输电线路覆冰监测终端装置技术规范.docx

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输电线路覆冰监测终端装置技术规范

Q/CSG

Q/CSGXX-2011

中国南方电网有限责任公司企业标准

2011年XX月XX日实施

2011年XX月XX日发布

中国南方电网有限责任公司发布

输电线路覆冰监测终端装置技术规范

（试行版）

目次

前言

为适应中国南方电网有限责任公司输电线路覆冰监测技术的发展，按照标准化、规范化、体系化的管理思路，指导和规范输电线路覆冰监测监测系统的规划、设计、建设和运行管理，特制定本规范。

本规范由中国南方电网有限责任公司生产技术部提出、归口并解释。

本规范起草单位：

南方电网科学研究院有限责任公司、超高压输电公司检修试验中心、广西电网电力科学研究院、贵州电力试验研究院、广东电网公司电力科学研究院、云南电力试验研究院

本规范主要起草人：

李昊，张福增，傅闯，黄志伟，陈鹏，朱时阳，李敏，黄良，陈仕军，毛先胤，高尚飞，王恩，陈超，周震震

本规范由中国南方电网有限责任公司标准化委员会批准。

本规范自颁布之日起执行。

本规范2011年首次发布。

输电线路覆冰监测终端装置技术规范

1范围

本规范规定了输电线路覆冰监测终端装置的基本功能、技术要求、试验方法、检验规则、安装调试、验收及包装储运要求等。

本规范适用于35kV及以上架空输电线路覆冰监测终端装置。

2规范性引文

下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。

凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。

GB2314—2008电力金具通用技术条件

GB2887—2000电子计算站场地通用规范

GB4208—2008外壳防护等级（IP代码）

GB50545—2010110kV～750kV架空输电线路设计规范

GB/T191—2008包装储运图示标志

GB/T379—2005电气控制设备

GB/T2317.2—2008电力金具试验方法第2部分：

电晕和无线电干扰试验

GB/T2317.4—2008电力金具试验方法第4部分：

验收规则

GB/T2423.1—2008电工电子产品环境试验第2部分：

试验方法试验A：

低温

GB/T2423.2—2008电工电子产品环境试验第2部分：

试验方法试验B：

高温

GB/T2423.4—2008电工电子产品基本环境试验规程试验Ｄb：

交变湿热（12h+12h循环）

GB/T2423.10—2008电工电子产品环境试验第二部分：

试验方法试验Fc和导则：

振动（正弦）

GB/T3047.1—1995高度进制为20mm的面板架和柜的基本尺寸系列

GB/T3873—1983通信设备产品包装通用技术条件

GB/T6388—1986运输包装收发货标志

GB/T6587.6—1986电子测量仪器运输试验

GB/T6593电子测量仪器质量检验规则

GB/T7027—2002信息分类和编码的基本原则与方法

GB/T9361—1988计算站场地安全要求

GB/T9535—1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型

GB/T9969—2008工业产品使用说明书总则

GB/T11463—1989电子测量仪器可靠性试验

GB/T14436工业产品保证文件总则

GB/T15464仪器仪表包装通用技术规范

GB/T15844.1—1995移动通信调频无线电话机通用技术条件

GB/T16611—1996数传电台通用规范

GB/T16723—1996信息技术提供OSI无连接方式运输服务的协议

GB/T16927.1高电压试验技术第一部分：

一般试验要求

GB/T17179.1—2008提供无连接方式网络服务的协议第1部分：

协议规范

GB/T17626.2-2006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GB/T17626.4-2008电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

GB/T17626.5-2008电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验

GB/T17626.6-2008电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度

GB/T17626.8-2006电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验

GB/T17626.9—1998电磁兼容试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验

GB/T17626.12-1998电磁兼容试验和测量技术振荡波抗扰度试验

GB/T19064—2003家用太阳能光伏电源系统技术条件和实验方法

DL/T548—1994电力系统通信站防雷运行管理规程

DL/T741—2010架空送电线路运行规程

DL/T1098—2009间隔棒技术条件和试验方法

DL/T5092—1999110kV～500kV架空送电线路设计技术规程

DL/T5154—2002架空送电线路杆塔结构设计技术规定

DL/T5219—2005架空送电线路基础设计技术规定

QX/T1—2000Ⅱ型自动气象站

QJ/T815.2—1994产品公路运输加速模拟试验方法

YD/T799—2002通信用阀控式密封铅酸蓄电池技术要求和检验方法

YD/T1028—1999800MHzCDMA数字蜂窝移动通信系统设备总技术规范：

移动台部分

YD/T1214—2002900/1800MHzTDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务（GPRS）设备技术规范：

