2023输电线路覆冰在线监测装置运行维护技术导则.docx

输电线路覆冰在线监测装置运行维护技术导则前言IIT1范围12规范性引用文件13术语和定义14功能要求35安装要求46调试要求67运维要求6附录A（资料性）覆冰厚度计算9输电线路覆冰在线监测装置运行维护技术导则1范围本文件规定了基于拉力及倾角测量的输电线路覆冰在线监测装置的功能要求、安装要求、调试要求和运维要求等。本文件适用于Iio（66）kV及以上架空输电线路覆冰在线监测装置。35kV及以下架空线路可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注口期的引用文件，仅该日期时应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB"2314电力金具通用技术条件GBfT2315电力金具标称破坏载荷系列及连接型式尺寸GBfT4056绝缘子串元件的球窝联接尺寸GB“35697架空输电线路在线监测装置通用技术规范DITT741架空输电线路运行规程DLTT1058交流架空线路用复合相间间隔棒技术条件DLTT1508架空输电线路导地线覆冰监测装置3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1覆冰监测系统icingmonitoringsystem监测架空输电线路设备本体及其周边环境冰情特征信息，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、监测装置及其之间的通信网络。3.2主站系统mainstationsystem实现架空输电线路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覆冰在线监测装置icingmonitordevice实现架空输电线路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。一般主装置应由传感器（拉力传感器、倾角传感器、气温传感器、相对湿度传感器、风速传感器、风向传感器）、电源（蓄电池、太阳能电池板、电源控制器）、通讯模块、核心处理单元（主控）、摄像机和其他部件等组成，布置于输电线路上。3.4拉力/倾角传感器pulI/tiItsensor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气象传感器meteorologysensor装置的组成单元，用以实现架空输电线路周边气象数据的采集，主要采集环境温度、相对湿度、风速、风向等信息。1.6防冰准备期anti-icingpreparationperiod指为保障电网安全顺利度过覆冰期，在覆冰期来临前，各防冰相关部门和单位要开展相应的防冰准备工作，一般为每年的10月1日至11月30日，各地可根据当地气象实际情况适当调整。1.7覆冰期icingperiod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，一般为每年12月1口起至次年的2月28日。各地可根据当地气象实际情况适当调整。1.8覆冰期后排查investigationaftericingperiod指覆冰期结束后的2个月，实施冰期后输电线路全面排查时期，一般为每年3月1日至4月30日。各地可根据当地气象实际情况适当调整。1.9非覆冰期non-icingperiod一般为每年5月1日至9月30o各地可根据当地气象实际情况适当调整。3. 10无覆冰拉力/基准拉力non-icingtension/basetension在天气晴朗、干燥、无风、无冰的条件下，系统记录的拉力传感器的平均监测值。4. 11等值覆冰厚度equivalenticingthickness根据观测档实际监测的导地线覆冰重量，按照导地线沿导地线表面均匀分布且密度0.9gcm3计算的径向覆冰厚度。4功能要求4.1数据采集装置的数据采集方式应同时具备自动采集方式与受控采集方式，应具备以下数据的采集功能：a）输电线路导、地线对杆塔塔身拉力；b）输电线路绝缘子串倾角；c）输电设备周边环境气温、相对湿度、风速、风向等气象数据；d）输电设备本体及其周边现场图像；e）装置电源电压；f）装置所在位置移动通讯信号强度；g）装置各组成单元运行状态。