技术条件书-标的3：《基于数字孪生技术的GIS特高频局放带电测试智能化关键技术研究及装置研发》科技项目（设备试制）.docx

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1、标的3：基于数字孪生技术的GIS特高频局放带电测试智能化关键技术研究及装置研发科技项目（设备试制）技术条件书批准：审核：编制：广东电网有限责任公司珠海供电局二二三年二月目录1. 总则22. 项目概况23. 技术服务目标34. 设计方案45. 装置（工具）技术指标56. 交付物与验收8附表1 ：技术差异表91. 总则1.1. 本卷为标的3:基于数字孪生技术的GIS特高频局放带电测试智能化关键技术研究及装置研发科技项目（设备试制）采购技术条件书。1.2. 本卷所描述的各种功能、性能需求仅供投标方编制投标文件之用。投标方可以提出不同的建议方案，但是建议方案必须满足但不限于本标书所阐述的全部技术功能要

2、求。1.3. 投标方在投标文件中，对本标书应逐项予以说明和答复，同时根据具体情况提出相关的建议，并附详细资料和说明。1.4. 本标书仅描述基本的技术需求，并未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准和技术条文，投标方应根据需求目标提供进一步具体的可满足要求的功能和性能指标。1.5. 投标技术文件要求文字精练、数据准确、表述及图示清晰明确，具有针对性。1.6. 招标方将提供必要的配合工作，协助中标方完成该项目的设备试制工作。1.7. 本项目中标方应参与基于数字孪生技术的GIS特高频局放带电测试智能化关键技术研究及装置研发科技项目设备试制的全过程，包括配合项目的最终验收。1.8. 投标人必须仔

3、细阅读招标文件的全部条款，并作出明确响应。投标文件中带“”号的条款及要求，投标方必须满足，若有一项不满足将可能导致废标。2. 项目概况本项目为基于数字孪生技术的GIS特高频局放带电测试智能化关键技术研究及装置研发科技项目（项目编码：030400KK52220033）设备试制采购项目。2.1项目背景GIS局部放电现场带电测试可检测运行中GIS内部绝缘缺陷，检测的准确、可靠、高效、对于确保GIS安全运行具有重大意义。目前的现场带电测试存在主要问题有：检测难度大、准确性难以保证、检测效率低下。急需开展适应工程现场的GIS特高频局放测试智能化关键技术研究，研发新型装置，以突破现场测试技术及能力瓶颈，尽

4、快提高GIS设备状态感知能力。2.2研究必要性项目将基于数字孪生模型及现场带电测试专家经验，研究人工智能测试技术，开发新一代GIS特高频局放智能化带电测试仪，开展模拟及真实环境下测试校核，达到工程实用化水平。项目拟基于数字孪生技术开展GIS特高频局放现场带电测试智能化关键技术研究及新型装置研发，主要任务包括：1) 针对各主流厂家典型GIS间隔建立数字孪生模型；2) 基于数字孪生模型及现场带电测试专家经验，研究人工智能测试技术，开发GIS特高频局放现场智能测试系统（包含传感器部署向导、放电源智能引导判断、内部放电源智能三维定位模块等）。3) 开发新一代GIS特高频局部放电现场带电测试智能化装置。

5、对于GIS设备特高频局放人工智能检测技术及GIS内部局放源三维空间定位的研究，目前国内外仍然处于空白。研究成果将达到国际领先水平。2.3研究内容包括（1）GIS特高频局放带电测试智能化关键技术研究（2）针对各主流厂家典型GIS间隔开展数字孪生建模（3）传感器部署向导技术研究（4）放电源智能引导判断技术研究（5）内部放电源智能三维定位技术研究（6）新一代智能化带电测试装置研制2.4采购内容依据招标方提供的技术条件书，试制：1套基于数字孪生技术的GIS特高频局放带电测试智能化装置。3. 技术服务目标3.1本项目主要技术服务内容包括以下3个方面：（1） 根据项目课题研究内容开发具有基于数字孪生技术的

6、GIS特高频局放带电测试智能化装置。（2） 根据招标方提供的设备试制技术要求，试制：1套基于数字孪生技术的GIS特高频局放带电测试智能化装置，用于实现对GIS局部放电的智能化带电测试。（3） 根据招标方的具体要求，负责完成装置的现场应用测试和调试。4. 设计方案4.1硬件技术路线为实现对特高频信号脉冲波形的还原，必须实现高速信号采集，采用更高速的模数转换器、更快地CPU和更多的快速内存。装置以ZYNQ 7020嵌入式系统为核心，芯片集成ARM Cortex A9双核心处理器系统和逻辑部分，通过AZ14总线互联。特高频信号采样率200MS/s。信号经检波、模数转换及滤波放大后进行信号分析处理。通