移动台

JIG97—2001测角仪检定规程

JJG455—2000工作测力仪检定规程

JB/T5750—1991气象仪器防盐雾、防潮湿、防霉菌工艺技术要求

GA/T70—94中华人民共和国公共安全行业标准

GA/T75—94安全防范工程程序与要求

GA/T367—2001视频安防监控系统技术要求

3术语和定义

下列术语和定义适用于本规范。

3.1覆冰监测系统

监测架空输电线路本体及其周边环境冰情特征信息，定性、定量分析输电线路覆冰状况并预测冰情发展趋势的应用系统。

一般包括主站系统、终端装置以及主站系统与终端装置之间的通信网络。

3.2主站系统

实现架空输电设备本体及其周边环境冰情特征信息的接收、存储、分析、统计、发布的信息系统。

一般由前置接收机、应用服务器、数据库服务器、监测工作站、网络交换设备、通讯设备以及数据库和主站软件系统等组成。

3.3终端装置

实现架空输电设备本体及其周边环境冰情特征信息的采集，并通过通信网络向主站系统传送数据的前端装置。

一般由主控单元、通讯模块、电源模块和各监测功能单元等构成，布置于输电线路上。

3.4拉力/倾角监测单元

终端装置的组成单元，用以实现架空输电线路导、地线对杆塔塔身的拉力及拉力传感器倾斜角度信息的采集。

3.5微气象监测单元

终端装置的组成单元，用以实现架空输电线路周边的微气象进行数据采集，主要采集环境温度、相对湿度、风速、风向等信息。

3.6图像监测单元

终端装置的组成单元，用以实现架空输电设备本体及输电线路周边现场图像的采集。

3.7防冰警戒期

防冰警戒期指开展架空输电线路覆冰状态监测并实施防冰措施的时期，根据南方电网公司规定，一般为当年12月初至次年2月底。

3.8平均无故障工作时间（MTBF）

覆冰监测系统终端装置两次相邻故障间的工作时间的平均值。

3.9终端运行状态

3.9.1在线状态

终端按参数配置正常采集、传输数据，按拍照时间表正常拍照，网络通信在线，可实时响应主站下发的指令。

3.9.2休眠状态

终端按参数配置正常采集数据，按拍照时间表正常拍照，网络通信不在线，可通过短信命令即时切换到在线状态。

3.10终端功耗

3.10.1终端装置峰值功耗

终端装置工作时的最大功率。

3.10.2终端装置在线采集功耗

终端处于在线状态，采集数据阶段的功率。

3.10.3终端装置休眠采集功耗

终端处于休眠状态，采集数据阶段的功率。

3.10.4终端装置在线静态功耗

终端处于在线状态，传感器与摄像机均不工作时的功率。

3.10.5终端装置休眠静态功耗

终端处于休眠状态，传感器与摄像机均不工作时的功率。

3.10.6终端装置日功耗

终端装置仅依靠蓄电池供电，在以下参数配置下：

在线时长10min，休眠时长20min，采样间隔10min，拍照间隔1h、数量8张，终端装置在一天内消耗的总电量。

3.11年均数据缺失率

未能测得的有效数据个数与应测得的数据个数之比，用百分数表示。

3.12受控采集方式

终端装置按照主站系统发出的指令进行数据采集、存储和传输。

3.13自动采集方式

终端装置按照设定的时间进行数据采集和存储，并将数据上传到主站系统。

3.14采样间隔

终端装置一次采样时间起点至下一次采样时间起点的间隔。

3.15无效数据

终端装置未正常采集到的监测数据。

4功能要求

4.1监测单元配置

终端装置应配置：

1）拉力/倾角监测单元：

导线拉力传感器，绝缘子串倾角传感器，地线拉力传感器；

2）微气象监测单元：

环境温度、相对湿度、风速、风向传感器。

终端装置可选择配置：

1）图像监测单元：

摄像机；

2）微气象监测单元：

日照传感器、雨量传感器、气压传感器；

3）其它监测单元。

4.2数据采集

4.2.1采集参量

终端装置必须能够采集以下参量：

1）输电线路导、地线对杆塔塔身拉力；

2）输电线路绝缘子串倾角；

3）输电设备周边环境气温、相对湿度、风速、风向微气象；

4）终端装置电源电压；

5）终端装置所在位置移动通讯信号强度；

6）终端装置各组成单元运行状态；

其它视监测单元的配置而采集。

4.2.2采集方式

终端装置应同时具备自动采集方式与受控采集方式，应满足受控采集要求。

4.2.3采集间隔

1）根据采集参量的变化特征，可结合客户需求而设定。

2）数据采集间隔最小可设置为1分钟。

4.2.4对时

1）应具备网络对时功能。

应能够接收主站系统的对时命令，宜每天对时一次，对时误差应不超过20s；走时误差应优于±0.5s/24h。

2）终端装置断电24h以内，内部实时时钟须能正常走时。

4.3数据处理

1）应具备数据合理性检查分析功能，自动识别并剔除干扰数据；

2）在不降低供电及运行可靠性的前提下，终端各监测单元应实现测量数字化，应具备对原始采集量的计算功能，输出能直观反映采集量特性的数据；

3）应支持JPEG图像压缩算法。

4.4数据存储

4.4.1终端装置应能够循环存储90天以上的数据采集量、状态量数据（以不含图片，采集间隔10分钟为最低标准）。

4.4.2在线监测终端装置应能够循环存储至少80组拍摄图片。

4.4.3终端装置数据存储空间应不低于256M。

4.5数据通信

通信接口和应用层数据传输规约应满足南方电网公司相关技术标准、规范。

4.6装置硬件和软件管理

4.6.1应具备动态响应远程时间查询/设置、数据请求、重启等指令的能力；

4.6.2应具备按远程指令修改终端装置运行参数的能力；

4.6.3应具备密码认证和远程更新程序的功能，应具备可靠的更新机制与方式；

4.6.4应具备周期性自检功能并能输出自检信息；

4.6.5应具备错误自恢复、定时重启功能；

4.6.6宜能通过短距离无线调试工作模式，在现场对装置各监测单元（包括图像监测单元）进行实时控制和调试。

4.6.7应具备休眠功能，支持休眠状态下短信唤醒功能。

休眠时长默认为0。

4.6.8终端工作状态具体说明见附件一。

5技术要求

5.1工作环境要求

1）环境温度:

