试论输电线路气象监测装置技术规范标准.docx
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试论输电线路气象监测装置技术规范标准
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架空输电线路微气象在线监测装置
技术协议
甲方：
乙方：
输电线路气象监测装置技术规范
1 需求表
货物需求及供货范围一览表
序号
项目名称
材料名称
单位
项目单位要求
投标人响应
备注
型号和规格
数量
型号和规格
数量
1
输电线路微气象监测装置
套
/
2 在线监测装置技术参数须满足以下标准
GB191 包装储运图示标志
GB2887 电子计算机场地通用规范
GB4208 外壳防护等级（IP代码）
GB9361 计算站场地安全要求
GB11463—89 电子测量仪器可靠性试验
GB50545－2010110kV～750kV架空输电线路设计规范
GB50009建筑结构荷载规范
GB/T2423.1 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 电工电子产品环境试验 第2部分：
试验方法 试验A：
高温
GB/T2423.4—1993 电工电子产品基本环境试验规程 试验Db：
交变湿热试验方法
GB/T2423.5—1995 电工电子产品环境试验 第二部分：
试验方法 试验Ea和导则：
冲击
GB/T2423.10—1995 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/T3482—1983 电子设备雷击试验方法
GB/T6587.6 电子测量仪器 运输试验
GB/T6587.8 电子测量仪器电源频率与电压试验
GB/T6593 电子测量仪器质量检验规则
GB/T14436 工业产品保证文件 总则
GB/T16927.1 高电压试验技术第一部分：
一般试验要求
GB/T17626.2—1998电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验
GB/T17626.3—1998电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T17626.8—1998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
JB/T5750—1991 气象仪器防盐雾、防潮湿、防霉菌工艺技术要求
QX/T1—2000 Ⅱ型自动气象站
YD/T799—1996 通信用阀控式密封铅酸蓄电池技术要求和检验方法
DL/T741—2010架空送电线路运行规程
QJ/T815.2－94产品公路运输加速模拟试验方法
输变电设备状态监测系统技术导则
输电线路状态监测装置通用技术规范
国家电力监管委员会5号令电力二次系统安全防护规定
3 监测对象及装置组成
3.1 监测对象
应监测的气象参数为：
风速、风向、气温、湿度、气压、雨量等。
3.2 装置组成
由一体化气象监测装置组成，主要包括：
a）传感器部分：
包括风速、风向、气温、湿度、气压、雨量和光辐射等传感器；
b）数据采集和处理部分：
包括接口单元、中央处理单元、存储单元等；
c）数据传输部分：
指把监测数据发送至状态监测代理装置或状态监测主站的通讯模块；
d）电源部分：
包括太阳电池组件或风机、蓄电池和充放电控制器等。
4 功能要求
4.1数据采集要求
a）能传感、采集气象数据，进行相应存储，并将测量结果通过GPRS、CDMA或3G通信网络传输到状态监测代理装置或状态监测主站；通信协议满足相关网络规约；
b）具备自动采集功能，按设定时间间隔自动采集和发送气象参数。
默认情况下气象数据按照每小时整点时发送数据，数据采样和算法参见附录A；
c）具备电源电压等采集功能。
4.2数据处理与判别
a）具备数据合理性检查分析功能，对采集数据进行预处理，自动识别并剔除干扰数据；
b）具备对原始采集量的计算功能，得出反映各气象参数特性的数据。
4.3数据存储
循环存储至少30天的气象数据。
4.4数据输出
输出的信息包括：
风速、风向、气温、湿度等气象参数，及电源电压、装置心跳包等工作状态数据。
数据输出要求符合附录B。
4.5通信功能
通信接口和应用层数据传输规约应满足“输电线路状态监测装置通用技术规范”相关要求。