7、讯采用以太网、WIFI、USB接口。FPGA和ARM Cortex A9处理器平台，实现以下4项基础功能模块：FIR有限冲激响应滤波器、脉冲幅值计算、脉冲波形特征提取、脉冲到达时间检定。其中，FIR有限冲激响应滤波器和脉冲到达时间检定将用于后续的抗干扰功能和自动定位功能，而脉冲幅值计算、脉冲波形特征提取将用于放电类型自动诊断功能。4.2软件技术路线1) GIS三维建模实现对各种GIS的典型间隔进行三维建模，建模后GIS间隔模型将以数字孪生模型的形式保存于装置软件中，具备三维展示、空间距离计算、内部传播路径计算的功能。2) 传感器部署向导采用预设模式，针对不同厂家、型号的GIS结构特点，将传感器

8、布置的合理位置预先设置好并与对应的三维模型一同存储在软件数据库中，当测试人员选择了被测GIS的类型后，自动将传感器布置位置展示在三维模型上。3) 外部干扰自动判断当装置检测到疑似局放信号后，软件会启动外部干扰自动判断功能。由于当前各传感器在数字孪生模型上的位置已知，传感器之间的GIS内部衰减和时差也能够通过数字孪生模型计算。4) 放电类型识别分析软件根据采集单元上送的脉冲波形特征，通过预先训练好的人工神经网络进行类型识别。5) 放电源定位时差定位法主要用来定位GIS内部放电源的位置。电磁波在GIS内部传播速度为3108米/秒，在忽略GIS径向尺寸的情况下，如果时差分辨到1ns,则定位精度可达3

9、0cm。上图是时差定位原理图。任意两个传感器之间距离L，读取示波器两个通道信号的时差t，并设信号距较近的传感器的距离为x，则有以下时差定位法信号源计算公式：t=t2t1=L2xcx=Lct2 通过计算，便可精确得出局放源的位置。数字孪生模型预先计算任意两只传感器沿GIS管道的距离。结合装置硬件计算的局放脉冲到达时间差，软件可实时计算出局放源的定位结果，并将结果实时展示在GIS数字孪生模型上。5. 装置（工具）技术指标5.1环境条件5.1.1机械及环境参数(1) 环境温度：-20+50；(2) 环境相对湿度：5100（产品内部，既不应凝露，也不应结冰）；(3) 大气压力：550hPa1060hP

10、a。5.2 功能及参数要求(1) 装置为可充电锂电池供电，连续使用时间不小于6小时。(2) 装置使用网线通信，使用电脑进行控制与数据分析和数据显示。(3) 装置检测原理为特高频局部放电检测，检测通道数不少于6个。(4) 装置检测频带应覆盖300MHz1500MHz，采样率不小于200MS/s。(5) 装置特高频传感器检测频带至少覆盖300MHz1500MHz，在300MHz1500MHz频带内平均有效高度12mm。(6) 装置在GTEM中测试的灵敏度3V/m。(7) 装置应具备长时间稳定运行的能力，在标定源输出50V100V范围内仪器各项功能正常，连续工作4小时不应出现无故关机、死机等现象，连

11、续工作4小时后，其监测到GTEM信号幅值的变化不超过2%。(8) 装置动态范围应不小于60dB，在动态范围内检测结果应能有效反映局部放电强度的变化。(9) 装置在上、下截止频率和中心频率接收的信号幅值应具有较好的准确度和线性度，测量最大允许误差和幅值线性误差应不超过15%。(10) 装置应具备实时检测模式。实时测试模式下，装置将显示和记录特高频信号的三维PRPS图谱、PRPD图谱、脉冲原始波形；实时检测模式具备检测数据录像及回放功能，录像最大时长不小于30分钟。(11) 装置应具备相位同步功能。应支持外接同步、电源同步、无线同步、内同步与智能同步，同步频率范围20300Hz，精度0.01Hz。

