程，能够熟练开展设备巡检、维护、故障处置工作；定期开展专业技能培训，提升运维人员的技术水平和应急处置能力；建立运维人员考核机制，规范运维操作流程，确保维护工作有序开展。9故障处置9.1故障分类监测装置故障分为装置自身故障和电缆线路故障两类：a)装置自身故障：包括传感器故障、监测终端故障、通信故障、电源故障等，导致监测装置无法正常采集数据、传输数据或实现故障监测功能；b)电缆线路故障：包括接地故障、短路故障、局部放电超标、温度异常等，由监测装置监测并识别，需要运维人员及时处置。9.2故障处置流程9.2.1故障发现：通过监测装置的报警功能、日常巡检，及时发现装置自身故障和电缆线路故障，明确故障类型、故障位置、故障发生时间。9.2.2故障核实：运维人员接到故障报警后，应及时赶赴现场，核实故障情况，确认故障类型和故障原因，判断故障的严重程度。9.2.3故障处置：根据故障类型和严重程度，采取相应的处置措施；装置自身故障应及时排查故障原因，更换故障部件，恢复装置正常运行；电缆线路故障应根据故障定位结果，快速开展故障排查、修复工作，缩短故障处置时间。9.2.4故障恢复：故障处置完成后，对监测装置进行测试，确保装置正常运行，电缆线路恢复正常供电；对故障处置过程进行记录，分析故障原因，提出防范措施，避免同类故障再次发生。9.3应急处置建立监测装置故障应急处置机制，针对重大故障（如大面积监测装置失效、电缆线路短路故障等），制定应急预案，明确应急处置流程、责任人员、处置措施；定期开展应急演练，提升应急处置能力，减少故障造成的影响；应急处置完成后，及时总结经验，优化应急预案。10验收评估10.1验收要求风电场电缆线路故障在线监测装置安装、调试、试运行完成后，应开展验收工作，验收应遵循本文件的规定及实施计划、技术方案的要求，确保监测装置符合技术要求，能够正常投入运行，满足风电场电缆线路故障监测需求。10.2验收内容10.2.1设备验收：检查监测装置、传感器、通信设备、电源设备的型号、规格、参数是否符合设计要求和本文件规定；检查设备安装是否牢固、线路