4. 2数据通信装置通信接口和应用层数据传输规约应满足用户关于输电线路在线监测装置通用技术规范的要求。通讯方式原则上应选择基于移动运营商的无线网络。4. 3数据存储装置应能够循环存储90天以上的数据采集量、状态量数据，应能够循环存储至少360张拍摄图片。4. 4数据处理装置应具备数据合理性检查分析功能，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字化数据，应支持JPEG图像压缩算法。4. 5时钟功能装置应具备网络对时功能。应能够接收主站系统的对时命令，对时误差应不超过20s；走时误差应不大于0.5s24ho装置断电24h以内，内部实时时钟应能正常走时。5. 6硬件和软件管理装置硬件和软件应具备以下能力：a）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；b）应具备按远程指令修改装置运行参数的能力；c）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；d）应具备周期性自检功能并能输出自检信息；e）应具备错误自恢复、定时重启功能；f）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；g）应具备休眠功能，应支持休眠状态下短信唤醒；装置缺省为无休眠。5.1 典型计算方法覆冰厚度计算主要依据导线或者地线的拉力和倾角变化来进行等值计算。首先通过拉力传感器监测无覆冰期间拉力，通过倾角传感器监测绝缘子串风偏角，绝缘子串偏斜角或绝缘子串悬垂角，在已知导线单位长度质量及分裂数，绝缘子串、金具及垂直档距内间隔棒质量的条件下，计算出垂直档距内导线的长度。发生覆冰时，默认覆冰为圆环形，根据导地线在弧垂最低点垂直应力为零，静力平衡条件，将无覆冰条件下求解的导线长度代入等值覆冰厚度计算式，求得导线或地线的等值覆冰厚度。覆冰厚度计算典型实例见附录A。5安装要求5.2 准备要求6. 1.1线路名称、杆塔编号、设备通讯卡号及设备通讯信号确认。5.1.2确认设备接入的平台主站IP地址及其端口号，以及入网方式（公网、APN专网、光纤、微波等），确认安装地点通讯信号已覆盖。5.1.3装置供应商按照线路电压等级分类将设备对应的线路名称、杆塔编号、设备类型、设备编号、通讯类型、通讯卡号、供应商名称和出厂日期等信息提交至线路运维单位。5.1.4安装方案及图纸：a）对于新建线路，覆冰在线监测装置的安装图纸及安装方案由设计单位提供，应与线路本体工程同步设计、同步施工、同步验收；b）对于运行线路，覆冰在线监测装置的安装图纸及方案由装置供应商提供，安装图纸及方案需通过线路运维单位审核，批准后方可执行；c）在装置供应商的配合下，安装施工单位需根据设备具体情况及现场安装环境编写施工方案。5.1.5安装前应进行开箱检查，检查项目及要求包括：a）检查设备表面不应有机械损伤、裂缝、变形；b）附件、备件应齐全，规格应符合设计要求，包装及密封应良好；c）零部件应紧固可靠，按钮等控制部件应灵活，面板的显示和标志应清楚；d）产品的技术文件应齐全。5.2一般要求安装一般要求包括：a）按照GB/T35697、DUT741和DUT1508的规定和实际应用的需求进行安装。选择的安装位置及监测装置的外观结构不影响线路的电气安全和机械强度，不影响线路的正常运行和正常的输电线路检修维护工作；b）覆冰在线监测装置的安装方案一般情况下不得改动线路设备，确有特殊位置需改动线路设备时，需征得设计单位书面同意方可进行；C）施工人员必须严格按照方案要求施工，装置安装位置、高度等必须符合安装方案要求；d）覆冰在线监测装置的安装应整齐、牢固，应考虑必要的防护措施和防尘、防水、防锈处理；e）覆冰在线监测装置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；D采用金具替换法的覆冰在线监测装置，应具备金具防松、防脱的措施；g）安装在铁塔上的装置应可靠接地，做好防感应电的措施；h）原则上覆冰在线监测设备的相关线缆应沿构件内侧布线，不宜与铁塔部件直接接触，必要时需要衬垫隔离。