覆冰在线监测装置技术规范书V2.docx
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覆冰在线监测装置技术规范书
目录
1 范围 2
2 规范性引用文件 2
3 术语和定义 4
4 终端配置要求 5
5 功能要求 5
6 技术要求 6
7 试验要求 10
范围
本规范规定了输电线路覆冰监测终端的基本功能、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及以上交、直流架空输电线路覆冰监测装置选型。
1规范性引用文件
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
2术语和定义
下列术语和定义适用于本规范。
2.1输电线路覆冰监测系统
是指采用覆冰监测所需传感器,将被测信号通过通信网络送到监测主站,并根据覆冰计算模型进行计算,推导出实际覆冰的一套在线监测系统。
该系统主要包括主站、终端、通信网络、监测信息四个部分。
1
2.2覆冰监测系统主站
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,实现输电线路覆冰及其周边环境冰情特征信息的接收、存储、分析、统计、发布功能的工作站。
2.3覆冰监测系统终端
由主控单元、通讯模块、电源和各监测单元等构成,布置于输电线路杆塔上,实现输电设备本体及其周边环境冰情特征信息在线监测的装置。
2.4拉力/倾角监测单元
由拉力和倾角传感器组成,安装在悬垂或耐张绝缘子串上,用以监测输电线路导、地线承受荷载变化实施情况的在线监测装置。
2.5气象监测单元
由环境温度、相对湿度、风速、风向等传感器组成,安装在被测杆塔上,用以监测杆塔周围气象环境的在线监测装置。
2.6图像监测单元
是由视频摄像头组成,安装在被测杆塔上,用以监测杆塔周围通道情况的在线监测装置。
2.7防冰警戒期
防冰警戒期指一年中因规律性气候可能造成输电线路覆冰风险,并应采取相应措施的时期,其起止时间由各地根据实际情况确定,一般为当年11月初至次年3月底。
2.8平均无故障工作时间(MTBF)
指终端装置两次相邻故障间工作时间的平均值。
2.9终端休眠功耗
指终端装置仅时钟运行且通讯模块、各传感器(包括摄像头)均处于不工作或掉电状态时的整机功耗。
2.10终端静态工作功耗
指终端装置各传感器(不包括摄像头)、时钟正常运行,并接入无线通信网络时的整机功耗。
2.11终端峰值功耗
指终端装置所有传感器(包括摄像头),通讯模块正常运行时的最大整机功耗。
2.12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。
2.13受控采集方式
终端按照主站系统发出的指令进行数据采集、存储和传输。
2.14自动采集方式
终端按照设定的监测时间周期进行数据自动采集和存储,并将数据上传到主站系统。
3终端配置要求
a)拉力/倾角监测单元:
包括导线拉力、倾角传感器,地线拉力、倾角传感器。
b)气象监测单元:
包括环境温度、相对湿度、风速、风向传感器。
c)图像监测单元:
摄像头。
4功能要求
4.1数据采集
终端装置应具备以下参量的数据采集功能,采集方式应同时实现自动采集与受控采集可选:
Ø绝缘子串拉力值
Ø绝缘子串相对倾角值
Ø环境温度
Ø相对湿度
Ø风速
Ø风向
Ø终端电源电压
Ø终端所在位置移动通讯信号强度
4.2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,对时误差不超过2s;走时误差应优于±0.5s/24h。
4.3具备数据有效性检查分析功能,自动识别并剔除干扰数据;
4.4根据统一算法进行图像压缩。
4.5能够循环存储90天以上的数据采集量、状态量数据,数据存储空间宜不低于256M。
4.6通信接口和应用层数据传输规约应满足电网公司相关技术标准、规范。
4.7具备动态响应远程时间查询/设置、数据请求、重启等指令的功能;
4.8具备按远程指令修改各传感器采样频率、采样时间间隔、网络适配器地址等信息的功能;
4.9具备身份辨认和远程升级、更新程序的功能,宜具备完善的更新机制与方式;
4.10具备周期性缺陷自检功能并能输出自检信息;
4.11具备错误自恢复、定时重启功能;
4.12能通过短、长距离无线调试工作模式,在现场对装置各监测单元进行实时控制和调试。
5技术要求
5.1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:
550hPa~1060hPa;
e)最大风速:
35m/s(离地面10m高处,10min平均风速);
f)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
a)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,以便于现场安装及维护;
b)应采用阻燃、防爆、防腐、防潮等设计;
c)外壳的防护性能应符合GB4208规定的IP65级要求,应尽可能采用不锈钢材料;
d)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
a)装置硬件应尽可能选用高品级的元器件,以提高装置运行的稳定性和可靠性;
b)装置整体平均无故障工作时间(MTBF)应不低于25000h;
c)装置使用寿命应不少于6年;
d)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%。
5.2.3安全性
a)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;
b)应满足过流和防雷保护要求。
5.2.4功耗
a)装置整体应采用低功耗设计;
