国家电网企业标准输电线路状态监测装置通用技术规范.docx

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1、Q / GDW ICS ICS P 备案号：Q/GDW国家电网公司企业标准Q / GDW 242 2010输电线路状态监测装置通用技术规范General technical specification for condition monitoring deviceon overhead transmission lines2010-12-27 发布国家电网公司发 布2010-12-27 实施Q / GDW 目次前言 II12345678910111213范围 1规范性引用文件 1术语和定义 2总则 3装置分类及组成 3功能要求 4技术要求 6供电电源要求 7试验方法 10检验规则 12安装调试

2、 13验收 14标志、包装、运输和储存 15附录 A（规范性附录） 状态监测方案设计 17附录 B（规范性附录） 平均无故障工作时间 20附录 C（规范性附录） 应用层数据传输规约 21附录 D（规范性附录） 监测类型代码 56编制说明 57IQ / GDW 前言输电线路状态监测系统是智能电网建设输电环节的重要组成部分，是实现输电线路状态运行检修管理，提升生产运行管理精益化水平的重要技术手段。为科学规范地建设坚强智能电网输电线路状态监测系统，确保输电线路状态监测系统技术标准和平台统一，装置数据有效、稳定可靠、先进适用，特制定本标准。本标准的附录 A、B、C、D 为规范性附录。本标准由国家电网公

3、司生产技术部提出并解释。本标准由国家电网公司科技部归口。本标准主要起草单位：中国电力科学研究院。本标准参加起草单位：国网电力科学研究院、华北电网有限公司、华中电网有限公司、重庆市电力公司、山西省电力公司、安徽省电力公司、浙江省电力公司。本标准主要起草人：于钦刚、黄志江、李红云、郭志广、李红旗、刘亚新、张予、徐焜耀、周国华、陈自年、龚坚刚、刘振宇、杨玉金、林峰、王睿、王毅、裴冠荣、倪康婷。IIQ / GDW 输电线路状态监测装置通用技术规范1 范围本标准规定了架空输电线路状态监测装置的基本功能、技术要求、检验方法、检验规则、安装调试、验收及包装储运要求等。本标准适用于交流 66kV1000kV、

4、直流400kV800kV 架空输电线路。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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 191GB 2314GB 2887GB 4208GB 6388GB 9361包装储运图示标志电力金具通用技术条件电子计算机场地通用规范外壳防护等级（IP 代码）运输包装图示标志计算站场地安全要求GB 9969.1 工业产品使用说明书 总则GB 11463 电子测量仪器可靠性试验GB 12632 单晶硅太阳电池总规范GB 50545 110kV750kV 架空输电线路设计规范GB

5、/T 2317.22000GB/T 2423.12001GB/T 2423.22001GB/T 2423.41993GB/T 2423.101995GB/T 3047.11995电力金具电晕和无线电干扰试验电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 A：低温电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 A：高温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）高度进制为 20mm 的面板架和柜的基本尺寸系列GB/T 37972005GB/T 3859.21993GB/T 38731983GB/T

6、6587.686电气控制设备半导体变流器 应用导则通信设备产品包装通用技术条件电子测量仪器 运输试验GB/T 6593 电子测量仪器质量检验规则GB/T 70272002GB/T 95351998信息分类和编码的基本原则与方法地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型GB/T 14436 工业产品保证文件 总则GB/T 15464 仪器仪表包装通用技术规范GB/T 166111996GB/T 167231996数传电台通用规范信息技术 提供 OSI 无连接方式运输服务的协议GB/T 16927.1高电压试验技术第一部分：一般试验要求GB/T 17179.12008提供无连接方式网络服务的协议 第 1

7、部分：协议规范1Q / GDW GB/T 17626.21998GB/T 17626.31998GB/T 17626.81998GB/T 17626.91998GB/T 190642003电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验电磁兼容 试验和测量技术 脉冲磁场抗扰度试验家用太阳能光伏电源系统技术条件和实验方法QX/T 12000 型自动气象站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DL/T 548 电力系统通信站防雷运行管理规程DL/T 7412010DL/T 515

