输电线路导线温度智能监测装置技术规范资料.doc

附件3：智能监测装置技术规范之三架空输电线路导线温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12规范性引用文件13术语和定义24监测对象、分类、组成25 监测装置功能要求36技术要求37试验项目及方法68安装、调试与验收8附录A（资料性附录）导线温度报警值9附录B（资料性附录）数据处理系统功能10附录C（资料性附录）应用分析功能12附录D（规范性附录）导线温度智能监测装置数据输出接口14架空输电线路导线温度智能监测装置技术规范1范围本标准规定了架空输电线路导线温度智能监测装置的监测对象、技术要求、试验项目及方法等。本标准适用于交流66kV1000kV、直流±400kV±800kV架空输电线路。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。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标准，然而，鼓励根据本标准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标准。GB 191包装储运图示标志GB 2314电力金具通用技术条件GB 2887电子计算站场地通用规范GB 4208外壳防护等级（IP代码）GB 9361计算站场地安全要求GB/T 2317.2电力金具电晕和无线电干扰试验GB/T 2317.3电力金具热循环试验方法GB/T 23382002架空电力线路间隔棒技术条件和试验方法GB/T 2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T 2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：高温GB/T 2423.41993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/T 2423.101995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/T 6587.6电子测量仪器运输试验GB/T 6587.7电子测量仪器基本安全试验GB/T 6593电子测量仪器质量检验规则GB/T 114631989电子测量仪器可靠性试验GB/T 14436工业产品保证文件总则GB/T 15844.11995移动通信调频无线电话机通用技术条件GB/T 166111996数传电台通用规范GB/T 16927.1高电压试验技术第一部分：一般试验要求GB/T 17626.21998试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T 17626.31998试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T 17626.81998试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB/T 17626.91998试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验YD/T 7991996通信用阀控式密封铅酸蓄电池技术要求和检验方法YD/T 10281999800MHz CDMA数字蜂窝移动通信系统设备总技术规范：移动台部分YD/T 12142002900/1800MHz TDMA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DL/T 6641999带电设备红外诊断技术应用导则DL/T 7412001架空送电线路运行规程DL/T 50921999110kV500kV架空送电线路设计技术规程JJF 11712007温度巡回检测仪校准规范Q/GDW 2452008架空输电线路在线监测系统通用技术条件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导线温度采集单元conductor temperature acquisition unit对导线、部分接续金具的表面温度进行监测的数据测量装置，并通过信道将数据传送到系统上一级设备（状态监测装置）。3.2接触类导线温度采集单元contact conductor temperature acquisition unit安装在导线上的导线温度采集单元，其测温传感元件与导线、金具表面可接触。3.3非接触类导线温度采集单元non-contact conductor temperature acquisition unit安装在杆塔或地面上的导线温度采集单元，其测温传感元件不与导线、金具表面直接接触。