基于物联网通信的输电线路运行状态综合监测技术开发研究

基于物联网通信的输电线路运行状态综合监测技术开发研究招标技术文件批准审核编制云南电网公司1、概述11总的要求本规范书提出电网公司以下简称甲方对“基于物联网通信的输电线路运行状态综合监测技术开发研究”研究项目的主要技术服务要求。“基于物联网通信的输电线路运行状态综合监测技术开发研究”项目承担方深圳迪生达科技有限公司，以下简称乙方）应根据本文件中的相关说明和要求，提出技术建议、技术方案，实施细节等。乙方在技术应答书中，对本技术规范书中所提各项要求能否实现与满足，应逐项逐条予以说明和答复，要求明确满足的程度，并做出具体、详细的说明。12服务要求（1）要求本项目所有软、硬件设备保修期为原厂三年，三年内软件/特征库升级，投标人应作出承诺保证。在三年的质保期内，设备损坏须更换新的，更换损坏设备时须先提供新设备到现场安装调试后，再把旧设备拆下退回。（2）项目开发需提供三年的现场开发和维护。13项目内容本研究课题计划挑选合适的220KV或500KV架空输电线路，逐级安装基于物联网通信的输电线路运行状态综合监测装置，采用神经元网络架构及多传感器信息集成技术，集雷击监测、工频闪络监测、杆塔倾斜监测、杆塔振动监测及杆塔微环境监测于一体；基于物联网通信的前端监测装置逐级安装在输电线路杆塔上，后台监控系统安装在变电站内，前端监测装置实时监测到的雷击故障、工频闪络故障、杆塔倾斜故障、杆塔振动故障数据传输到后台监控系统，以实现快速准确的故障定位、预警和分析功能。具体要求完成如下内容1、研究物联网通信在输电线路监测设备野外通信的可行性和可靠性2、研究地震、雷击、滑坡、脱冰等自然因素对杆塔的影响及防护3、研究计及线路工频预电压影响的输电线路雷击精确定位及防雷策略4、研究杆塔直接落雷次数对杆塔闪络的影响规律5、研究多传感集成技术在输电线路监测的应用，以及多传感技术在强击干扰条件下的有效集成策略6、研究雷击及工频闪络故障的精确定位技术14预期目标及创新点1在国内首次提出统计杆塔直接落雷次数作为雷击监测的必要手段，并能记录雷击电流的大小和极性。要求提供实现的方法。2在国内首次同时记录雷电流和工频闪络波形，并绘制在一个图形上，通过波形模式判别故障发生和故障类别，避免以往阀值判断带来的误差。要求提供实现的方法。3在国内首次提出能同时定位雷击及工频闪络故障，定位精度到具体故障杆塔。要求提供实现的方法。4在国内首次提出实时记录环境温湿度并与杆塔闪络故障波形同时传回来，便于故障分析。要求提供实现的方法。5在国内首次提出杆塔倾角安装时的角度误差能自动清零，避免安装造成的测量误差。同时在杆塔倾角变化过程中能自动适应角度的变化，自动调整倾角定值。要求提供实现的方法。6在国内首次提出记录杆塔7级以上地震造成的振动或等强度的振动。要求提供实现的方法。7能上报装置电池电压、装置内部温度和网络通信故障等完善的自诊断技术。要求提供实现的方法。8要求装置内部有调温功能，以满足传感器精度要求和电池充电要求。要求提供实现的方法。9要求物联网通信的方式，前端装置既是监测单元也是通信节点，通过装置之间的无线组网进行数据传输。要求提供实现的方法。10为完善电网公司输电线路运行状态综合监测工作管理规范、电网公司输电线路运行状态综合监测工作技术规范做准备，将杆塔故障的判断方法写入规范，为输电线路的状态检修增加新的内容。15最终成果1成果级别、数量计及线路工频预电压影响的输电线路雷击精确定位及防雷策略研究的监测系统。2项目最终形成的标准（级别、数量）形成研究报告1份。3项目形成的论文（级别、数量、时间）论文1篇4项目形成的专利（级别、数量、时间）申请专利1项5项目建设过程中的人才培养说明培养3名技术人员，全面掌握系统的使用与维护。6提交电网科技验收资料一套并通过专家验收。16主要技术经济指标161杆塔雷击及工频接地电流监测技术指标能准确检测和判别杆塔绝缘子因雷击、非雷击（雾闪、污闪以及风偏）等所造成的杆塔工频接地故障并引导工作人员迅速到达故障位置，并对故障时的温湿度进行监测记录。要求把雷击和工频闪络在一个坐标图上显示出来，考虑到观测方便，雷击波形可以压缩。故障电流检测范围200A5000A；雷击电流监测范围5000A200000A；定位误差不超出一基杆塔。传感器各引出线长度不超过30CM。162杆塔周围微环境监测技术指标温度监测范围4085；湿度监测范围095；传感器各引出线长度不超过30CM。163杆塔基础倾斜监测技术指标能实时监测输电线路杆塔及基础的角度，当杆塔倾斜角度出现异常时，系统能够通过网络及时将预/告警信息发送给监控中心，提醒线路运行负责人对线路运行状况予以关注并采取相应处置措施。杆塔倾斜故障监测通过监测杆塔倾角的变差，能发现并报警杆塔倾斜故障；倾角测量误差01；倾角测量分辨率001；XY轴倾角检测范围0360度；倾角测量不受安装初始角度的影响；定位误差不超出一基杆塔。传感器各引出线长度不超过30CM。164杆塔振动监测技术指标能对杆塔振动的最大加速度和振动持续时间进行实时监测，能够反映人为盗割塔材和自然环境（融冰、风振、地震、基础滑坡等）导致的振动，当杆塔振动出现异常时，系统能够通过网络及时将预/告警信息发送给监控中心，提醒线路运行负责人对线路运行状况予以关注并采取相应处置措施。