4.6硬件与软件
a）具备对装置自身工作状态包括采集、存储、处理、通信等的管理与自检测功能；
b）当判断装置出现运行故障时，能启动相应措施恢复装置的正常运行状态。
4.7远程更新、配置与调试
a）具备身份认证、远程更新程序的功能，具备完善的更新机制与方式；
b）具备按远程指令修改采集频率、采样时间间隔、网络适配器地址等参数的功能；
c）具备动态响应远程时间查询/设置、数据请求、复位等指令的功能；
d）能按远程指令进入远程调试模式，并输出相关调试信息。
5 技术要求
5.1 气象监测装置
5.1.1 使用环境条件
a）环境温度：
－40℃～＋45℃（低温型）；
b）相对湿度：
5％RH～100％RH；
c）大气压力：
550hPa～1060hPa。
5.1.2 工作温度
－40℃～＋85℃（扩展工业级）。
5.1.3 一般要求
5.1.3.1 外观、结构和工艺要求
a）外观应整洁，无损伤和变形，表面涂层无开裂、脱落现象；
b）外壳的防护性能应符合GB4208规定的IP65级要求；
c）气温、湿度、气压传感器应采用防辐射罩的方式，避免传感器受到太阳直射、金属辐射的影响，并保证防辐射罩内的空气流动速度不低于罩外风速的1/3。
d）各零部件应安装正确，牢固可靠，操作部分不应有迟滞、卡死、松脱等现象；
e）各零部件应按有关规定进行防盐雾、防潮湿、防霉菌的处理；
f）装置上应有型号、名称、出厂编号、出厂日期、制造厂名等标记。
5.1.3.2 传感器选型
5.1.3.2.1 温度
数字温度传感器或智能传感器。
6.1.3.2.2 相对湿度
数字湿度传感器或智能传感器。
6.1.3.2.3 风速风向传感器
超声波风速风向传感器。
6.1.3.2.4 气压
压阻式。
6.1.3.2.5 雨量
超声波式；
6.1.3.2.6 光辐射
全辐射传感器。
6.1.4 测量技术参数
6.1.4.1 气温
a）测量范围：
-40℃～+50℃；
b）分辨力：
0.1℃；
c）准确度：
±0.5℃。
6.1.4.2 相对湿度
a）测量范围：
0～100％；
b）分辨力：
1％；
c）准确度：
±4%（电容式湿度传感器，＜80%时）；
±8%（电容式湿度传感器，≥80%时）。
6.1.4.3 风向
a）测量范围：
0～360°；
b）分辨力：
3°；
c）准确度：
±5°；
d）风向起动风速：
＜0.5m/s；
e）抗风强度：
75m/s。
6.1.4.4 风速
a）测量范围：
0～60m/s；
b）分辨力：
0.1m/s；
c）准确度：
±（0.5+0.03V）m/s，V为标准风速值；
d）起动风速：
＜0.5m/s；
e）抗风强度：
75m/s。
6.1.4.5 气压
a）测量范围：
550hPa～1060hPa；
b）分辨力：
0.1hPa；
c）准确度：
±0.3hPa。
6.1.4.6 雨量
a）降水强度：
0～4mm/min；
b）分辨力：
0.2mm；
c）准确度：
±0.4mm（≤10mm时）；±4％（＞10mm时）。
6.1.4.7 光辐射
a）测量范围：
0～1400W/m2；
b）分辨力：
1W/m2；
c）准确度：
≤5％；
d）非线性误差：
≤3％。
6.1.5 采样和算法
见附录A。
6.1.6 数据通讯
满足“输电线路状态监测装置通用技术规范”通信接口技术要求。
6.1.7 电源适应性
在蓄电池单独工作情况下，应保证气象监测装置正常工作至少30天。
6.1.8 电磁兼容性能
6.1.8.1 静电放电抗扰度
应能承受“GB/T17626.2－1998电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验”中第5章规定的试验等级为4级的静电放电试验。
在试验期间及试验后，装置应能正常工作。
6.1.8.2 射频电磁场辐射抗扰度
应能承受“GB/T17626.3－1998电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验”中第5章规定的试验等级为3级的辐射电磁场干扰试验。
在试验期间及试验后，装置应能正常工作。
6.1.8.3 脉冲磁场抗扰度
应能承受“GB/T17626.9－1998电磁兼容试验和测量技术 脉冲磁场抗扰度试验”中第5章规定的试验等级为5级的脉冲磁场干扰试验。
在试验期间及试验后，装置应能正常工作。
6.1.8.4 工频磁场抗扰度
