输电线路导线弧垂智能监测装置技术规范.docx
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输电线路导线弧垂智能监测装置技术规范
附件7：
智能监测装置技术规范之七
导线弧垂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
输电线路导线弧垂智能监测装置技术规范
1 范围
本标准规定了输电线路导线弧垂智能监测装置的监测对象、基本功能、技术要求、试验项目、试验方法、安装、调试、验收等。
本标准适用于交流66kV～1000kV、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。
GB191 包装储运图示标志
GB2314 电力金具通用技术条件
GB4208 外壳防护等级（IP代码）
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—2002 架空电力线路间隔棒技术条件和试验方法
GB/T2423.1 电工电子产品环境试验 第2部分：
试验方法 试验A：
低温
GB/T2423.2 电工电子产品环境试验 第2部分：
试验方法 试验A：
高温
GB/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
GB/T2423.10—1995 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/T6587.6 电子测量仪器 运输试验
GB/T6587.7 电子测量仪器 基本安全试验
GB/T6593 电子测量仪器质量检验规则
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/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/T16927.1 高电压试验技术第一部分：
一般试验要求
GB/T17626.2—1998 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
GB/T17626.3—1998 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T17626.8—1998 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
YD/T799—1996 通信用阀控式密封铅酸蓄电池技术要求和检验方法
YD/T1028—1999 800MHzCDMA数字蜂窝移动通信系统设备总技术规范：
移动台部分
YD/T1214—2002 900/1800MHzTDMA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
DL/T741—2001 架空送电线路运行规程
DL/T5092—1999 110kV～500kV架空送电线路设计技术规程
Q/GDW245－2008 架空输电线路在线监测系统通用技术条件
Q/GDW242－2008架空输电线路导线温度在线监测系统技术导则
3术语和定义
“架空输电线路在线监测系统通用技术规范”确立的以及下列术语和定义适用于本标准。
3.1
导线弧垂智能监测装置
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，对一档架空线内弧垂或对地距离进行监测的数据测量装置，并通过信道将数据传送到状态监测系统。
3.2
接触类导线弧垂智能监测装置
安装在导线上的导线弧垂采集单元，通过倾角测量法、温度测量法、雷达测距、激光测距等方法实现对导线弧垂的测量。
3.3
非接触类导线弧垂智能监测装置
安装在杆塔或地面上的导线弧垂采集单元，通过张力测量法、图像法等方法实现对导线弧垂的测量。
3.4
最小启动电流
对采用感应取能方式供电的接触类导线弧垂监测装置，保证监测装置能不依靠其他能源而启动工作的最小导线电流。
4 监测对象及系统组成
4.1 监测对象
a）一档架空线内导线的最大弧垂；
b）一档架空线内导线上各点的对地距离。
4.2 系统组成
一般由一体化导线弧垂监测装置组成，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。
5 功能要求
5.1数据采集要求
a）能直接测量导线弧垂或对地距离，或采集能通过量值传递获取导线弧垂或对地距离的相关测量值如导线倾角、温度、张力、图像等，进行相应存储与计算得出导线弧垂与对地距离状态量，并将计算结果通过通信网络传输到状态监测系统（通常适用于一现场只装一台弧垂监测装置，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导线弧垂或对地距离相关参数，最小采集间隔宜大于5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）对线上弧垂采集单元，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，得出直观的导线弧垂和对地距离状态量数据。
5.3数据存储
应能存储至少30天以上弧垂、对地距离状态量数据，宜存储30天以上原始采集量数据。
5.4数据输出
输出的信息包括：
导线弧垂、对地距离状态量、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）。
5.5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。
5.6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 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：
5％RH～100％RH；