线缆固定应牢固可靠，每间隔0.5m使用带绝缘护层的专用线夹固定；i）电源和信号插口，应采取防水航空插头，并采取防误插设计；j）螺栓穿向：横线路方向宜由左向右穿，顺线路方向宜由小号侧向大号侧穿，垂直方向宜由下向上穿，斜向宜由斜下向斜上穿；k）安装夹具螺栓应为防松螺栓（采用双螺帽），且采取防锈措施；1）所有固定件平面必须与铁塔构件接触面良好接触、咬合紧密，之间不得有大于2mm的接缝；固定件与杆塔构件必须垂直；m）覆冰在线监测装置应满足运维单位安全接入规约。5. 3部件安装要求6. 3.1太阳能板安装要求：a）太阳能板布置应根据杆塔上安装点的结构，按无遮挡原则确认最优安装位置，避免同一杆塔上不同位置安装多个独立太阳能板；b）太阳能板受光面应面向正南。安装角度的选取应考虑纬度、积雪、风力以及便于清扫等因素；O太阳能板支架应采用夹板固定，不应打孔对于杆塔结构造成破坏；d）太阳能板应安装在相应框结构上，所有框结构要依据安装杆塔上的风速以及太阳能板重量等数据设计。7. 3.2主机箱及电池箱安装要求：a）主机箱及电池箱应做好防止外力破坏、侵入等措施；b）根据主机箱及电池箱重量和体积选择合适安装位置；c）电池箱安装时，应检查电池电压和极性，保证极性正确连接；d）主机箱及电池箱材料应经过防腐防锈处理，防止对杆塔安全造成危害。5.3.3导地线（绝缘子串）拉力及倾角监测单元的固定安装要求：a）导地线（绝缘子串）拉力传感器采用替换连接金具的方式，一般替换导地线金具中的球头挂环，并符合GBAT2314、GB/T2315、DLJTlo58和GBZT4056的有关要求；b）导地线（绝缘子串）拉力传感器安装前，应核对金具吨位，确保拉力传感器吨位与金具串吨位匹配；c）拉力传感器安装后，应检查拉力传感器与其上、下连接金具的配合；d）绝缘子倾角传感器采用L型支架安装在拉力传感器上。安装倾角传感器时，丫轴与导线平行，+Y指向大号侧；e）每相导线上的拉力/倾角传感器及替换金具安装数量配置应结合绝缘子串型进行确定，要求如下：1）直线塔：（a）单I串、带联板的双I串、带联板的倒V型串：1个拉力/倾角传感器；（b）不带联板的倒V型串、不带联板的双I串、单V型串或带联板的双V型串：不少于1个拉力/倾角传感器，剩余挂点用替换金具；（O不带联板的双V型串：不少于2个拉力/倾角传感器，剩余挂点用替换金具；2）耐张塔：（a）单联单挂点、多联单挂点：1个拉力/倾角传感器；（b）多联多挂点：不少于1个拉力/倾角传感器，剩余挂点用替换金具。5.3.4气象传感器固定安装要求：a）气象传感器应采用杆塔专用夹板安装，不应钻孔，避免对杆塔结构造成破坏；b）气象传感器风向标N应正对正北方，离地距离宜为IOmo5. 3.5摄像机固定安装要求：a）摄像机的安装角度采用俯视安装，且应避免阳光直接摄入镜头；b）安装完毕后应通过主站对摄像机的预置位、拍照时间表等参数进行联调检查。6调试要求5.1 覆冰装置吊装前，技术指导人员须对要安装的装置进行预调试，确认覆冰装置功能正常，数据采集准确，与主站平台通讯正常。在软件调试方面主要开展以下工作：a）按照线路运维单位规约设置数据传输类型；b）设置覆冰在线监测装置ip端口和VPn通道；c）设置覆冰终端编号；d）配置专用的网络通讯卡；e）数据召测，在覆冰监测主站确认是否接收到数据。在硬件调试方面主要开展以下工作：7 u, 7 J a b Cde检查主机箱供电口处电压是否满足设备供电规范；检查供电口接线针脚是否损坏；检查供电线是否插稳扭紧；检查蓄电池端接线处是否松动、脱落；检查通信通道是否正常。5.2 覆冰装置安装完毕后，根据调试流程及内容，逐项调试。各项调试结果应由技术指导人员与主站调试人员核对。6. 2.1使用手持设备调试球机预知位，拍摄照片。6. 2.2查看设备数据是否正常，确认数据应包括拉力、倾角、气象站、图片、电池电压、太阳能板充电电压等工况信息。7运维要求6.1 一般要求装置正式投运后，应对装置开展以下检查工作：a）信号强度检查：设备应该按照默认设定的间隔时间发送信号强度信息。默认为10min;b）电池电压检查：反映装置电源单元供电情况。