－25℃～+45℃；

2）工作温度：

－40℃～+70℃；

3）相对湿度：

5％RH～100％RH；

4）大气压力：

550hPa～1060hPa；

5）最大风速：

35m/s（离地面10m高处，10min平均风速）；

6）装置在狂风、暴雨、冰冻等恶劣自然环境及强电磁环境中运行，其工作稳定性、可靠性不应受到明显影响。

5.2基本性能要求

5.2.1结构及防护

1）应体现功能模块化、硬件小型化的特征，应具备标准化、一体化设计，便于现场安装及维护；

2）终端装置外部与内部均应采用阻燃、防爆、防腐、防潮等设计；

3）外壳的防护性能应符合GB4208规定的IP54级要求，应采用适用于户外环境的不锈钢材料，箱体内部主控等单元的防护性能应符合GB4208规定的IP65级要求。

4）电源和信号插口应采用防水航空插头，应具备防误插设计。

5.2.2可靠性

1）装置硬件应选用工业级或以上等级的元器件，以提高装置运行的稳定性和可靠性；

2）装置整体平均无故障工作时间（MTBF）应不低于25000h；

3）装置整体使用寿命应不少于6年；

4）除用户方面原因导致的装置强迫停运或修复滞后外，单套装置年均数据缺失率应不大于1％。

5）5）装置运行状态下，监测终端每监测单元每日无效数据率应不大于3%。

5.2.3安全性

1）装置本身的设计和构造，不得影响输电线路的安全稳定运行；

2）装置应具有便于起吊、运输的结构设计；

3）装置单体重量应小于40kg；

4）装置应具备过流和防雷保护功能；

5）装置内部电路应具备三防（防潮、防盐雾、防霉）处理。

5.2.4功耗

1）装置整体应采用低功耗设计；

2）装置峰值功耗：

≤15W；

3）在线状态下,采集功耗：

≤3.0W；

4）在线状态下,静态功耗：

≤2.0W；

5）休眠状态下,采集功耗：

≤2.0W；

6）休眠状态下,静态功耗：

≤1.0W；

7）在3.10.6规定运行参数下，终端装置日功耗：

≤2.5Ah。

5.3电源技术要求

电源部分包括发电装置、蓄电池及电源控制器三部分，具有过压保护、防过充过放、电源管理等功能。

5.3.1基本要求

1）应优先采用硅太阳能光伏发电电源系统，应避免选用故障率高、可靠性差、结构复杂的电源系统；

2）应具备宽动态、高效率的供电特性；

3）应根据负载用电量进行太阳能电池板与蓄电池容量匹配优化设计；

4）应具有节电管理模式；

5）应具有智能的自管理功能（包括但不限于深度放电保护、过流保护、充放电管理等）；

6）应具有完善的远程运行监测功能，能够对电源运行状态、电池电压进行监视，便于及时发现异常情况；

7）储能蓄电池应充分考虑电池容量受温度和使用时间的影响，选择环境适应能力强、低温性能好、循环使用寿命长的电池；

8）成套装置各种传感器、通信模块和主控单元原则上应由同一电源系统供电。

5.3.2电源系统技术参数

1）可靠性指标为：

MTBF≥25000h；

2）蓄电池的使用寿命应不低于3年；

3）太阳能电池板使用寿命：

≥6年；

4）电源系统输出电压的测量误差应小于±0.2V；

5）持续无光照且无其他电力补充的条件下，蓄电池应至少可以维持终端装置正常运行30天的供电（考虑到电池容量受温度和使用时间的影响，应预留一定的余量）。

5.4监测单元技术要求