应能承受“GB/T17626.8－1998 电磁兼容试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验”中第5章表1和表2规定的试验等级为5级的工频磁场干扰试验。
在试验期间及试验后，装置应能正常工作。
6.1.9 气候防护性能
6.1.9.1 高温性能
应能承受GB/T2423.2试验Bb中严酷等级为：
温度＋70℃或＋85℃、持续时间16h的高温试验。
在试验期间及试验后，装置应能正常工作。
6.1.9.2 低温性能
应能承受GB/T2423.1试验Ab中严酷等级为：
温度25℃或40℃、持续时间16h的低温试验。
在试验期间及试验后，装置应能正常工作。
6.1.9.3 交变湿热性能
按GB/T2423.4的有关规定进行，高温温度为+55℃，试验周期1d，原地恢复2h。
在试验期间及试验后，装置应能正常工作。
6.1.10 机械性能
6.1.10.1 振动性能
在非工作状态下，非包装状态的产品应能通过如下严酷等级的正弦振动试验：
－频率范围：
10～55Hz；
—峰值加速度：
10m/s2；
—扫频循环次数：
5次；
－危险频率持续时间：
10min±0.5min。
试验后，装置应能正常工作。
6.1.10.2 运输性能
a）产品包装后应按“GB/T6587.6—86电子测量仪器运输试验”中规定进行试验，能承受该标准表1中等级为Ⅱ的运输试验（包括自由跌落、翻滚试验）。
试验后，装置应能正常工作；
b）产品包装后应按“QJ/T815.2－94产品公路运输加速模拟试验方法”中规定进行试验，能承受该标准中等级为三级公路中级路面的运输试验。
经过2h试验时间后，装置应能正常工作。
6.1.11 监测数据质量
a）粗大误差率≤2％；
b）缺失率≤1％。
6.1.12 可靠性
平均无故障连续工作时间（MTBF）应不低于25000h。
6.2 信息的表示
a）温度：
单位是摄氏度（℃），取1位小数；
b）湿度：
百分数表示，取整数；
c）风速：
以米/秒（m/s）为单位，取一位小数；
d）风向：
风向以度（°）为单位，表示为整数；
e）降水量：
降水量是指某一时段内的未经蒸发、渗透、流失的降水，在水平面上积累的深度。
以毫米（mm）为单位，取一位小数；
f）气压：
以百帕（hPa）为单位，取1位小数；
g）光辐射：
在单位时间内，投射到单位面积上的辐射能，即观测到的瞬时值。
单位为瓦/平方米（W/m2），取整数。
7 试验项目及方法
表7－1 气象监测装置的检验项目
序号
检验项目
型式检验
出厂检验
现场检验
1
结构和外观
●
●
●
2
准确度
●
●
○
3
基本功能
●
●
●
4
电源适应性
●
○
○
5
雷电冲击
●
○
○
6
静电放电抗扰度
●
○
○
7
射频电磁场辐射抗扰度
●
○
○
8
脉冲磁场抗扰度
●
○
○
9
工频磁场抗扰度
●
○
○
10
高温
●
○
○
11
低温
●
○
○
12
交变湿热
●
○
○
13
防护等级
●
○
○
14
振动
●
○
○
15
运输
●
○
○
16
可靠性
*
○
○
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。
表7－2 气象监测装置测量准确性相关试验项目
序号
检验项目
型式检验
出厂检验
试验方法条文
1
传感器选型
●
●
7.3.2
2
气温
●
●
7.4.1
3
相对湿度
●
●
7.4.2
4
风向
●
●
7.4.3
5
风速
●
●
7.4.4
6
气压
●
●
7.4.5
7
雨量
●
●
7.4.6
8
光辐射
●
●
7.4.7
9
粗大率误差
●
○
7.6.1
10
缺失率
●
○
7.6.2
备注
●表示规定必须做的项目；○表示规定可不做的项目。
7.1 试验环境条件
除另有规定外，各项检验宜在如下正常试验大气条件下进行：
a）环境温度：
+15℃～+35℃；
b）相对湿度：
25％RH～75％RH；
c）大气压力：
860hPa～1060hPa。
7.2 试验仪器仪表
所用仪器仪表和设备应满足本产品检验要求并在计量检定有效期内。
7.3 一般检查
7.3.1 外观、结构和工艺
目测检查，必要时可采用计量器具，应符合技术要求。
7.3.2 传感器选型与互换性
任选两台测试合格的气象监测装置，将其同种传感器互换，采用静态准确度测试方法和数据处理方法，分别在下面规定的各点上测试，测试结果应符合气象监测装置的技术指标。