采用胶体铅酸电池的装置，电池电压不宜小于DC12V：采用磷酸铁理电池的装置，电池电压不宜小于DC12.8V；c）信号检查：设备移动信号，数值越大信号越好，通讯信号强度不宜低于60%；d）气象数据检查：气象数据是否在正常数值范围，数据上传时间间隔宜为Iomin30min;e）拉力数据检查：拉力数据是否在正常数据范围，数据上传时间间隔宜为IOmin30min;f）图像检查：图像是否清晰，拍摄位置是否满足预置位设置要求，非覆冰期图像上传时间间隔宜为Ih,覆冰期图像上传时间间隔宜为IOmin30min.7.2防冰准备期运维要求7. 2.1在防冰准备期，对覆冰在线监测装置进行一次无覆冰拉力/基准拉力校准，即取近1个月在天气晴朗、干燥、无风的条件下，系统记录的拉力传感器的平均监测值即为无覆冰拉力/基准拉力，并更新到覆冰监测系统的覆冰厚度计算程序中。7. 2.2每周按7.1的运行要求对所有装置完成一次运行状态检查，并形成覆冰在线监测装置故障记录表单。按故隙对装置使用的影响程度分为紧急故障、重大故隙和一般故障。不涉及停电的紧急故障宜在24h内完成消缺，不涉及停电的重大故障宜在1周内完成消缺，不涉及停电的一般故障宜在1个检修周期内完成消缺。涉及停电的缺陷宜在停电检修期间完成消缺。所有故障宜在11月30口前完成消缺工作。7.2.3根据覆冰监测系统采集的覆冰在线监测装置数据，通过人工统计或系统自动判断的方式定期进行覆冰在线监测装置故障排查。按照典型故障类型分为：a）电源故障电源故障主要表现为两种情况，其故隙判定及处理方法如下：D故障判定1：电源供电口未插电。处理流程：接好供电及充电装置。2）故障判定2：按下开关后，指示灯未亮。处理流程：用电笔检查主机箱供电口处电压情况，看是否满足设备供电规范；检查供电口接线针脚是否损坏，如有损坏请跟换接线头；检查供电线是否插稳扭紧，如左右摇晃后发现松动，扭紧即可：检查蓄电池端接线处是否松动、脱落，如有松动、脱落的情况，需重新接线；如检查14后均正常，跟换内胆后再开机尝试；b）通信故障通信故障主要表现为两种情况，其故障判定及处理方法如下：1）故障判定1：指示灯长亮，2min后未闪烁（或组装后，设备未上线）。处理流程：如采用有线通信，需检查通信网口是否插入；如插入，需检查是否扭紧；如采用无线通信，需检查两跟天线是否插上；检查箱体两根天线是否有松动，撞损的情况；如天线损坏，请更换天线；如天线接线及接线正常，请检查通信通道是否正常（根据装箱清单内容，找到设备所用电话卡，并咨询相应运营商电话卡使用状态，如发现停卡、停流量的情况，请及时联系更正）2）故障判定2：塔下或仓库测试设备通信正常，上塔后通信不连续或掉线频率高。处理流程：塔下组装前，先测试塔下通信信号强度，塔上选择设备安装点位时，需用手机测试点位信号强度,并选择信号较强的方位作为设备安装点。c）图像/视频故障故障判定：无图片上传或图片全黑。处理流程：检查摄像机插头是否插在正确的插座上，并检查是否拧好。在摄像机开电的情况下，用电压表检测主机的摄像机插座1、2脚是否有12V直流输出。用手持调试设备连接摄像机，并用笔记本电脑或手机通过WIFI登入摄像机web界面，检查其IP是否正确，视频播放是否正常。d）充电故障充电故障主要表现为两种情况，其故障判定及处理方法如下：1）故障判定1：无充电数据上送。处理流程：检查充电控制盒插座是否拧好，是否开机。2）故障判定2：无充电电流。处理流程：检查太阳能板插座是否拧好。e）数据上送故障数据上送故障主要表现为两种情况，其故障判定及处理方法如下：1）故障判定1：无数据上送或数据全Oo处理流程：检查气象、拉力、倾角等传感器插座是否拧好。用电压表检测主机的微气象插座1、2脚是否有12V直流输出。检查主控数据上传串口是否损坏或故障，检测是否因单个传感器短路造成所有数据全0,若、判定正常，使用手持调试设备，检查传感器是否故障，并更换有故障传感器。2）故障判定2：数据异常。处理流程：更换相应传感器。D状态数据上送故障故障判定：无状态数据上送。处理流程：检查通信是否正常。如果通信正常，需更换主板。g）拉力传感器故隙故障判定：拉力值短时间跃变至正常值（近一个月平均值）几倍以上或者严重小于正常值，且异常数据持续24h以上。处理流程：更换相应传感器。i）气象传感器故障故障判定：上传的气象数据值保持不变且持续24h以上，或气象数据监测值与现场实际气象情况不符合。处理流程：温度数据异常需要及时更换传感器，其他数据异常可根据检修安排更换传感器。