输电线路等值覆冰厚度智能监测装置技术规范.docx

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输电线路等值覆冰厚度智能监测装置技术规范

附件5：

智能监测装置技术规范之五

等值覆冰厚度智能监测装置技术规范

国家电网公司生技部

中国电力科学研究院

2010年9月

目次

1范围3

2规范性引用文件3

3术语和定义4

4装置组成4

5装置功能4

6技术要求5

7检验方法8

8检验规则13

9安装、调试与验收14

附录A（规范性附录）覆冰智能监测装置数据输出接口16

架空输电线路等值覆冰厚度智能监测装置技术规范

11范围

本标准规定了架空输电线路等值覆冰厚度智能监测装置的组成、技术要求、试验方法、检验规则等。

本标准适用于交流66kV～1000kV、直流±500kV～±800kV架空输电线路。

12规范性引用文件

下列文件中的条款通过本导则的引用而成为本导则的条款。

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导则，然而，鼓励根据本导则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导则。

GB191包装储运图示标志

GBJ233110~500kV架空送电线路施工及验收规范

GB1179铝绞线及钢芯铝绞线

GB2314电力金具通用技术条件

GB/T2317.2电力金具电晕和无线电干扰试验

GB/T2317.3电力金具热循环试验方法

GB/T2338架空电力线路间隔棒技术条件和试验方法

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A：

高温

GB/T2423.4－2008电工电子产品基本环境试验规程　试验Ｄb:

　交变湿热试验方法

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）

GB2887电子计算站场地通用规范

GB4208外壳防护等级（IP代码）

GB4798.4－2007电工电子产品应用环境条件无气候防护场所使用

GB/T6587.6电子测量仪器运输试验

GB/T6593电子测量仪器质量检验规则

GB9361计算站场地安全要求

GB/T11463电子测量仪器可靠性试验

GB/T13926工业过程测量和控制系统的电磁兼容性

GB/T14436工业产品保证文件总则

GB12632单晶硅太阳电池总规范

GB/T16927.1-1997高电压试验技术第一部分：

一般试验要求

GB/T17626.2－2006试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GB/T17626.3－2006试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验

GB/T17626.8－2006试验和测量技术工频磁场抗扰度试验

GB/T17626.9－1998试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验

DL/T741－2001架空送电线路运行规程

DL/T5092110~500kV架空送电线路设计技术规程

JJG455－2000工作测力仪

JJG2057－90平面角计量器具检定系统

QX/T1－2000Ⅱ型自动气象站

Q/GDW245-2008架空输电线路在线监测系统通用技术条件

13术语和定义

“架空输电线路智能监测装置通用技术规范”确立的以及下列术语和定义适用于本标准。

3.1等值覆冰厚度智能监测装置

满足测量数字化、输出标准化、通信网络化特征，具备自检、自恢复功能，对与线路等值覆冰厚度相关参数进行采集与处理，得出线路等值覆冰厚度，并通过通信网络传输到状态监测代理装置或状态监测系统的测量装置。

3.2子站

覆冰在线监测装置的子站是安装于塔上的一种采集单元，由传感器、主处理器单元、通信单元和供电单元构成。

传感器包含拉力传感器、风速传感器、风向传感器、温度传感器、湿度传感器及角度传感器。

通讯单元采用GPRS/GSM/CDMA/3G或其它通讯模块。

供电单元为太阳能、风能等与电池组件等。

3.3视频设备

覆冰在线监测装置的视频设备是安装于塔上的一种采集单元。

包视频监测终端、摄像机、控制单元、通信单元和供电单元（独立或与子站共用）。

4装置组成

覆冰智能监测装置通常由子站、视频设备组成或由子站单独组成。

装置结构参见“架空输电线路智能监测装置通用技术规范”附录A

5装置功能

5.1子站功能

5.1.1数据采集要求

a）具备传感、采集、处理及通讯功能，能完成绝缘子串拉力、绝缘子串角度及气温、湿度、风速及风向数据的采集、测量及处理，通过网络将测量结果传输到状态监测系统（通常适用于一现场只装一套覆冰监测装置，并无其他监测装置的场合），或状态监测代理装置。