b)装置根据工作状态的不同应具有不同的功耗:
在线状态下,静态工作功耗不宜大于1W,采集功耗不应大于2.5W,整体峰值功耗不应大于15W;休眠状态下,静态工作功耗应不大于0.8W,采集功耗不应大于2.5W。
5.3电源技术要求
电源包括太阳能电池板、蓄电池及电源控制器三部分,具有过压保护、防过充等功能。
5.3.1基本要求
a)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;
b)应具备宽动态、高效率的供电特性;
c)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;
d)应具有节电管理模式;
e)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);
f)应具有完善的远程运行监测功能,宜能够对电源运行状态、电池指标进行监视,以便于及时发现异常情况;
g)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,应选择环境适应能力强、低温性能好、循环使用寿命长的电池;
h)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技术参数
a)可靠性指标为:
MTBF≥25000h;
b)蓄电池的使用寿命应不低于5年;
c)太阳能电池板使用寿命:
≥8年;
d)电源系统输出电压的测量准确度应优于±0.2V;
e)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),电池容量宜不低于60Ah。
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
a)每套监测终端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;
b)拉力、倾角传感器应采用一体化成套结构;
c)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;
d)应能承受安装、维修及运行中可能出现的异常机械载荷;
e)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;
f)传感器的结构高度应尽可能小,直线塔拉力传感器应控制在原有金具连接长度增加70mm以内,耐张塔拉力传感器应控制在原有金具连接长度增加10mm以内;
g)各连接部件应有锁紧装置,应保证在运行中不松脱;
h)应采用合适的材料和生产工艺制造,应满足金具国标的要求。
5.4.1.2拉力传感器技术参数
a)量程:
7t,10t,16t,21t,32t,42t,55t(根据实际需要定制);
b)测量范围:
5%~100%FS(线性工作区间);
c)准确度级别( FS):
0.5级;
d)技术指标
——分度数n:
≥200;
——回零误差(%FS):
≤±0.25;
——示值误差(%FS):
≤±0.5;
——重复性(%FS):
≤±0.5;
——滞后(%FS):
≤±0.75;
——长期稳定性(%FS):
≤±0.5。
e)零点与最大方位偏差:
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。
5.4.1.3绝缘子倾角传感器技术参数
a)倾角测量角度范围:
双轴≥±60°;
b)倾角测量准确度:
≤±0.2°;
c)倾角测量分辨力:
0.1°。
5.4.2气象监测单元
5.4.2.1基本要求
a)气温、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;
b)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
a)气温
——测量范围:
-40℃~+70℃;
——准确度:
0.5℃;
——分辨力:
0.1℃。
b)相对湿度
——测量范围:
0%RH~100%RH;
——准确度:
±4%RH(0%RH~80%RH时)或±8%RH(80~100%RH);
——分辨力:
1%RH。
c)风速
——测量范围:
0m/s~60m/s;
——准确度:
±(0.5+0.03V)m/s,V为标准风速值;
——分辨力:
0.1m/s。
d)风向
——测量范围:
0°~360°;
——准确度:
±5°;
——分辨率:
3°。
5.4.3图像监测单元
5.4.3.1基本要求
a)应具备现场照片的拍摄功能,且能够采用GPRS/CDMA/3G等无线通信方式进行图像数据实时和定时传输;
b)应能够实时接收并响应主站系统发出的摄像头开启、拍照、数据上传、拍摄角度转换、分辨率调整、预置位调整等控制命令;
c)应具备远程调焦、设置图片采集时间间隔等功能;
d)镜头应具备防覆冰、防雨、防雾、防污功能。
5.4.3.2技术参数
a)监视角度:
水平0~360°,垂直0~180°,连续可调;
b)分辨率:
≥640×480(可根据用户要求调整);
c)变焦率:
18倍光学变倍/12倍电子放大;
d)最低照度:
0.5LUX;
e)照片格式:
JPEG;
f)云台预置位数:
≥30。
5.5装置安装技术要求
5.5.1装置的安装
a)设备供应商应提供每套监测装置的最优安装方案;
b)装置的安装不应破坏杆塔的原有结构和部件,不应影响安装点的电气绝缘距离;
c)装置的安装应牢固,并有相应的防护措施;
d)应充分考虑线路工作人员的高空作业环境,安装应尽可能简单方便;
5.5.2线缆的安装
a)监测装置的外接连接线缆应选用双屏蔽线缆,并用防波套管保护;
b)线缆固定应牢固可靠,每间隔0.5m应有一个固定点。
严禁线缆悬垂在空中,避免随风舞动给线路安全运行带来隐患;
6试验要求