3.4导线温度智能监测装置on-line monitoring system of conductor temperature 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，对架空输电线路导线、部分接续金具的表面温度进行在线监测的一种测量装置。3.5最小启动电流minimum starting current对采用感应取能方式供电的接触类导线温度采集单元，保证采集单元能不依靠其他能源而启动工作的最小导线电流。4监测对象、分类、组成4.1监测对象a）进行动态增容、过载特性试验及大负荷区段的带电导线。b）容易产生热缺陷的带电导线接续部位，如耐张线夹、接续管、引流板等处。c）重冰区进行交直流融冰的导地线。d）其他有在线测温需求的普通和特种导线、金具。4.2分类4.2.1按测温方式分类（1）接触式测温采用合理的固定方式，将铂电阻、热敏电阻、光纤光栅传感器、数字温度传感器等温度传感元件与导线、金具外表面充分接触，经过传感、信号处理和无线传输等，实时获取监测点导线或金具表面温度。（2）非接触式测温采用红外等温度传感元件不与导线、金具表面直接接触的测温方法，经过传感、信号处理和数据传输等，实时获取监测点导线或金具表面温度。4.2.2按安装位置分类（1）接触类测温将导线温度采集单元本体安装在导线上来获取导线、金具的表面温度。（2）非接触类测温将导线温度采集单元本体安装在杆塔或地面上来获取导线、金具的表面温度。4.3组成一般由导线温度采集单元、通信网络和状态监测装置组成，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导线温度报警值可参考附录A，状态监测系统中有关温度监测的功能配置可参考附录B，应用分析功能可参考附录C。5 监测装置功能要求 5.1 数据采集要求a) 能传感、采集导线或金具表面温度，进行相应存储，并将测量结果通过通信网络传输到状态监测代理装置或状态监测系统；b) 具备自动采集功能，按设定时间间隔自动采集导线、金具温度的功能，最小采集间隔宜大于2分钟，在温升过快、线路过载等情况下，具备自动判别以及加密采集的功能；c) 具备受控采集功能，能响应远程指令，按设定采集方式、自动采集时间、采集时间间隔、采集点数启动采集；d）同一导线温度采集单元宜具备多路温度监测功能，监测点不低于2个，对线上温度采集单元，宜具备电源电压、工作温度采集功能；e) 具备网络授时功能。应能够接收状态监测代理装置或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。5.2 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，得出能直观反映温度高低的状态量数据。5.3 数据存储应能存储至少30天以上温度状态量数据；5.4 数据输出具备将导线/金具温度状态量、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）输出到远程和本地接口的功能。5.5通信接口满足架空输电线路智能监测装置通用技术规范通信接口部分要求。5.6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。5.7 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。6技术要求6.1导线温度采集单元6.1.1环境条件a）环境温度：-25+45或-40+45；b）工作温度：-25+70（工业级）或-40+85（扩展工业级）；c）相对湿度：5RH100RH；d）大气压力：550hPa1060hPa。6.1.2外观及标记a）外观应整洁完好，各接线端子的标记应齐全清晰，接插件接触良好；b） 应有型号、名称、出厂编号、出厂日期、制造厂名等标记。6.1.3主要技术参数6.1.3.1接触类测温依据被测导线的类型，测量范围为下列的四种之一：a）-40+120；b）-40+180；c）-40+290；d）非常规导线温度测量范围与用户协商。6.1.3.2非接触类测温a）-40+290；b）非常规导线温度测量范围与用户协商。6.1.3.3测量精度综合误差应小于±1.0。6.1.4基本技术要求a）应有防雨、防潮、防尘、防腐蚀措施；b）外壳的防护性能应符合GB 4208规定的IP65级要求；c）电源应有可靠的保护措施，应避免因电源故障对导线、杆塔造成损伤；d）接触类导线温度采集单元的质量应小于2.5kg，体积应尽可能小，避免影响导线的电气性能和安全性能；e）接触类导线温度采集单元的外壳应和导线等电位；f）接触类导线温度采集单元应能经受设计导线电流（包括短路电流、雷电流）、大气温度等环境条件的考验；g）接触类导线温度采集单元与导线的连接部件应与导线截面匹配；h）接触类导线温度采集单元与导线的连接部件应有锁紧装置，应保证在运行中不松脱；i）接触类导线温度采集单元应能承受导线的高温运行状态考验；j）接触类导线温度采集单元的外引线应采用双屏蔽线。