d）大气压力：
550hPa～1060hPa。
6.2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。
6.3 主要技术参数
6.31基本技术参数
无论采用何种原理的导线弧垂测量法，或者是采用多原理、多单元互为校验的方法，监测装置都应具有足够的原始量测量范围和精度，使经过数据处理系统计算后，能满足以下要求：
a）导线弧垂测量范围：
2m~200m，测量精度:
±2.0%；
b）导线对地距离测量范围：
3～50m，测量精度:
±2.0%。
6.3.2倾角式弧垂监测装置技术参数
a）倾角测量范围：
－60°～＋60°；
b）倾角测量精度：
±0.03°。
6.3.3温度法弧垂监测装置技术参数
a）温度测量范围：
-40℃～+250℃；
b）温度测量精度：
±0.5℃。
6.3.4雷达、激光弧垂监测装置技术参数
a）对地距离测量范围：
5～40m；
b）对地距离测量精度：
测距为5～10m时，测量精度：
±1cm；
测距为10～20m时，测量精度：
±3cm；
测距为20～30m时，测量精度：
±5cm；
测距为30～40m时，测量精度：
±7cm；
测距40m以上时，测量精度：
15cm。
6.3.5张力法弧垂监测装置技术参数
a）量程：
7~50t（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）：
0.2。
6.4 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GB4208规定的IP65级要求。
c）接触类导线弧垂监测装置的质量应小于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。
d）接触类导线弧垂监测装置的外壳应和导线等电位。
e）接触类导线弧垂监测装置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。
f）接触类导线弧垂监测装置与导线的连接部件应与导线截面匹配。
g）接触类导线弧垂监测装置与导线的连接部件应有锁紧装置，应保证在运行中不松脱。
h）接触类导线弧垂监测装置应能承受导线的高温运行状态考验。
i）采用激光测距法的接触类导线弧垂监测装置内部应有良好的减振措施，以免损坏光学部件。
j）对采用张力测量法的导线弧垂监测装置，其拉力传感器应满足以下要求：
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）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5cm以内。
6.5 供电要求
a）对接触类导线弧垂监测装置，可采用太阳能、感应取能或高能电池等方式供电。
b）对只采用高能电池供电的导线弧垂监测装置，电池供电时间不少于3年。
c）对采用太阳能方式供电的导线弧垂监测装置，其蓄电池单独供电时间应不少于20天。
d）对采用感应取能供电方式的导线弧垂监测装置，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。
6.6 电气性能
6.6.1 可见电晕和无线电干扰水平
接触类导线弧垂监测装置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，监测装置能正常工作。
6.6.2 短路电流冲击性能
将接触类导线弧垂监测装置安装在导线上，对导线通过40kA、≥120ms，31.5kA、≥300ms，15kA、≥2s的模拟短路电流后，导线弧垂监测装置无损坏，恢复正常电流时，监测装置能正常工作。
6.6.3 温升性能
在环境温度为20±5℃的条件下，将接触类导线弧垂监测装置安装400mm2的导线上，对导线通以800A电流，导线弧垂监测装置夹具及表面的温度应不超过导线表面温度。
6.6.4 抗雷电冲击性能
距离被检接触类导线弧垂监测装置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，弧垂监测装置能正常工作。
6.7 电磁兼容性能
6.7.1 静电放电抗扰度
应能承受“GB/T17626.2—1998 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，导线弧垂监测装置能正常工作。
6.7.2 射频电磁场辐射抗扰度
应能承受“GB/T17626.3—1998 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，导线弧垂监测装置能正常工作。
6.7.3 脉冲磁场抗扰度
应能承受“GB/T17626.9—1998 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，导线弧垂监测装置能正常工作。
6.7.4 工频磁场抗扰度
应能承受“GB/T17626.8—1998 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，导线弧垂监测装置能正常工作。
6.8 气候防护性能
6.8.1 高温性能
应能承受GB/T2423.2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，导线弧垂监测装置能正常工作。
6.8.2 低温性能
应能承受GB/T2423.1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，导线弧垂监测装置能正常工作。
6.8.3 交变湿热性能
应能满足GB/T2423.4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，导线弧垂监测装置能正常工作。
6.9 机械性能
6.9.1 振动性能
在非工作、非包装状态下，导线弧垂监测装置应能通过如下严酷等级的正弦振动试验：