8、42002DL/T 52192005QJ/T 815.21994架空送电线路运行规程架空送电线路杆塔结构设计技术规定架空送电线路基础设计技术规定产品公路运输加速模拟试验方法Q/GDW 5612010输变电设备状态监测系统技术导则3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3 1数据采集单元data acquisition unit安装在导线、地线（含 OPGW）、绝缘子、杆塔、杆塔基础等上的基于各种原理的信息测量装置，通过信道将测量信息传送到系统上一级设备（数据集中器），并响应数据集中器的指令。按照传输方式，分为无线数据采集单元和有线数据采集单元。3 2数据集中器data concentrato

9、r指收集各数据采集单元的信息，并进行现场存储、处理，同时能和状态监测代理装置或输电线路状态监测主站系统进行信息交换的信息处理与通信装置，也可以向数据采集单元发送控制指令。3 3输电线路状态监测装置 condition monitoring device on overhead transmission lines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，能够实时采集输电线路本体运行状态、气象、通道环境等信息，并通过通信网络，将信息传输到状态监测代理装置或输电线路状态监测主站系统的测量装置，简称 CMD。3 4状态量 criteria指对原始采集量进行加工处理后，能直观反

10、映输电线路本体运行状态、气象、通道环境的物理量。3 5受控采集方式data acquisition mode under control状态监测装置按照状态监测代理装置或输电线路状态监测主站系统发出的指令进行数据采集、存储、传输。3 6自动采集方式automatic data acquisition mode状态监测装置按照设定的时间进行数据的采集和存储，并将数据上传到状态监测代理装置或输电线路状态监测主站系统。3 72Q / GDW 平均无故障工作时间 mean time between failures（MTBF）状态监测装置两次相邻故障间的工作时间的平均值。3 8年故障次数 fault

11、time per year状态监测装置年故障的平均次数。3 9系统平均维修时间 mean time to repair（MTTR）状态监测装置修复故障所需时间的平均值。3 10数据缺失率missing measure rate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。4 总则a） 输电线路状态监测装置的功能应满足建设坚强智能电网“信息化、自动化、互动化”的总体要求，以及线路运行“状态化、标准化、安全化”的要求；b） 输电线路状态监测装置应实现测量数字化、输出标准化、通信网络化，及状态可视化，同时体现功能集成化、硬件小型化的特征；c） 应输出能直接识别的标准状态量；d） 应提高

12、数据准确性、装置稳定性以及可靠性，降低监测装置的功耗；e） 应具备自检、自恢复的功能。5 装置分类及组成5 1 分类5 1 1 按功能分类5 1 1 1 电气类监测与线路电气有关的数据，如电压、电流、放电、电气距离、雷电等状态监测装置。5 1 1 2 机械类监测与线路机械力学有关的数据，如有导线温度、微风振动、舞动、次档距振荡、覆冰、弧垂、张力、杆塔倾斜、绝缘子串风偏和偏斜、杆塔振动、杆件应力分布、基础滑移、不均匀沉降等状态监测装置。5 1 1 3 运行环境类监测与运行环境有关的数据，如有气象、污秽、大气质量、通道环境、图像/视频等状态监测装置。5 1 2 按安装位置分类5 1 2 1 导线类

13、状态监测装置安装在导线上，如导线温度、微风振动、舞动、次档距振荡、覆冰、风偏、张力、图像/视频类。5 1 2 2 地线类状态监测装置安装在地线上，如微风振动、舞动、覆冰、张力类。5 1 2 3 金具类状态监测装置安装在金具上，如金具温度、微风振动类。5 1 2 4 绝缘子类状态监测装置安装在绝缘子上，如污秽、放电、风偏类。5 1 2 5 杆塔类状态监测装置安装在杆塔上，如杆塔倾斜、杆塔振动、杆件应力分布、气象条件、大气环境、外3Q / GDW 力破坏、通道状况、图像/视频、雷电类，也包括安装在杆塔上的非接触式导线测温、非接触式测距仪等。5 1 2 6 杆塔基础类状态监测装置安装在杆塔基础上，如