6.1.5供电要求a）对接触类导线温度采集单元，可采用太阳能、感应取能或高能电池等方式供电；b）对非接触类导线温度采集单元，可采用太阳能或风能等方式供电；c）对采用太阳能方式供电的导线温度采集单元，其蓄电池单独供电时间应不少于20天；d）对只采用高能电池供电的导线温度采集单元，电池供电时间不少于3年；e）对采用感应取能供电方式的导线温度采集单元，其最小启动电流根据带电导线长期运行电流范围确定，应能保证长期连续供电的要求。f) 对塔上温度监测装置，电源电压宜采用12V，外部电源输入口为三针航空防水插头。6.1.6电气性能6.1.6.1可见电晕和无线电干扰水平接触类导线温度采集单元熄灭电压和无线电干扰水平满足相应电压等级的输电线路技术要求。在试验期间及试验后，导线温度采集单元能正常工作。6.1.6.2短路电流冲击性能将接触类导线温度采集单元安装在导线上，对导线通过40kA、120ms，31.5kA、300ms，15kA、2s的模拟短路电流后，导线温度采集单元无损坏，恢复正常电流时，导线温度采集单元能正常工作。6.1.6.3导线电流耐受性能对于采用感应取能供电方式的接触类导线温度采集单元，应能承受不低于单导线或分裂导线子导线允许电流范围内的电流波动而无损坏。6.1.6.4温升性能在环境温度为20±5的条件下，将接触类导线温度采集单元安装400mm2的导线上，对导线通以800A电流，导线温度采集单元夹具及表面的温度应不超过导线表面温度。6.1.6.5抗雷电冲击性能距离被检导线温度采集单元5m，对被检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，导线温度采集单元能正常工作。6.1.7电磁兼容性能6.1.7.1静电放电抗扰度应能承受“GB/T 17626.21998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，导线温度采集单元能正常工作。6.1.7.2射频电磁场辐射抗扰度应能承受“GB/T 17626.31998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，导线温度采集单元能正常工作。6.1.7.3脉冲磁场抗扰度应能承受“GB/T 17626.91998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，导线温度采集单元能正常工作。6.1.7.4工频磁场抗扰度应能承受“GB/T 17626.81998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，导线温度采集单元能正常工作。6.1.8气候防护性能6.1.8.1高温性能应能承受GB/T 2423.2试验Bb中严酷等级为：温度70或温度85、持续时间16h的高温试验。在试验期间及试验后，导线温度采集单元能正常工作。6.1.8.2低温性能应能承受GB/T 2423.1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，导线温度采集单元能正常工作。6.1.8.3交变湿热性能应能满足GB/T 2423.4中高温温度为55，试验周期1天，原地恢复2h的试验要求。在试验期间及试验后，导线温度采集单元能正常工作。6.1.9机械性能6.1.9.1振动性能在非工作、非包装状态下，导线温度采集单元应能通过如下严酷等级的正弦振动试验：频率范围：1055Hz；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，导线温度采集单元能正常工作。6.1.9.2垂直振动疲劳性能接触类导线温度采集单元应能承受振幅A=±0.5mm、频率f25Hz50Hz、振动次数N=1×107次的垂直振动。在试验期间及试验后，导线温度采集单元能正常工作。试验后采集单元各部件应无松动，夹头无滑移、无明显磨损，而且夹头处未磨损导线。6.1.9.3运输性能应能承受GB/T 6587.6中组别为的运输试验（包括振动、自由跌落、翻滚试验）。试验后，导线温度采集单元应能正常工作。6.1.10可靠性a）平均无故障连续工作时间（MTBF）不低于25000h。b）年均数据缺失率应不大于1%。6.2 状态监测装置 参见架空输电线路智能监测装置通用技术规范要求。7试验项目及方法表1列出了导线温度采集单元的检验项目，包括型式试验、出厂检验和现场检验。