a）气温：
－40℃、0℃、＋50℃；
b）相对湿度：
30％RH，70％RH和98％RH；
c）风向：
0°、120°、240°；
d）风速：
2m/s、15m/s、30m/s；
e）气压：
550hPa、850hPa、1060hPa；
f）雨量：
10mm、30mm。
10mm时，降水强度分别为0.5mm/min和4mm/min；
30mm时，降水强度分别为1mm/min和4mm/min；
g）光辐射：
600W/m2。
7.4 准确度检验
7.4.1 气温
7.4.1.1 测试装置
a）铂电阻标准温度计，测量范围：
－60℃～＋80℃，准确度±0.06℃；
b）低温恒温槽，调温范围：
－60℃～＋80℃，温度波动度：
±0.01℃（15min），温度均匀度：
水平方向≤0.01℃；垂直方向≤0.02℃；
c）冰点槽。
7.4.1.2 测试方法
a）测试点根据每个传感器相应的测量范围选取，但至少应包含以下五个点：
量程下限、量程上限、－20℃、0℃和＋30℃；
b）当槽内温度到达测试点并达到设备规定的稳定时间后方可读数；
c）在每个测试点上，每分钟读一次标准器和气象监测装置上相应的温度示值，连续读取四次；
d）用标准器四次示值的平均值加上修正值作为标准值，用被测温度传感器四次示值的平均值减去标准值作为该测试点的示值误差；
e）给出各测试点上的各示值误差值；
f）用被测温度传感器在全量程各测试点的示值误差的最大值作为该被测温度传感器测量准确度的评定依据，气温应符合要求。
7.4.2 相对湿度
7.4.2.1 测试装置
a）二等数字式标准通风干湿表，测量范围：
10％～100％，准确度：
±2％；
b）湿度检定箱，湿度调节范围：
20％～100％，湿度场的不均匀性：
≤1％，湿度控制的不稳定性：
≤1.5％。
7.4.2.2 测试方法
a）通风干湿表的测试点为30％、50％、70％、80％、90％、98％；
b）电容式温湿度传感器的测试点及顺序为：
30％、50％、70％、80％、90％、98％、90％、80％、70％、50％、30％；
c）在升湿过程中不能有降湿趋势、在降湿过程中不能有升湿趋势；
d）当湿度点调好并经过10min的稳定后读数；
e）用气象监测装置的测量值减去标准器的示值得出示值误差，计算出各测试点上正反行程时的示值误差平均值；
f）用全量程中各测试点上示值误差平均值中的最大值，作为被测湿度传感器测量准确度的评定依据，应符合技术要求。
7.4.3 风向测试
7.4.3.1 测试装置
a）0～360°度盘，分辨力：
1°；
b）二等标准微差压计，准确度：
±0.8Pa；
c）皮托管，β≤1.005；
d）风洞；
e）气压表、气温度和相对湿度表。
7.4.3.2 风向准确度测试
将风向传感器安放在0～360°度盘上，先对准0°，然后每转动10°测试一点，读取度盘指示值和气象监测装置的测试值，并计算出示值误差，取示值误差最大值作为风向准确度的评定依据，应符合技术要求。
7.4.3.3 风向起动风速测试
将风速传感器安装在风洞内，使风标与风洞轴线夹角先后成20°和340°，从静止状态开始启动风速并缓慢增加风速，使风标起动并向0°方向转动，记录下当夹角≤5°时的风速值，按以上方法每个角度重复测试二次，取其最大值作为风向传感器起动风速的评定依据，应符合技术要求。
7.4.4 风速测试
7.4.4.1 测试装置
a）二等标准微差压计，准确度：
±0.8Pa；
b）皮托管，β≤1.005；
c）风洞；
d）气压表、气温度和相对湿度表。
7.4.4.2 起动风速测试
将风速传感器安装在风洞内，在风杯处于任一静止状态下，启动风机，使风速缓慢增大，记录下当风杯开始起动并连续旋转时的最低风速值，按以上方法测重复测试３次，取其中的最大值作为风速传感器起动风速的评定依据。
应符合技术要求。
7.4.4.3 型式检验用风速准确度测试
a）测试点及顺序为：
2、5、10、20、30、40、50、60m/s；
b）每个测试点调好后，稳定2min；
c）根据微差压计的实测风压值（Pa）和流场温度、气压及相对湿度值，计算出风洞内的标准风速值；
d）将气象监测装置的风速测量值与标准风速值进行比较，计算出示值误差，取各测试点示值误差的最大值作为风速准确值的评定依据，应符合技术要求。
7.4.4.4 质量一致性检验用风速准确性测试
a）测试点及顺序为：
2、5、10、20、30m/s；