5.4.1拉力/倾角监测单元

5.4.1.1基本要求

1）成套装置应配置两组导线拉力/倾角传感器、一组地线拉力/倾角传感器，对应安装在两相（极）导线与一条地线上；

2）每组拉力/倾角传感器的拉力/倾角传感器数量配置根据实际安装位置与用户需求确定；

3）终端装置上发主站的每组拉力/倾角传感器的拉力监测数据，经总加后必须能反映该相（极）对塔身综合作用力；

4）应完全满足被替代金具的各种功能要求，试验标准应不低于被替代金具的型式试验标准，其中标称破坏载荷应大于相应金具标称的1.2倍；

5）应能承受安装、维修及运行中可能出现的异常机械载荷；

6）应能经受故障电流（包括短路电流、雷电流）且其工作稳定性不受干扰；

7）传感器的结构高度应尽可能小，拉力传感器应控制在原有金具连接长度增加70mm以内；

8）各连接部件应有锁紧装置，应保证在运行中不松脱；

9）应采用合适的材料和生产工艺制造，应满足装置整体使用寿命的要求。

5.4.1.2拉力传感器技术参数

1）量程：

7t，10t，16t，21t，32t，42t，55t（根据实际需要定制）；

2）测量范围：

5％～100％FS；

3）技术指标：

——回零误差Zr（％FS）：

≤±0.25；

——示值误差δ（％FS）：

≤±0.5[5％,60％FS]，

≤±1.0（60％,100％FS]；

——重复性R（％FS）：

≤±0.5[5％,60％FS]，

≤±1.0（60％,100％FS]；

——回程误差H（％FS）：

≤±0.5[5％,60％FS]，

≤±1.0（60％,100％FS]；

——长期稳定性Sb（％FS）：

≤±1.0。

5.4.1.2绝缘子倾角传感器技术参数

1）倾角测量角度范围：

双轴，-60°～+60°；

2）倾角测量误差：

≤±0.2°；

3）倾角测量分辨力：

0.1°。

5.4.2微气象监测单元

5.4.2.1基本要求

1）环境温度、相对湿度传感器应避免受到太阳直射、金属辐射的影响，并保证各传感器的有效测量；

2）风速、风向传感器应采用超声波式传感器。

5.4.2.2技术参数

1）气温

——测量范围：

-40℃～+70℃；

——测量误差：

≤±0.5℃；

——分辨力：

0.1℃。

2）相对湿度

——测量范围：

0%RH～100%RH；

——测量误差：

≤±4%RH（0%RH～80%RH，含80%），

≤±8%RH（80%RH～100%RH）；

——分辨力：

1%RH。

3）风速

——测量范围：

0m/s～60m/s；

——测量误差：

≤±（0.5＋0.03V）m/s，V为标准风速值；

——分辨力：

0.1m/s。

4）风向

——测量范围：

0°～360°；

——测量误差：

≤±5°；

——分辨率：

3°。

5.4.3图像监测单元

5.4.3.1基本要求

1）外壳的防护性能应符合GB4208规定的IP65级要求；；

2）整体结构具备一定的防覆冰性能；

3）应具有良好的防振结构，避免在杆塔安装环境中的振动对光学仪器产生影响和对视频图像质量产生影响;

4）应具有良好的抗工频电磁干扰性能和良好的接地安装措施，能实现在特高压电磁环境中视频数据的准确、完整采集，以及对前端设备的准确控制；不应出现雪花点、黑纹等视频干扰现象及云台失控等故障现象。