本专项标准仅列出了导线温度采集单元的专项检验方法，有关导线温度采集单元的其他检验方法以及状态监测装置的检验方法详见“架空输电线路在线监测系统通用技术规范”。7.1检验条件除另有规定外，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：25RH75RH；c）大气压力：860hPa1060hPa。7.2检验项目及方法7.2.1结构和外观检查a）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；b）各零部件及接线紧固无松动；c）标志、铭牌、文字及符号应简明清晰，铭牌上应标出产品的名称、产地、型号、制造单位以及装置编号。7.2.2准确度检验a）在二级及以上计量单位进行计量校准/检定；b）参照“JJF 11712007温度巡回检测仪校准规范”中5.1校准条件和6.6校准方法进行检验。基本误差的检验点应均匀地分布在整个测量范围，包括零点和上、下限值在内，不得少于5个点。7.2.3电气性能试验7.2.3.1导线电流耐受试验将接触类导线温度采集单元安装在导线上，处于工作状态，进行如下导线通流试验：a）将导线电流从零升流至导线允许电流，然后降流至零，重复3次；b）对导线通以允许电流值的电流，连续运行48小时。试验期间及试验结束后，导线温度采集单元能正常工作，采集单元电气系统无损坏，试验通过。7.2.3.2温升试验参照GB/T 2317.3试验要求和试验方法进行。在环境温度为20±5的条件下，将接触类导线温度采集单元安装在400mm2的导线上，对导线通以800A电流，测量导线表面温度、导线温度采集单元夹具及表面的温度。导线温度采集单元夹具及表面的温度不超过导线表面温度，试验通过。表1导线温度采集单元检验项目序号检验项目接触类型式试验非接触类型式试验出厂检验现场检验1结构和外观2准确度3功能4可见电晕和无线电干扰5短路电流冲击6导线电流耐受性能7温升8抗雷电冲击9静电放电抗扰度10射频电磁场辐射抗扰度11脉冲磁场抗扰度12工频磁场抗扰度试验13高温14低温15交变湿热16防护等级17振动18垂直振动疲劳19运输20可靠性试验*备注表示规定必须做的项目；表示规定可不做的项目；*表示根据客户要求做。7.2.4机械性能试验7.2.4.1垂直振动疲劳试验参照GB/T 23382002中7.5.1规定的试验要求和试验方法进行。a）本项试验目的是通过模拟导线微风振动，检验接触类导线温度采集单元耐受垂直振动的能力和对导线的损伤；b）试验布置参见GB/T 23382002图8a。将接触类导线温度采集单元按要求固定在受张导线上，导线张力为25CUTS，或由买方指定。试验档距不小于30m；c）振动条件：振动频率f在微风振动频域内选取，通常为25Hz50Hz，接触类导线温度采集单元安装处导线振幅A=±0.5mm，振动次数N=1×107次或由买方指定；同时测量接触类导线温度采集单元夹头处的导线动弯应变值（应不大于导线动弯应变允许值）；d）试验后检验接触类导线温度采集单元各部件无松动，夹头无滑移、无明显磨损，采集单元夹头处未磨损导线，试验通过。7.2.5可靠性试验a）按GB/T 114631989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）也可以在监测系统运行或监测系统验收移交时进行统计，统计方法参见“架空输电线路在线监测系统通用技术规范”附录B。8安装、调试与验收8.1设备安装8.1.1一般要求a）接触类导线温度采集单元的测温传感元件应避免太阳直接辐射；b）对接触类导线温度采集单元，应保证测温传感元件与导线、金具表面充分接触；c） 对非接触类导线温度采集单元，应注意温度传感器探头的照射角度；d）采用握抓式固定方式时，应用力矩扳手紧固螺母，一般紧固力矩按照导线规格和螺栓规格确定；e）设备在运抵现场后，在安装前，应在地面进行验证性功能测试。8.1.2现场选点原则a）用于测量导线温度时，导线温度采集单元的监测点宜选在金具出口1米以外的导线上，或根据用户要求布点；b）用于测量金具温度时，导线温度采集单元的监测点宜选在金具接续处，或根据用户要求布点；c）用于提高导线输送容量时，应选择有代表性的控制点，并保证气象监测仪器与测温点处于同一现场；为确保安全，宜同时选择对部分金具接续处温度和关键点导线弧垂进行监测。8.2调试观察导线、金具温度在一天中随负荷和外部气候环境的变化情况。8.3验收预验收后进入试运行期，期间应经过一个炎热且大负荷的夏季考核。附录A（资料性附录）导线温度报警值A.1常用导线的温度报警值常用导线的温度报警值见附表A1。