14、基础滑移、不均匀沉降类。5 2 状态监测装置组成a)一般由数据采集单元、现场通信网络以及数据集中器组成。当现场只存在单个状态监测装置（含同一厂家多参数集成监测装置）时，由单个集成 CMA 功能模块的状态监测装置直接将信息发送到输电线路状态监测主站系统；当现场存在多个状态监测装置时，可由各状态监测装置先将信息发送至状态监测代理装置（CMA），再由状态监测代理装置通过统一的通信端口将信息发送至输电线路状态监测主站系统。b)现场实施方案的设计内容及要求宜参考附录 A。6 功能要求输电线路状态监测装置从采集、处理到传输的各环节应具备以下功能。6 1 数据采集要求6 1 1 采集参量要求应能采集线路本体

15、、气象、通道环境等信息，及电源电压等。6 1 2 采集方式状态监测装置应同时具备自动采集方式与受控采集方式。6 1 3 测量周期专项标准明确装置测量周期。可根据客户需求设定。6 1 4 数据采集集成化要求适宜于现场多参数监测的，状态监测装置宜具备多点多参数采集功能，能实现对线上和塔上多监测点、相同或不同类型监测信息的采集，能通过有线或无线接口自动识别参数类别，接收和自动识别数据采集单元的信息。6 2 数据处理与判别6 2 1 数据预处理在干扰情况下，应对数据进行预处理。6 2 2 一次状态量计算应具备对原始采集量的一次计算功能，得出能直观反映采集量特性的数据。6 2 3 二次状态量计算在不降低

16、装置供电及运行可靠性的前提下，应具备对线路状态参数数学模型的分析计算功能，提供能直观反映线路状态的状态量。如采用称重法或倾角法进行等值覆冰厚度监测，输入综合悬挂载荷、风偏角、偏斜角等一次状态量，装置内部包含进行等值覆冰厚度等二次状态量分析的数学模型。6 3 数据存储a） 应能至少循环存储 30 天以上的状态量数据；b） 对状态数据有追溯要求时，状态监测装置宜具有存储原始数据的能力。6 4 标准化状态数据输出接口状态监测装置与 CMA 之间的应用层数据传输规约应遵循附录 C，对各类型数据（标准化状态数据）的输出要求如下。6 4 1 状态监测数据状态监测装置应具备标准化状态量输出功能。必要时，能输

17、出原始量数据。a） 本体信息：导线温度、等值覆冰厚度、微风振动、舞动、导线弧垂、污秽度、风偏、杆塔倾斜4Q / GDW 等；b） 气象：风速、风向、气温、湿度、气压、雨量、光辐射等；c） 通道环境：图像等。6 4 2 报警信号应具备输出状态监测报警信息的功能，按照设定的阈值报警。6 4 3 装置工作状态输出应具备将心跳包、电源电压等装置自身软硬件工作状态，以及应答信息输出到远程和本地接口的功能。a） 心跳包：表明装置在线和维持通信链路的信息包，单向固定格式，发送周期应不大于 5 分钟；b） 工作状态信息包：表明装置工作状态，如电源电压、工作温度、电池浮充放电状态、电池电量等工作状态的信息包。6

18、 5 通信接口6 5 1 与 CMA 通信接口状态监测装置应具备下列通信接口之一或多接口组合，适应不同监测环境的需求。a） 网络 RJ45 接口；b） RS485 串行通信接口；c） WiFi 无线通信接口；d） 长距离微波传输或中继接口；e） 具备光纤通信能力及接口。6 5 2 远程通信接口对于集成 CMA 模块功能的状态监测装置，通信接口应符合“Q/GDW xxx2010 输电线路状态监测代理（CMA）技术规范”。6 5 3 与数据采集单元通信接口a） 宜具备短距无线传感器网络接口，便于在现场一定距离内组成微网（IEEE802.15.4、Zigbee、WiFi、WiMax 等），接入无线数