5.4.2.2技术参数

1）摄像机主要技术参数

像素数：

≥752（H）X582（V）（PAL），或根据用户要求调整；

最低照度：

≤0.01Lux/f1.2；

变焦率：

≥光学18倍，或定焦枪机。

2）云台主要技术参数

预置位数量：

≥8；

水平旋转角度：

0°～355°；

俯仰角度：

0°～90°。

6试验方法

6.1试验条件

除另有规定外，各项检验宜在如下试验条件下进行：

1）环境温度：

+15℃～+35℃；

2）相对湿度：

25％RH～75％RH；

3）大气压力：

550hPa～1060hPa。

6.2试验项目

表1列出了对覆冰监测系统终端装置的试验项目，包括型式试验、出厂检验、抽样检验和现场检验。

表1覆冰监测系统终端装置试验项目

序号

试验项目

型式试验

入网测试

供货抽检

现场检验

1

结构和外观检查

●

●

●

●

2

通信规约测试

●

●

●

●

3

传感器准确度检验

●

●

●

○

4

电源性能检验

●

●

●

○

5

静电放电抗扰度检验

●

●

●

○

6

电快速瞬变脉冲群抗扰度检验

●

●

●

○

7

浪涌（冲击）抗扰度检验

●

●

●

○

8

工频磁场抗扰度检验

●

●

●

○

9

衰减震荡波抗扰度检验

●

●

●

○

10

射频场感应的传导骚扰抗扰度检验

●

●

●

○

11

脉冲磁场抗扰度检验

●

●

●

○

12

高温试验

●

●

●

○

13

低温试验

●

●

●

○

14

覆冰试验

●

●

●

○

15

交变湿热试验

●

●

●

○

16

防护等级检验

●

○

○

○

17

振动试验

●

○

○

○

18

运输试验

●

○

○

○

19

可靠性测试

●

●

●

○

备注

●表示规定必须做的项目；○表示规定可不做的项目；*表示根据客户要求做。

6.3试验方法

6.3.1结构和外观检查

1）装置结构紧凑、布线合理

2）外壳表面没有明显的凹痕、划伤、裂缝、变形和污染，表面涂镀层应均匀，无龟裂、脱落和磨损，金属零部件无锈蚀及其他机械损伤；

3）装置各零部件紧固无松动；

4）标志、铭牌、文字及符号应简明清晰，铭牌上要标出产品的名称、产地、型号、生产厂商以及装置编号。

6.3.2传感器准确度检验

1）应在省级及以上法定计量检定机构进行检验；

2）所有用于检验的计量设备均应按国家有关规定的要求定期进行校准/检定；

3）对主要技术指标应按照国家计量检定规程的规定方法进行各项检验。

6.3.3电源性能检验

6.3.3.1试验内容

1）太阳能电池板检验项目：

尺寸和重量、温度冲击、电极附着力、电性能测试。

应提供完整的太阳能电池板测试检验报告；

2）蓄电池：

容量试验、耐过充电能力试验、耐寒试验、耐热试验。

应提供完整的蓄电池测试检验报告。

6.3.3.2试验方法

1）对太阳能电池板，按照GB/T9535规定进行；

2）对蓄电池，参照其相应的标准进行。

6.3.4电磁兼容性试验

6.3.4.1静电放电抗扰度

按照“GB/T17626.2—2006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验”中规定，并在下述条件下进行；在试验期间及试验后，装置应能正常工作。

——监测装置在正常工作状态；

——接触放电；

——在外壳和工作人员经常可能触及的部位；

——试验电压：

±8kV；

——正负极性放电各10次，每次放电间隔至少1s。

6.3.4.2电快速瞬变脉冲群抗扰度

按照“GB/T17626.4-2008电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验”中第5章规定的试验等级为4级的电快速瞬变脉冲群干扰试验，并在下述条件下进行；在试验期间及试验后，装置应能正常工作。

——试验电压：

±2kV；

——耦合方式：

通过耦合夹进行耦合；

——试验波形为5/50ns，重复频率100kHz，每个传感器的信号线施加正、负极性试验电压各1min。

6.3.4.3浪涌（冲击）抗扰度

按照“GB/T17626.5-2008电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验”中第5章规定的试验等级为4级的浪涌（冲击）干扰试验，并在下述条件下进行；在试验期间及试验后，装置应能正常工作。

——试验电压：

共模±4kV、差模±2kV；

——波形：

1.2/50µs；

——极性：

正负；

——试验次数：

正负极性各5次；

——重复率：

每分钟最快1次。

6.3.4.4射频场感应的传导骚抗扰度

按照“GB/T176