频率范围：
10～55Hz；
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，导线弧垂监测装置能正常工作。
6.9.2 垂直振动疲劳性能
接触类导线弧垂监测装置应能承受振幅A=±0.5mm、频率f＝25Hz～50Hz、振动次数N=1×107次的垂直振动。
在试验期间及试验后，接触类导线弧垂监测装置能正常工作。
试验后监测装置各部件应无松动，夹头无滑移、无明显磨损，而且夹头处未磨损导线。
6.9.3 运输性能
应能承受GB/T6587.6中组别为Ⅱ的运输试验（包括振动、自由跌落、翻滚试验）。
试验后，导线弧垂监测装置应能正常工作。
6.10 可靠性
平均无故障连续工作时间（MTBF）不低于25000h。
7 试验项目及方法
表1列出了导线弧垂监测装置的检验项目，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弧垂监测装置的专项检验方法，有关导线弧垂监测装置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”，以及Q／GDW242-2008架空输电线路导线温度在线监测装置技术规范。
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：
25％RH～75％RH；
c）大气压力：
860hPa～1060hPa。
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
7.2.2.1检验资质要求
在二级及以上计量单位进行计量校准/检定。
7.2.2检验方法
根据不同的采集原理进行检验。
7.2.2.1倾角测量法弧垂监测装置
参照“JIG97—2001测角仪检定规程”中相关校准条款进行检验。
7.2.2.2温度测量法弧垂监测装置
参照“JJF1171—2007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。
表1 导线弧垂监测装置检验项目
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。
7.2.2.3张力测量法弧垂监测装置
对拉力传感器的检验参照“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。
7.2.2.4激光、雷达等直接测距法弧垂监测装置
参照中、短程光电测距规范GB/T16818-2008开展检验工作。
8 安装、调试与验收
8.1 安装
8.1.1 一般要求
a）倾角法弧垂监测装置部署在档距最下方一相导线悬挂点旁；
b）雷达、激光测距法弧垂监测装置部署在最下方一相导线最低点处；
c）张力法弧垂监测装置的传感器在杆塔与绝缘子串之间；
d）图像法弧垂监测装置安装在杆塔上便于对最低点进行观测的无遮挡处；
e）对采用角度法测量弧垂的装置，应注意监测单元在线上的安装方向和角度；
f）对采用光学原理测量弧垂的监测单元，应传感器探头的照射角度；
g）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。
h）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）对地安全距离易受影响的区段，主要包括以下类型：
1）整条线路运行负荷大，导线温度较高；
2）高峰负荷线路
3）线路经过山凹或者山的背风面；
4）线路区段档距大，弧垂变化范围大；
5）线路经过交跨区：
如线路跨越道路、电信线路、低压线路、毛竹快速生长区、开山采石区，或线路下方及其附近有新建或改建的建筑物；
6）运行维护中改变了原有的线路基建结构，如移动了杆塔或改变了杆塔的尺寸，以及改变了绝缘子串长度；
7）线路为老旧运行线路，易出现杆塔倾斜、导线松弛、导线易在悬垂线夹内滑动或导线经过长时间运行而拉长等状况；
8）线路导线类型为耐热型。
b）重要的线路或通道,主要包括：
1）重要通道线路；
2）主干联络线；
3）不同时期、不同阶段的具有保电任务的重点线路。
c）曾经发生过故障的线路，对于由于导线温度过高或者导线距离过小，导致故障频发的线路区段应予以重点观测。
d）人工不易达区段，包括人烟稀少区、高山大岭区等人工巡线非常困难的区域。
8.2 调试
a）安装结束后，现场检查监测装置的安装位置和方向，确保符合设备自身安装规范，并作相应记录；
b）撤离安装现场前，应通过短距离现场通信手段或后端数据处理系统，对设备功能进行逐项检查；
c）观察导线弧垂在一天中随负荷和外部气候环境的变化情况。
d）系统安装调试完成后，应提供系统安装调试报告。
8.3 验收
a）弧垂监测单元及系统的验收应遵守“架空输电线路在线监测系统通用技术规范”中验收部分的规定；
b）弧垂监测单元及系统经过三个月试运行期,所有性能指标达到技术规范的要求时,可进行最终验收。
c）从最终验收完成之后的二年为保修期，在保修期内，如果弧垂监测装置或系统发生故障，供货方要调查故障原因并修复直至满足最终验收指标和性能的要求，或者更换整个或部分有缺陷的部件。
附录A（规范性附录）导线弧垂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
监测设备标识
SmartEquip_ID
字符
17Byte
17位设备编码
2
被监测装置标识
Component_ID
字符
17Byte
17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-ddHH:
mm:
ss（字符串）
4
导线弧垂
Conductor_Sag
数字
4Byte
m
精确到小数点后3位
5
导线对地距离
ToGround_Distance
数字
4Byte
m
精确到小数点后3位
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