19、据采集单元；b） 宜具备 RS485 串行通信接口。6 5 4 参数配置接口状态监测装置应具备对装置编号、校准参数等各类参数的配置接口。6 5 5 数据传输安全性对集成 CMA 模块功能的状态监测装置，数据传输安全性应符合“Q/GDW xxx2010 输电线路状态监测代理（CMA）技术规范”。6 6 监测装置硬件和软件a） 状态监测装置使用寿命应不少于 12 年，应确保使用过程中的数据准确性、装置可靠性及稳定性；b） 实现对传感器和硬件工作状态、软件工作状态、数据采集、处理、存储、通信等的管理，通常包括以下模块：系统管理模块、平台监控模块、通信模块、规约解释模块、数学模型模块、异常告警处理模块

20、、参数配置模块、用户认证模块；c） 实现装置自检、自恢复功能；d） 状态监测装置硬件应具备低功耗、通用化、模块化的特征，宜具备双电源供电、自动切换功能；e） 对塔上监测装置，宜采用分体式供电电源，电源标称电压为 12V，电源插口型式为五针航空防水插头（1负，2正，3接地，4RS485（），5RS485（）；f） 状态监测装置应达到 IP65 防护等级，具备阻燃、防爆、防腐等功能，装置颜色与杆塔相近。6 7 远程更新、配置与调试5Q / GDW 6 7 1 基本信息输出输出可识别的统一格式的装置基本信息表（电子数据表），标明监测装置类型、组成与型号、出厂信息等内容的数据表，用于装置注册和认证。6

21、 7 2 远程更新应具备身份辨认、远程更新程序的功能，具备完善的更新机制与方式。6 7 3 远程配置应具备按远程指令修改采样频率、采样时间间隔、网络适配器地址等信息的功能。6 7 4 动态响应应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。6 7 5 远程调试宜能按远程指令进入远程调试模式，并输出相关调试信息。7 技术要求7 1 工作条件7 1 1 户外a） 环境温度：25+45（普通型）或40+45（低温型）；b） 相对湿度：5RH100RH；c） 大气压力：550hPa1060hPa。7 1 2 室内a） 环境温度：+15+35；b） 相对湿度：85RH；c） 大气压力：55

22、0hPa1060hPa；d） 工作电源：交流 220（110）V；频率：50Hz1Hz。7 2 基本技术要求7 2 1 装置性能要求7 2 1 1 准确度装置的测量准确度满足工程要求，具体装置应满足相关仪器设备检测标准。7 2 1 2 环境适应性装置应具有较强的环境适应性，具备防雨、防潮、防腐蚀、抗振、防雷、抗电磁干扰等性能。7 2 2 数据采集单元7 2 2 1 工作温度25+70（工业级）或40+85（工业扩展级）。7 2 2 2 外壳防护应符合 GB 4208 中规定的外壳防护等级 IP65 的要求。7 2 2 3 自检应具备自检和故障隔离等功能。7 2 2 4 机械和安全性能a） 导、

23、地线类数据采集单元应能承受导地线的振动；b） 导、地线类数据采集单元质量应小于 2.5kg；c） 导、地线类数据采集单元结构应不对导地线有磨损或其他机械伤害；d） 导、地线类数据采集单元应不降低导线对地距离和对杆塔的电气间隙；e） 导、地线类数据采集单元应满足金具标准相关条款；f） 绝缘子串类数据采集单元应不降低绝缘子串的绝缘特性和机械强度，且满足风偏要求；6Q / GDW g） 导线以及绝缘子串类数据采集单元的结构不应产生局部放电；h） 作为替代金具或其他部件使用的数据采集单元，应满足原金具技术要求。如串联接入绝缘子串应尽量减小对悬垂串电气性能的影响，而且标称破坏载荷应大于相应悬挂金具标称破