附表A1导线温度报警值单位：序号导线类型温度报警值备注1钢芯铝绞线70（80）2钢芯铝合金绞线70（90）3钢芯耐热铝合金绞线1504钢芯高强度耐热铝合金绞线1505钢芯超耐热铝合金绞线2006殷钢钢芯超耐热铝合金绞线2107殷钢钢芯特耐热铝合金绞线230附录B（资料性附录）数据处理系统功能B.1数据处理系统功能功能配置见附表B1。附表B1数据处理系统功能配置表功能基本功能选配功能导线金具导线金具数据采集监测点温度数据导线温度、金具温度采集单元状态数据供电电压、工作温度监测点气象数据风速、风向、气温、湿度、光辐射数据处理计算、统计、分析数据合理性检查和分析与其他系统交换信息应用功能导线安全状态判断与评估线路动态增容金具热缺陷判断系统管理权限管理采集单元管理通信管理运行状况监测采集单元、状态监测装置系统报表B.2计算、统计、分析功能a）当前数据见附表B2。附表B2当前数据统计表序号项目必备选配1采集时间2导线、金具温度3风速4风向5气温6湿度7光辐射表（续）序号项目必备选配8当前载流量9当前最大允许载流量10采集单元工作电压11采集单元工作温度12采集单元在线状态13状态监测装置在线状态b）历史数据见附表B3。附表B3历史数据统计表序号项目必备选配1日/月/年最高温度2日/月/年最低温度3日/月/年平均温度4日/月/年最高温度发生时间5日/月/年最低温度发生时间6日/月/年温度越限统计7日/月/年温度越限时间8日/月/年温度曲线9日/月/年气象统计数据附录C（资料性附录）应用分析功能C.1导线安全状态判断和评估功能a）通过对导线当前温度的监测，初步判断导线当前的安全运行状态。导线温度在温度报警值以上的判为不安全；在温度报警值及以下的，应根据线路其他运行状态参数综合判断导线运行的安全状态；b）导线温度超过温度报警值8590宜作出越限预警；c）宜通过对导线温度历史数据的统计分析，结合导线其他运行状态参数，对导线长期安全运行水平作出评估，给出评估报告。C.2动态增容功能C.2.1动态热容量计算根据实时采集的气温、风速、风向、光辐射数据以及导线相关参数，按稳态热容方程计算在当前气象条件下导线允许运行温度对应的动态载流量，作为调度进行线路动态增容的参考。稳态热容方程如下：（C.1）式中：I导线载流量（A）；WR单位长度导线的辐射散热功率（W/m）；WF单位长度导线的对流散热功率（W/m）；WS单位长度导线的日照吸热功率（W/m）；R（T）温度为T时导线的交流电阻（W/m）。C.2.2导线温度预测a）根据实时采集的导线温度、气温、风速、风向、光辐射强度以及导线相关参数，按导线暂态热容方程预测导线在给定电流下，一定时长后的温升，作为线路短时超负荷运行的依据。暂态热容方程如下：（C.2）式中：m单位长度导线的质量，kg/m；Cp导线综合热容系数，J/（kg·）。b）计算在当前气象条件下，给定时长内导线温度不超过允许运行温度的最大线路载流量及给定电流下导线温度不超过允许运行温度的最大安全时长，为运行调度提供安全操作依据。C.3金具热缺陷判断功能C.3.1热缺陷等级对用于测量金具温度的导线温度在线监测系统，应根据监测结果判断金具的安全运行状态，对存在热缺陷的，给出热缺陷等级。热缺陷等级分以下几类：a）一般缺陷，是指对近期安全运行影响不大的缺陷。可列入季度、年检修计划中消除；b）重大缺陷，是指缺陷比较重大，但设备仍可在短期内继续安全运行的缺陷。应在短期内消除，消除前应加强监视；c）紧急缺陷，是指严重程度已使设备不能安全运行，随时可能导致发生事故或危及人身安全的缺陷。必须尽快消除或采取必要的安全技术措施进行处理。C.3.2热缺陷等级初步判断方法a）绝对温差判断法取金具本体上监测点温度为T1，距被测金具出口1米远处导线温度为参考温度T2，两者之间温差T= T1-T2，则10T20为一般缺陷；20T35为重大缺陷；T35为紧急缺陷。b）相对温差判断法取金具本体上监测点温度为T1，距被测金具出口1米远处导线温度为T2，被测金具附近环境温度为T0，相对温差为d：d =(T1-T2)/(T1-T0)*100（C.3）则35d80为一般缺陷；80d95为重大缺陷；95为紧急缺陷。c）热缺陷判断根据“DL T 7412001架空送电线路运行规程”，接续金具温度高于导线温度10，跳线联板温度高于导线温度10，即判为热缺陷。导线温度宜取距金具出口1m外的导线温度。附录D（规范性附录）导线温度智能监测装置数据输出接口序号参数名称参数代码字段类型字段长度计量单位值域备注1监测装置标识SmartEquip_ID字符17Byte17位设备编码2被监测线路单元标识Component_ID字符17Byte17位设备编码3监测时间Timestamp日期4Byte/10字符串世纪秒（4字节）/yyyy-MM-dd HH:mm:ss （字符串）4线温1Line_Temperature1数字4Byte精确到小数点后1位5线温2Line_Temperature2数字4Byte精确到小数点后1位