b）具备自动采集功能，按设定时间间隔自动采集绝缘子串拉力、绝缘子串角度及温度、湿度、风速及风向数据，最小采集间隔宜大于10分钟，在监测到存在覆冰可能的情况下，具备加密采集拉力及绝缘子串角度的功能；

c）具备受控采集功能，能响应远程指令，按设置采集方式、自动采集时间、采集时间间隔、采集点数启动采集；

d）宜具备电池电压采集功能；

e）具备网络授时功能。

应能够接收状态监测系统的对时命令，每天对时一次，对时误差应不超过5s。

单元时钟24h内走时误差应小于1s。

f）应具备良好的同步机制，保证各参数采集时刻的同步性。

5.1.2数据处理与判别

1）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；

2）具备对原始采集量的一次计算功能，得出拉力、绝缘子串角度的状态量数据，以及通过覆冰监测模型进行二次计算，得出导线等值覆冰厚度状态量数据。

5.1.3数据存储

应能存储至少30天以上等值覆冰厚度状态量数据，宜存储30天以上拉力状态量数据、绝缘子串角度状态量数据、气温状态量数据、湿度状态量数据、风速及风向状态量数据。

5.1.4数据输出

输出的信息包括：

等值覆冰厚度状态量数据、气温、湿度、风速及风向状态量数据、电源电压、工作温度、报警信号、装置心跳包、应答信息、通信连接状态（含信号强度）。

5.1.5通信功能

满足架空输电线路智能监测装置通用技术规范5.2.5通信接口部分要求。

5.1.6硬件与软件管理

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，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。

5.1.7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、IP地址、端口号等参数的能力；

c）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；

d）应能按远程指令进入远程调试模式，并输出相关调试信息。

5.2视频设备功能

满足输电线路图像视频智能监控装置技术规范功能要求

6技术要求

6.1工作环境要求

a）环境温度：

－25℃～+45℃。

b）工作温度：

－25℃～+70℃。

c）相对湿度：

5％RH～100％RH。

d）大气压力：

86kPa～106kPa。

e）杆塔接地电阻不宜大于10Ω。

6.2基本技术要求

6.2.1子站

6.2.1.1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）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。