24、坏载荷的1.2 倍；i） 杆塔类数据采集单元应采取防盗、防振、防松措施，而且不降低杆塔的机械特性和电气性能；j） 杆塔基础类数据采集单元应采取防盗、防松措施，应不破坏杆塔基础的完整性。7 2 2 5 可靠性a） 应能够连续、准确、可靠地工作，在使用寿命期内能适应工作环境，平均无故障工作时间（MTBF）应不低于 25 000h；b） 年均数据缺失率应不大于 1%。7 2 3 数据集中器7 2 3 1 工作温度25+70（工业级）或40+85（工业扩展级）。7 2 3 2 外壳防护应符合 GB 4208 中规定的外壳防护等级 IP65 的要求。7 2 3 3 时间同步应能够接收状态监测代理装置或状

25、态监测系统的对时命令，对时误差应不超过 5s。时钟 24h 内走时误差应小于 1s。7 2 3 4 技术要求a） 具有测控功能和数据存储功能；b） 具有同数据采集单元和向状态监测代理装置或状态监测主站系统进行通信的功能；c） 可响应和转发状态监测代理装置或状态监测主站系统的命令；d） 具有电池供电、断电保护和防雷保护功能。7 2 3 5 通信方式a） 数据集中器与数据采集单元之间的无线通信宜采用 IEEE802.15.4、Zigbee、WiFi、WiMax 等短距通信方式；b） 与状态监测代理之间的数据通信应符合附录 C 应用层数据传输规约；c） 对集成 CMA 模块功能的状态监测装置，与状态

26、监测主站系统之间的数据通信符合“Q/GDWxxx2010 输变电状态监测主站系统数据通信协议（输电部分）”。7 2 3 6 可靠性a） 平均无故障工作时间（MTBF）应不低于 25 000h；b） 年均数据缺失率应不大于 1。8 供电电源要求8 1 基本要求a） 在输电线路野外现场，应优先采用硅太阳能光伏发电电源系统；必要时可选择风光互补供电电源系统；但应避免选用故障率高、可靠性差、结构复杂的电源系统；b） 野外太阳能电源系统应具备宽动态、高效率的供电特性。在低负载的环境下能够高效率供电，在通信设备收发信息时能够短时大容量供电；c） 野外太阳能电源系统中的储能蓄电池应选择环境适应能力强，使用寿

27、命长的电池。应充分考虑电池容量受温度和使用时间的影响；d） 野外太阳能电源系统安装在输电线路杆塔上，应控制系统整体功耗，避免部署大容量的电源和电池系统；7Q / GDW e） 监测装置在正常工作模式下，要求蓄电池至少可以维持 30 天供电；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；f） 在有条件的场所，应依托可靠的供电系统，如变电站供电、就近市电等，电源要求应参见相关国家交流供电电源标准。本标准不包含这种技术供电要求；g） 对于安装在导地线上的通信设备，可考虑采用感应电源、太阳能、高能电池等供电。8 2 技术要求8 2 1 环境条件8 2 1 1 正常使用条件a） 太阳能电池组件

28、：40+45；b） 控制器：30+45；c） 蓄电池：10+55；30+55；可根据地区特点进行蓄电池的选择；d） 相对湿度：90%（402）；e） 海拔高度：2000m；f） 机柜与蓄电池无剧烈振动和冲击，垂直倾斜度不大于 5%；g） 工作环境应无导电爆炸尘埃，无腐蚀和破坏绝缘的气体或蒸汽。8 2 1 2 特殊使用条件a） 电源系统在异于正常使用条件下使用，应在订货时提出，并与厂家商定；b） 在海拔高度大于 2000m 环境下使用的电源系统，可参照 GB/T 3859.21993 规定，降容使用。8 2 2 结构及外观a） 电源机箱的外形结构应考虑到设备成套性的要求，应统一考虑电源设备、通信

29、和监测装置的安装位置，应考虑杆塔安装特殊要求；b） 应充分考虑温度的影响，采取保温或降温措施；c） 电源系统设备单体质量宜不超过 35kg，对普通线路单基杆塔上安装的电源设备及监测装置的总体质量宜不超过 220kg；d） 机箱防护等级应达到 IP65；e） 箱体与箱体之间以及箱体与外置设备之间连接电缆接口应采用防水航空插头；f） 机箱表面镀层牢固，漆面匀称，无剥落、锈蚀及裂痕等现象；g） 机箱面板平整，所有标牌、标记、文字符合要求，功能显示清晰、正确；h） 机箱各种开关便于操作，灵活可靠；i） 太阳能电池组件前表面应整洁、无破碎、无裂纹；背表面不得有划痕、损伤等缺陷。8 2 3 太阳能电池组件