加速度测量XYZ三轴加速度测量；加速度测量范围2G；定位误差不超出一基杆塔。传感器各引出线长度不超过30CM。165前端装置电源技术指标硅光电池可充电锂电池供电；无光条件下，装置运行时间不小于30天。传感器各引出线长度不超过30CM。166前端物联网通讯技术指标单机通信距离2000M；支持在个别网络节点损坏后的网络自动重建，避免影响整个系统的通信。167前端装置整机参数平均工作电流70KV/M；工作温度4085；整机寿命10年；库房存放待机时间3年，电池不能有损坏。传感器各引出线长度不超过30CM。168通信网络及综合分析系统本系统前端监测装置要求采用物联网方式通信逐级安装在杆塔上，既是传感器又是通信节点，通过无线组网方式传回变电站；无线通讯管理机固定安装在变电站内，是故障监测装置和故障定位管理软件之间的通讯中介，以无线通讯方式与末级杆塔上安装的故障监测装置联系，并通过内置无线MODEM或网卡与故障定位后台管理软件相连，实现故障监测装置数据信息的上传和故障定位管理软件命令的下达。故障定位后台管理系统由服务器等网络硬件设备和应用软件两部分组成。服务器等硬件设备根据供电企业通信和计算机信息网络状况可设置于任何位置，与无线通讯管理机联入同一计算机信息网络中。服务器上运行的相关应用软件系统，主要是对日常所测的数据进行统计分析、数据库的管理、维护，并提供网络查询分析平台，用户可在此平台上对故障监测装置进行远程操作。应用软件主要包括数据库软件、无线通讯管理机通信软件、WEB平台软件三部分。17完成时间1在合同签订后1个月内完成设备的安装调试和验收。2试运行6个月后完成验收资料的编写及电网组织的专家验收。18文件解释权甲方在任何时候保留和拥有对本文件的解释权。2、项目描述21阐述开展本项目研究的目的和意义，内容如下1）描述与项目研究内容紧密相关的公司实际生产力水平和今后的发展方向；2）阐述项目成果对该现状和技术发展的作用；3）分析成果应用和推广的途径；4）分析成果推广后的直接和间接效益。技术应答时需要详细应答上述内容22阐述开展开展本项目研究的背景，内容如下1）介绍国内外研究水平的现状和发展趋势；2）介绍国外研究机构对本项目的研究情况；3）介绍国内研究机构对本项目的研究情况。4）介绍项目研究的技术关键与难点。5）介绍项目的分工与计划进度安排技术应答时需要详细应答上述内容3、项目研究内容、技术路线与实施方案（1）研究其故障定位包括普通工频闪络、故障性雷击闪络和杆塔倾斜、振动四种类型的故障定位的准确性和可靠性。技术应答时需详细论述实现的方法。（2）研究记录每个杆塔所遭受的雷击次数，为安装线路防雷设施的选择和评估提供依据。技术应答时需详细论述实现的方法。（3）研究通过其记录到的故障信息把雷击造成的闪络与非雷击（污秽、过电压造成的）闪络区分开来，明确故障的成因，以便于针对不同情况采取相应的维修或预防措施。技术应答时需详细论述实现的方法。（4）研究杆塔倾斜、振动进行监测，预防倒塔事故的发生。技术应答时需详细论述实现的方法。（5）研究计及线路工频预电压影响的输电线路雷击精确定位及防雷策略技术应答时需详细论述实现的方法。4、需要解决的技术难点（1）非接触电流检测技术，解决了高压电网一般测量手段对对电网绝缘性能可能带来的损害。技术应答时需详细论述实现的方法。（2）先进的太阳能供电技术，解决了高压电网野外供电的难题。技术应答时需详细论述实现的方法。（3）超低功耗的物联网通信技术，既减少了电源的负担，又降低了成本，使得该长品的推广得以实现。技术应答时需详细论述实现的方法。（4）把雷击和工频闪络画在一个波形图上，解决了变电站内故障记录设备无法记录雷击的难题。技术应答时需详细论述实现的方法。5项目研究拟采用的技术路线的详细说明（1）系统结构系统主要由故障监测前端装置、通讯管理机、服务器和故障定位管理软件组成，远程计算机通过广域网和系统连接。本系统采用物联网组网方式，故障监测前端装置的监控数据通过故障监测前端装置本身自带的传输方式级联到变电站的服务器中，服务器建立相应的运行数据库，通过WEB方式实现网络上的集中监控、文件传输、资源共享、数据库查询等多种功能。不能采用运行费用比较高的GPRS/GSM等类似的通信方式。系统支持BS结构远程数据访问功能，即通过内部网络，经授权用户可在异地使用IE浏览器远程访问数据库，并在IE浏览器中查询及管理。技术应答时需附结构原理图说明上述内容。（2）通信原理本科技项目要求符合物联网通信的方式，装置既是监测单元也是通信节点，通过装置之间的无线组网把数据传回变电站，不能采用运行费用比较高的GPRS/GSM等类似的通信方式。技术应答时需附结构原理图说明上述内容。（3）后台分析功能后台分析部分需具备如下功能1）处理服务器和无线通讯管理机的通信，以获取无线通讯管理机数据更新数据库，或者下达控制故障监测装置的命令。2）能够实现用户管理数据的管理。3）能够实现杆塔的线路编号及电力杆塔编号管理。3）能够实现设备历史数据库检索。4）能够实现故障数据查询。5）能够实现定时任务的管理。（4）具体实施方案技术应答时需要提出计及线路工频预电压影响的输