b）测试方法与7.4.4.3相同，测试结果应符合技术要求。
7.4.5 气压测试
7.4.5.1 测试装置
a）二等数字式标准气压计，准确度：
±0.2hPa；
b）可调试气源，800hPa时漏气率应小于0.05hPa。
7.4.5.2 测试方法
a）将标准气压计与被测气压传感器用真空管与可调式气源连接；
b）测试点及顺序为：
1060、1000、950、900、850、750、650、550、650、750、850、900、950、1000、1060hPa；
c）在降压过程中不能有升压趋势，在升压过程中不能有降压趋势；
d）按要求调整好压力点，示值稳定后方可读数；
e）用气象监测装置的气压测量值减去标准气压计的示值，得到被测气压传感器在该测试点上的示值误差，计算各测试点上正反行程时的示值误差的平均值，取各点平均示值误差中的最大值作为气压测量准确度的评定依据，应符合技术要求。
7.4.6 雨量测试
7.4.6.1 测试装置
a）314.16mL标准球，准确度：
±0.05mL；
b）942.48mL标准球，准确度：
±0.16mL；
c）计时器。
7.4.6.2 测试方法
测试在10mm和30mm两种降雨量上进行。
10mm时，降水强度分别为0.5mm/min和4mm/min；30mm时，降水强度分别为1mm/min和4mm/min。
7.4.6.2.1 10mm雨量的测试
a）用314.16mL的标准球向雨量传感器承水口注水，注水速度分别按两种降水强度进行，记录数据采集器上的雨量示值；
b）每种降水强度分别测试三次，用三次测量值的平均值减标准球的标准值作为该降水强度时的示值误差，用二种降水强度示值误差较大的值作为雨量传感器准确度的评价依据，应符合技术要求。
7.4.6.2.2 30mm雨量的测试
用942.48mL的标准球测试，测试方法与7.4.6.2.1相同，测试结果应符合技术要求。
7.4.7 光辐射测试
7.4.7.1 测式装置
0.05级、分辨率为1µV的数字多用表或辐射数据采集器，室内测试设备。
7.4.7.2 测试方法
在符合室内测试条件的情况下进行测试。
要求入射光线与仪器感应面垂直时的辐照度分别为250W/m2、500W/m2、750W/m2、1000W/m2，测定各辐照度下的仪器灵敏度。
以500W/m2辐照度时仪器的灵敏度为准，计算各辐照度下的非线性：
×100％
式中：
——为各测试点上的灵敏度；——为辐照度为500W/m2时的灵敏度。
测试结果应符合技术要求。
7.5 电源适应性试验
停止太阳能等供电，气象监测装置能依靠蓄电池供电正常工作30天，期间数据都能完整的获得。
7.6 监测数据质量试验
7.6.1 粗大误差率试验
在现场考核试验后，根据观测报表计算统计期间内的粗大误差率，应符合技术要求。
7.6.2 缺失率试验
在现场考核试验后，根据观测报表计算统计期内的缺失率，应符合技术要求。
7.7 可靠性试验
a）按GB11463—89中表1定时定数截尾试验方案1－1的规定进行。
依据可靠性试验方案主要失效判据的规定，做出可靠性试验判决；
b）也可以在监测装置运行时进行统计，统计方法参见“输电线路状态监测装置通用技术规范”附录B。
8 安装、调试与验收
8.1 设备安装
8.1.1 基本要求
按照“输电线路状态监测装置通用技术规范”的规定进行。
8.1.2 气象
a）输电线路气象监测装置宜安装在杆塔顶部或横担端部，测量的气象数据应根据《建筑结构荷载规范》（GB50009）有关条款进行换算；
b）温度、湿度、风向、风速、雨量、光辐射及气压传感器安装在横担上的监测装置内或相邻的位置。
温湿度传感器应有措施避免阳光及其它辐射。
风速风向感应器应安装在牢固的高杆或塔架上，考虑避免塔材的遮蔽，并附设避雷装置，感应器中轴应垂直，方位指南杆指向正南；
c）雨量器安装在横担的固定支架上。
器口保持水平；
d）辐射传感器应牢固安装在横担上并保证既使杆塔受到严重冲击振动（如大风等），也不改变仪器的水平状态；
e）传感器和监测装置用专用电缆连接，避免电磁干扰。
8.1.3 电缆的安装与连接
a）为了防雷、防水和安装、维修方便，气象监测装置的电缆应穿入电缆管内；
b）电缆管沿杆塔杆件布线，固定间隔0.5m；
c）电缆不能架空架设。
8.1.4 避雷装置
a）风向、风速传感器应在防雷设施的有效保护范围
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