30、要求8 2 3 1 太阳能电池组件的选型a） 宜选用单晶硅或多晶硅太阳能电池组件；b） 单块太阳能电池组件应不超过 800mm700mm。在满足监测装置供电要求的情况下，尽量减小单块太阳能电池组件的体积。c） 对普通线路单基杆塔上安装的太阳能电池组件的总面积应不超过 2.8m2；8 2 3 2 功率配置的影响因素功率配置一般应综合考虑以下因素：a） 电源安装地点的经纬度、海拔等地理位置数据，日照强度、气温及风速等气象数据；b） 负载特性（阻性负载、容性负载、感性负载）、负载平均功耗以及最大功耗、运行时间等；c） 根据负荷用电量进行太阳能电池与蓄电池容量匹配优化设计；d） 蓄电池深放电后的回充时

31、间；e） 杆塔上的安装条件。8Q / GDW 8 2 4 蓄电池要求a） 蓄电池选型应考虑自身充放电特性以及环境温度对蓄电池容量影响特性。应着重考虑浅放电能力、深放电能力、温度、使用年限等因素，特别需要考虑高温对蓄电池寿命的影响，以及低温对蓄电池放电容量的影响。应选用适合太阳能供电系统充放电特性的电池；b） 蓄电池（组）在连续阴雨天气情况下，配置容量应满足负载设备正常工作情况下不少于 30 天的供电时间；c） 蓄电池组并联组数一般不宜超过 2 组；d） 当密封铅酸蓄电池在海拔 2000m 以上条件下使用时，应经蓄电池生产厂商确认该蓄电池适合于在这样的条件下使用。8 2 5 风力发电机要求风力发

32、电机分类方法有两种：a） 以接受风能的形式，可以分为升力式和阻力式；b） 以风轮回转轴的方向，可以分为竖直轴式和水平轴式。电源系统应选择目前技术成熟、可靠的的机型，如水平轴风机或垂直轴达里厄型风机。8 2 6 电源系统控制器8 2 6 1 标称电压+12V DC。8 2 6 2 电压输入范围+8V DC +26V DC。8 2 6 3 电压输出范围+10.8V DC +14.1V DC。8 2 6 4 基本功能电源系统控制器应具有以下基本功能：a） 对输出电压的控制功能；b） 防反向放电的保护功能；c） 防太阳能电池组件反接保护功能；d） 直流输出、输入及自身的短路保护功能；e） 能防止蓄电池

33、通过太阳能电池组件反向放电的保护；f） 蓄电池组欠压保护功能；g） 蓄电池自动强充功能；h） 系统过低电压控制器断开保护；i） 当与风机供电方式组合时，应具备有控制风机输入接口的控制功能。8 2 6 5 耐冲击电压当蓄电池从电路中去掉时，控制器在7h内必须能够承受高于太阳能电池组件标称开路电压1.25倍的冲击。8 2 6 6 耐冲击电流控制器应能够承受 1h 高于太阳能电池组件标称短路电流 1.25 倍的冲击。开关型控制器的开关元器件必须能够切换此电流而自身不损坏。8 2 7a）b）c）d）可靠性电源系统平均无故障工作时间（MTBF）应不低于 100 000h；一般免维护蓄电池的使用寿命应不低于 5 年；太阳能组件的使用寿命应不低于 20 年；风机的使用寿命应不低于 10 年。9Q / GDW 9 试验方法9 1 试验条件根据不同的监测装置和运行条件确定。9 2 试验项目按照状态监测装置的安装位置类别，列出了可满足现场运行条件的基本试验项目（如表 9-1）。9 3 试验方法表 -基 本 试 验 项 目9 3 1 基本功能检验应根据产品说明书按照现场配置方式组成状态监测