7. 3覆冰期运维要求按7.1的运行要求，每日对所有装置完成一次运行状态检查，并形成覆冰在线监测装置故障记录表单。覆冰期不宜开展覆冰在线监测装置故障消缺工作，必要时应在在满足安全的条件下完成故隙消缺工作。若覆冰在线监测装置在覆冰期发生故障，应及时在系统中对发生故障的单元进行处理，防止出现误报警。7. 4覆冰期后排查要求在覆冰期后排查期间，对覆冰在线监测装置的运行情况进行分析总结，分析装置存在的薄弱点并进行整治。对覆冰期监测覆冰厚度与人工观冰数据差异较大的覆冰在线监测装置，应多方面分析原因，必要时应将整套装置拆解检验，确保覆冰在线监测装置的准确性。7.5非覆冰期日常运维要求每月至少进行一次覆冰在线监测装置故隙排查，并结合线路检修工作合理安排故障消缺工作，避免线路重复停电和重复上塔工作。附录A(资料性)覆冰厚度计算A.1直线塔等值覆冰计算A.1.1直线塔受力分析拉力传感器安装于直线塔时，安装图见图A.U设在无覆冰条件下，拉力传感器监测值为Fo(N),绝缘子串风偏角为的(°),绝缘子串偏斜角：BO(°)；在已覆冰条件下，拉力传感器监测值为F1(N),绝缘子串风偏角：(°),绝缘子串偏斜角：仇(。)，拉力传感器的拉力分解如图A.2所示。图A.2悬垂绝缘子串拉力传感器拉力分解A.1.2计算过程A.1.2.1覆冰前导线长度计算，见公式(.l)oFo*cosaQ*coso-ij*gn*mc*g(A.1)式中：LC-一垂直档距内导线长度，单位为米(m)；nc-一导线单位长度质量，单位为千克每米(kg/m)；叫一-绝缘子串、金具及垂直档距内间隔棒的质量，单位为千克(kg)；g-一重力加速，取值9.8；2一相线分裂数。A.122覆冰重量计算，见公式(A.2)。Gice=Fi*cosai*cosFo*cosao*coso(A.2)式中：Gice垂直档距内覆冰重量，单位为牛(N)OA.1.2.3根据输电线路等值覆冰厚度的定义，见公式(A.3)。Fi*cosai*CoSSl一*cosao*coso=*rc+dice2r2*PtCe*lc*g*n*IO-3(A.3)式中：左一一导线等效半径,单位为豪米(mm)；dice-一等值覆冰厚度，单位为亳米5m)；pice-一覆冰密度，取值0.9；-圆周率，取值3.14。A.1.2.4将式(B.1)代入式(B.3),得到直线塔等值覆冰厚度的计算式(B.4)。d=Fi*cosai*cos-Fo*cosao*coso*ncCrz-ricezccn*pice*(Fo*cosao*cos0-r11j*g)*IO-5(A.4)A.2耐张塔等值覆冰计算A.2.1耐张塔受力分析拉力传感器安装于耐张塔时，安装图见图A.3。设在无覆冰条件下，拉力传感器监测值为%绝缘子串悬垂角为0。(°),绝缘子串风偏角为ao(°)；在已覆冰条件下，拉力传感器监测值为F1,绝缘子串悬垂角为：01(°),绝缘子串风偏角：M(°),拉力传感器的拉力分解如图A.4所示。A.2.2计算过程A.2.2.1覆冰前导线长度计算，见公式（A.5Fo*sin0ocosao-11j*gn*mc*g（A.5）式中：/一垂直档距内导线长度，单位为米（m）：人-导线单位长度质量，单位为千克每米（kg/m）；m/-悬垂绝缘子、金具串及水平档距内间隔棒的质量，单位为千克（kg）；g-一重力加速度，取值9.8；n-相线分裂数。A2.2.2覆冰重量计算,见公式（A.6）。Gtce=Fi*Si几01*CosaiFo*sin0o*cosao（A.6）式中：GiCe-垂直档距内覆冰重量，单位为牛（N）oA.2.2.3根据输电线路等值覆冰厚度的定义，见公式（A.7）oFi*sin0*cosai-Fo*sin0o*cosao=*rc+dice2r2*BiCe*lc*g*n*IO-3（A.7）式中：rc-导线等效半径,单位为豪米（mm）；dice-一等值覆冰厚度，单位为亳米（mm）;pice-覆冰密度，取值0.9；-圆周率,取值3.14。A.224将式（A.5）代入式（A.7）,得到耐张塔等值覆冰厚度计算式，见公式（A.8）oicedr2rF*sin0*cosaFo*sin0o*cosao*mc*pice*(Fo*Si/0o*cosaom/*g)*10-(A.8)