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:
a)环境温度:
+15℃~+35℃;
b)相对湿度:
25%RH~75%RH;
c)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的试验项目,包括型式试验、出厂检验、入网检验和现场检验。
表1覆冰监测系统终端试验项目
序号
试验项目
型式试验
出厂检验
入网检验
现场检验
1
结构和外观检查
●
●
●
●
2
准确度检验
●
●
●
○
3
覆冰试验
●
○
●
○
4
综合精度试验
●
○
○
○
5
电源性能试验
●
○
●
○
6
可见电晕和无线电干扰试验
●
○
●
○
7
短路电流冲击试验
●
○
●
○
8
雷电冲击试验
●
○
●
○
9
静电放电抗扰度
●
○
●
○
10
电快速瞬变脉冲群抗扰度
●
11
浪涌冲击抗扰度
●
12
射频场感应的传导骚扰抗扰度
●
○
●
○
13
工频磁场抗扰度
●
14
脉冲磁场抗扰度
●
○
●
○
15
衰减振荡波抗扰度
●
○
●
○
16
高温
●
○
●
○
17
低温
●
○
●
○
18
交变湿热
●
○
●
○
19
防护等级
●
○
○
○
20
振动试验
●
○
○
○
21
运输试验
●
○
○
○
备注
●表示规定必须做的项目;○表示规定可不做的项目;*表示根据用户要求做。
6.3试验方法
6.3.1结构和外观检查
a)装置结构紧凑、布线合理
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,无龟裂、脱落和磨损,金属零部件无锈蚀及其他机械损伤;
c)装置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、生产厂商以及装置编号。
6.3.2准确度检验
a)应在省级及以上法定计量检定机构进行检验;
b)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;
c)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覆冰试验
整套装置在0℃~-10℃之间、90%RH以上且装置覆冰的环境中运行24h,全部数据采集功能开启并至少返回100条记录(其中图像20幅以上)。
在试验期间及试验后,装置工作稳定性及所采集数据的质量不发生明显降低。
6.3.4综合精度试验
a)被试设备:
整套装置;
b)试验条件:
——环境温度:
-20℃~0℃;
——相对湿度:
≥90%RH
——拉力传感器分别作与地面倾角45度、90度布置,且最大试验载荷不低于3t;
——装置覆冰运行不少于2h。
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,在上述b)中条件下,将标准拉力传感器采集到的数据(或标准砝码示值)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%。
6.3.5电源性能试验
6.3.5.1试验内容
a)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;
b)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。
6.3.5.2试验方法
a)对太阳能电池板,按照GB/T9535规定进行;
b)对蓄电池,参照其相应的标准进行。
6.3.6电气性能试验
在省级及以上检验机关进行检验。
6.3.6.1可见电晕和无线电干扰试验
按“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”中规定的试验要求和试验方法进行试验。
在试验期间及试验后,装置应能正常工作。
6.3.6.2短路电流冲击试验
被检传感器安装在导线上,处于工作状态,对导线分别通过40kA、≥120ms,31.5kA、≥300ms,15kA、≥2s的模拟短路电流各3次。
在试验期间及试验后,装置应能正常工作。
6.3.6.3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,装置应能正常工作。
6.3.7电磁兼容性试验
6.3.7.1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。
6.3.7.2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。
6.3.7.3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。
6.3.7.4射频场感应的传导骚抗扰度
按照“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”中第5章规定的试验等级为3级的射频场干扰试验,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:
10V;
——扫描频段:
150kHz~80MHz;
——试验波为1kHZ正弦波对信号进行80%的幅度调制,扫频速率1.5×10-3十倍频程/s,驻留时间1s,扫描步长1%。
6.3.7.5工频磁场抗扰度
按照“GB/T17626.8—2006电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验”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;
——磁场强度:
100A/m,持续时间300s;1000A/m,持续时间3s。
6.3.7