c）各零部件应按JB/T5750的有关规定进行防盐雾、防潮湿、防霉菌的处理。

d）电子线路板、接插件、电线电缆应焊接可靠，不应有虚焊、漏焊现象。

e）应有铭牌，铭牌上标明产品名称、型号、规格、编号、准确度级别、制造厂名及日期。

f）存放要求：

各传感器及其附件应可靠地存放于牢固的专用仪器箱内。

6.2.1.2传感器技术要求

6.2.1.2.1拉力传感器

a）基本要求：

1）应完全满足被替代金具的各种功能要求，标称破坏载荷应大于相应金具标称的1.2倍，并通过相应的试验。

2）能经受设计工作电流（包括短路电流、雷电流）干扰、工作温度及环境条件等变化的考验。

3）各连接部件应有锁紧装置，应保证在运行中不致松脱。

4）应采用合适的材料和生产工艺制造，应满足使用寿命的要求。

5）应有防尘、防潮、防腐蚀措施。

6）高度应尽可能减小，一般情况下控制在原有金具连接高度增加14cm以内。

b）技术参数

1）量程：

7~50t（根据实际需要定制）。

2）测量范围：

5％～100％FS（线性工作区间）。

3）准确度级别（ FS）：

0.3。

4）技术指标：

分度数n≥1000。

回零误差

（％FS）：

±0.25。

示值误差

（％FS）：

±0.30。

重复性

（％FS）：

±0.30。

滞后

（％FS）：

±0.15（根据用户需要给出）。

长期稳定性

（％FS）：

±0.30。

线性度≤3.0％。

5）零点与最大方位偏差：

拉力传感器的示值指示装置应有零点（或作为零点）的调节功能，调节范围应大于由自带附件重力引起的零点变化及不同工作方向引起的最大零点方位偏差。

6.2.1.2.2温度、湿度、风速、风向传感器

a）基本要求

传感器应耐低温、抗干扰并能在冰雪天气正常工作。

b）技术参数

1）大气温度监测范围：

-40℃～+80℃；精度：

±0.5℃。

2）湿度监测范围：

0%RH～80%RH，精度：

±4%RH；80~100%RH，精度：

±8%RH。

3）风速测量范围：

0m/s～50m/s；精度：

±（0.5+0.03V）m/s，V为标准风速值。

4）风向测量范围：

0°～360°；分辨率：

±3°；准确度：

±5°。

6.2.1.2.3角度传感器

a）基本要求：

角度传感器应耐低温、抗干扰并能在冰雪天气正常工作。

b）技术参数

1）倾角测量角度范围：

双轴≥±60°。

2）倾角测量精度：

≤±0.1°。

3）倾角测量分辨率：

±0.01°。

6.2.1.3供电单元技术要求

a）应满足在无阳光条件下工作30天（根据设定的采集和传输频率）。

b）遵照GB4793.1—1995中13.2.2的规定中防“爆炸和炸裂”的要求设计。

c）有效使用寿命应不低于5年。

d）允许采用太阳能，风能等多种方式

e）充放电控制器应具有：

1）对电源电压监测功能。

2）低电压保护功能。

3）过电流保护功能。

4）自动休眠的功能。

5）具有智能电源管理功能。

6.2.1.4通讯单元要求

6.2.1.4.1基本要求

a）子站系统应提供标准的、透明的通信协议，并协助将相关信息接入主站系统。

b）子站可选择的通讯方式为GPRS/GSM/CDMA或3G等其他实用化的通讯方式。

c）在上述通讯信号无法覆盖区域，需采用无线接力通讯方式。

6.2.1.4.2GPRS/GSM

a）可选用模块包括：

GSM模块，GPRSDTU。

b）实现方法：

可以通过GSM模块+GPRSDTU的方法实现，也可以直接用GPRS模块，把采集的数据和图像信息集发送给后台系统。

c）选择标准：

工业级。

d）工作温度范围：

-25℃～55℃。

e）网络连接方式：

数据终端（GPRS模块）的接入、GPRS用户可选择CMNET和APN接入网络。

f）数据链路传输方式：

在无线网络上可选择TCP与UDP传输协议。

g）数据发送成功有效率：

﹥99%。

h）应具备断线自动重新连接功能,断线自动重新连接时间:

﹤1min。

6.2.1.4.3CDMA

a）选用模块包括：

CDMA模块；

b）实现方法：

可以通过直接用CDMA模块，把采集的数据和图像信息集发送给后台系统。

c）选择标准：

工业级。

d）工作温度范围：

-25℃～55℃。

e）网络连接方式：

数据终端（CDMA模块）的接入、CDMA通过PPP拨号接入Internet公网或VPDN专用网络。

f）数据链路传输方式：

在无线网络上可选择TCP与UDP传输协议。

g）数据发送成功有效率：

﹥99%。

h）应具备断线自动重新连接功能，断线自动重新连接时间:

﹤1min。

6.2.1.4.4无线接力通讯

a）选择标准：

工业级及以上。

b）工作温度范围：

-40℃～80℃。

c）数据传输速率：

﹥2M。

d）数据发送成功有效率：

﹥99%。

e）应具备断线自动重新连接功能；断线自动重新连接时间:

﹤1min。

6.2.1.4.5电缆技术要求

a）子站与传感器间连接应采用信号电缆或视频电缆，这些电缆应采用双屏蔽，电缆的运行环境条件应符合覆冰在线监测装置的运行条件。

b）电缆接头和连接器应符合相关标准的要求（QJ603—1992电缆组装件制作通用技术条件）。

电缆的屏蔽层应良好接地；

c）电缆与装置连接后应满足系统抗干扰性能要求。

6.2.2视频设备技术要求

6.2.2.1外观、结构和工艺要求

按5.3.1.1给出的规定。

6.2.2.2摄像（照相）机技术要求

a）摄像机传感器：

>1/4″CCD。

b）水平清晰度：

不低于480线；采用低照度摄像机。

c）视频分辨率：

不小于640×480，可根据用户要求调整。

d）摄像机镜头：

后台可实现对摄像机方位、焦距、光圈、景深、云台预置位的远程设置和控制。

e）系统配置的云台应不少于60个预置位。

f）监视角度：

水平0~355°，垂直90°,连续可调。

g）变焦率：

18倍光学变倍/12倍电子放大。

h）照片格式：

JPEG。

i）工作电源：

12V直流。

6.2.2.3监测终端要求

a）整机工作应具备一定的防冰雪功能，具备可控加热功能。

b）信号传输：

通信网络信号覆盖范围内应采用GPRS/CDMA/3G等方式，不在信号覆盖范围内可选择无线接力设备。

c）图片采样时间间隔：

应能根据用户要求在中心设定，应具有定时定预置位的拍摄功能。

d）设备防护等级：

IP65。

6.2.2.4控制单元应具备的技术要求

a）能处理通讯单元接收到的指令。

b）能将采集的视频图像发送给通讯单元。

c）控制摄像机电源开启的功能。

d）控制摄像机焦距、光圈、云台动作的功能。

e）控制摄像机摄像机云台加热和摄像机加热的功能。

f）定时启动摄像机并拍照上传的功能。

g）定时启动摄像机并上传实时视频图像的功能。

h）根据条件判断是否开启加热、红外的功能。

6.2.2.5供电单元技术要求

按5.3.1.3给出的规定。

6.2.2.6通讯单元要求

按5.3.1.4给出的规定。

6.2.2.7电缆技术要求

按5.3.1.5给出的规定。

7检验方法

7.1检验条件

除另有规定外，各项检验应在4.1规定的正常检验大气条件下进行。

7.2检验项目及方法

7.2.1结构和外观检查

a）子站及传感器的结构在规定条件下使用时，应不影响或降低被监测设备的安全性。

b）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、不起泡、龟裂、脱落和磨损，金属零部件没有锈蚀及其他机械损伤。

c）各零部件紧固无松动。

d）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、制造单位以及装置编号。

7.2.2准确度检验

在二级及以上计量单位进行计量校准/检定。

7.2.2.1拉力传感器

参照“JJG455-2000工作测力仪”5.2.2e）测力仪的示值检定方法进行检验。

a）检验点的选择。

测量下限为测量上限的5％，该点为检验起始点。

在5％至20％测量范围内，选取5％、10％、15％、20％共4个点；在20％至100％测量范围内，选取20％、40％、60％、80％、100％等5个点，即在5％～100％测量范围内共选取8个点。

b）检验过程

将拉力传感器安装成工作状态，示值指示装置调至零点（或作为零点的起始位置）。

沿拉力传感器受力轴线逐点递增标准力值，至各检验点保持稳定后记录相应进程示值，至测量上限后逐点递减卸载标准力值，至各检验点保持稳定后记录相应回程示值。

该检验过程连续进行3次，每次检验前均应将示值指示装置调至零点（或作为零点的起始位置）。

每一次检验结束卸载标准力值后相隔30秒，记取拉力传感器的回零示值。

7.2.2.2风速传感器

a）测试装置

1）二等标准微差压计，准确度：

±0.8Pa。

2）皮托管，

≤1.005。

3）风洞。

4）气压表、气温度和相对湿度表。

b）风速准确度测试

1）测试点及顺序为：

2m/s、5m/s、10m/s、20m/s、30m/s、40m/s、50m/s、60m/s。

2）每个测试点调好后，稳定２min。

3）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。

4）将传感器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。

7.2.2.3风向传感器

a）测试装置

1）0～360°度盘，分辨力：

１°。

2）二等标准微差压计，准确度：

±0.8Pa。

3）皮托管，

≤1.005。

4）气压表、气温度和相对湿度表。

b）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，读取度盘指示值和风向传感器的测试值，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。