12、外接同步接入电压范围1100Vrms；无线同步距离应大于50米；智能同步功能能在设置内同步频率的基础上，在检测到局部放电信号时自动识别被测设备实时电压频率，精度0.1Hz。(12) 装置软件应能够显示GIS数字孪生三维模型，并能够在模型上标注所有传感器的可安装位置。(13) 装置应具备放电源自动定位功能，当连接的任意两个传感器同时检测局部放电源的信号时，在没有人工干预的情况下，仪器和软件可自动计算并同时显示出每个放电源各自的位置，精度可达30cm以内，并将放电源位置直观地显示在GIS数字孪生模型上。当两个传感器之间存在多个局部放电信号时，应能在GIS数字孪生模型上同时显示每个局部放电信号的各自

13、的位置。软件须同时显示定位位置和各传感器的PRPD图谱。用户可以在PRPD图谱中选择一个区域，只显示PRPD图谱被选区域内的信号的定位结果。用户可以在定位结果的显示界面查看任意一个局部放电脉冲的原始波形。(14) 装置应具备外部放电源自动识别功能。当局部放电源来自GIS外部时，应在GIS数字孪生模型上明确表示信号来自GIS外部。(15) 装置应具备传感器部署向导功能，应能在GIS数字孪生模型上标识出各传感器应该安装的位置，并在检测到局部放电信号的情况下根据自动定位结果进一步标识出各传感器应该移动到的位置，以指导测试人员开展现场检测。(16) 装置软件图谱显示功能应具备：a）应能显示局部放电信号

14、的幅值、能量、相位、放电频次、工频频率等基本特征信息及其变化趋势，局部放电信号包括PRPD图谱与PRPS图谱。三维PRPS图谱具备三维转动及缩放显示。c）单次检测具备局部放电脉冲信号的原始波形记录和显示功能。可通过点击PRPD图谱上的点显示该点脉冲的原始波形，波形可缩放显示。d）可同时显示所有同步采集通道在同一时刻下的原始脉冲波形。具备三维脉冲聚类图谱功能，实现局放-噪声信号的分离和多局放源信号的分离。三维脉冲聚类图谱应可缩放、旋转显示。可选择三维脉冲聚类图谱中的某一空间区域，显示该区域内脉冲的PRPD图谱。应能显示选定时间段内的局部放电幅值趋势图、局部放电能量趋势图和局部放电脉冲数势图。(1

15、7) 装置软件检测数据管理功能应具备：a）应能支持测试文件夹的创建和命名，且支持导入图片或PDF文档作为文件夹附件，使在软件中点击文件夹时能够显示图片或PDF内容，作为测试的参考信息。软件对于测试数据文件夹或测试数据文件，应能添加文字备注信息和颜色标注，在软件中实时显示。(18) 装置软件放电类型识别功能可准确判断GIS/GIL内部的自由金属颗粒放电、悬浮电位体放电、沿面放电、绝缘件内部气隙放电、金属尖端等典型放电类型，并可用统计的方式明确给出各种放电类型所发生的概率。识别准确率不低于90%。(19) 装置应具备短时在线监测功能。在线监测模式下能够采集含有原始波形的PRPD图谱和PRPS图谱，

16、以及累积PRPD图谱。能够在不连接电脑的情况下，独立对被测高压设备进行24小时连续监测，并将监测数据保存在仪器内存中。(20) 装置软件具备基于互联网的自动升级功能，软件应能向用户推送新版本升级信息。6. 交付物与验收6.1 成果形式及数量要求（1） 1套基于数字孪生技术的GIS特高频局放带电测试智能化装置。6.2 验收标准（1） 所有功能和技术指标满足本技术条件书的要求。（2） 投标方应负责完成装置的现场安装及调试，并确保装置现场正常运行。（3） 装置通过有资质的第三方检测机构进行试验验证，第三方试验的委托单位必须包含甲方。6.3 进度要求2023年11月前完成设备试制，并出具第三方检测报告；2024年1月前进入现场试用阶段。6.4 其他要求项目形成的论文、专利等知识产权划分方法如下：本合同项下所形成的相关成果（例如：专利、软件著作权等知识产权的申请权利）归甲方独有。供应商应按“货物”品类，对本项目采购标的物开具“增值税专用发票”。产品质保期为3年，保质期内配件或设备损坏，由投标方负责免费修理或更换。超过保质期有配件或设备损坏，投标方有优先提供配件和修理的义务。附表1 ：技术差异表投标者应将所提供设备的所有技术性能差异如实填写在下面空栏里。序号项目标书所要求的技术性能和技术参数投标者所提供设备的技术性能和技术参数备注其它资料