7.2.2.4温度传感器

a）测试装置

1）铂电阻标准温度计，测量范围：

-60～80℃，准确度±0.06℃。

2）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℃。

3）冰点槽。

b）测试方法

1）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、0℃、-20℃和30℃。

2）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。

3）在每个测试点上，每分钟读一次标准器和数据采集器上相应的温度示值，连续读取四次。

4）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。

5）算出各测试点上的各示值误差值；

6）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。

7.2.2.5湿度传感器

a）测试装置

1）二等数字式标准通风干湿表，测量范围：

10%RH～100%RH，准确度：

±2%。

2）湿度检定箱，湿度调节范围：

20%RH～100%RH，湿度场的不均匀性：

≤1%，湿度控制的不稳定性：

≤1.5%。

b）测试方法

1）通风干湿表的测试点为30%RH、50%RH、70%RH、80%RH、90%RH、98%RH.。

2）电容式温湿度传感器的测试点及顺序为：

30%RH、50%RH、70%RH、80%RH、90%RH、98%RH、90%RH、80%RH、70%RH、50%RH、30%RH。

3）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。

4）当湿度点调好并经过10min的稳定后读数。

5）用湿度传感器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；

6）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

7.2.2.6角度传感器

a）倾角测量示值误差

用分度误差小于0.5′的卧式多齿分度台进行检定，检定方法依据说明书给出的方法或参考“JJG414-2003光学经纬仪”6.3.15）一测回垂直角标准偏差的检验方法。

b）稳定度

参考“JJG949-2000经纬仪检定装置”6.10.1）垂直角检定装置稳定度检测方法进行检测。

7.2.3综合精度试验

a）被试设备

整套系统。

b）试验条件

工作温度在0℃~－20℃之间，湿度90%RH以上，拉力传感器作与地面倾角45度、90度布置，系统结冰。

c）试验方法

参照“JJG455-2000工作测力仪”5.2.2e）测力仪的示值检定方法进行检验。

将标准拉力传感器采集到的数据与后台接收的数据进行精度对比，计算综合误差；

d）判断标准

综合精度±5%。

7.2.4覆冰试验

a）被试设备

整套系统。

b）试验条件

系统运行状态，工作温度在0℃~－5℃之间，湿度90%以上，系统结冰。

c）试验方法

工作温度在0℃保持30分钟后，降至-5℃，再保持30分钟后逐渐升至0℃，重复3次。

d）判断标准

整套系统运行正常（重点是风速、风向仪），数据稳定。

7.2.5电源性能试验

a）试验内容

1）太阳能电池板检验项目：

颜色和外观、尺寸和重量、温度冲击、电极附着力、电性能测试。

太阳能电池板生产厂家应提供完整的测试检验报告。

2）蓄电池：

容量试验、耐过充电能力试验、充电性能试验、耐寒试验、耐热试验。

蓄电池生产厂家应提供完整的测试检验报告。

3）整体测试：

无阳光工作日＞３０日。

b）试验方法

1）对太阳能电池板，按照GB12632-90规定进行。

2）对蓄电池，按照YD/T799-1996规定进行。

3）对整体测试，应在蓄电池充满电，而且仅靠蓄电池给设备供电的情况下进行。

c）对于其他新型电源参照各自的标准进行。

7.2.6雷电冲击试验

按“GB/T16927.1高电压试验技术第一部分：

一般试验要求”中规定的试验要求和试验方法进行试验。

对被测导线施加相应电压等级绝缘子串闪络水平的标准雷电波各3次，距离被检装置5m。

在试验期间及试验后，功能和准确度应符合相关要求。

7.2.7气候防护试验

7.2.7.1高温试验

按“GB/T2423.2－2001电工电子产品环境试验第2部分:

试验方法试验A：

高温”中规定的试验要求和试验方法进行，应能承受严酷等级为：

温度＋70℃或＋85℃、持续时间16h的高温试验。

在试验期间及试验后，功能和准确度应符合相关要求。

7.2.7.2低温试验

按“GB/T2423.1－2001电工电子产品环境试验第2部分:

试验方法试验A：

低温”中规定的试验要求和试验方法进行，应能承受严酷等级为：

温度－25℃或－40℃、持续时间16h的低温试验。

在试验期间及试验后，功能和准确度应符合相关要求。

7.2.7.3交变湿热试验

按“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”中规定的试验要求和试验方法进行，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，功能和准确度应符合相关要求。

7.2.8电磁兼容性试验

7.2.8.1静电放电抗扰度

按照“GB/T17626.2－1998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：

－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。

在试验期间及试验后，系统应能正常工作。

7.2.8.2射频电磁场辐射抗扰度试验

按照“GB/T17626.3－1998试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验”中规定，并在下述条件下进行：

－监测装置在正常工作状态；

－频率范围：

80MHz～1000MHz；

－试验场强：

10V/m。

在试验期间及试验后，系统应能正常工作。

7.2.8.3脉