技术条件书-标的6:基于物联网架构的变电站全域资产智慧运维技术研究与应用-课题1:基于物联网架构的变电站状态感知技术研究及应用》科技项目(设备试制).doc
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1、标的6:基于物联网架构的变电站全域资产智慧运维技术研究与应用-课题1:基于物联网架构的变电站状态感知技术研究及应用科技项目(设备试制)采购技术条件书广东电网有限责任公司珠海供电局二二二年一月目录1. 总则22. 项目概况23. 技术服务目标44. 设计方案44.1基于间隔层具备边缘计算能力的智能网关机研究44.2 开关柜、隔离刀闸传感装置研究75. 装置(工具)技术指标95.1 环境条件105.2 装置电源105.3 硬件接口115.4 硬件性能115.5 通信协议115.6 基于间隔层具备边缘计算能力的智能网关机125.7 开关柜、GIS隔离刀闸综合传感装置135.8 开关柜综合传感装置14
2、6. 交付物与验收12附表1 :技术差异表131. 总则1.1. 本卷为:标的6-基于物联网架构的变电站全域资产智慧运维技术研究与应用-课题1:基于物联网架构的变电站状态感知技术研究及应用科技项目(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
3、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物联网架构的变电站全域资产智慧运维技术研究与应用-课题1:基于物联网架构的变电站状态感知技术研究及应用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物联网架构的变电站全域资产智慧运维技术研
4、究与应用-课题1:基于物联网架构的变电站状态感知技术研究及应用科技项目(项目编码:030400KK52190112(GDKJXM20198088)设备试制采购项目。2.1项目背景随着社会经济水平和科学技术的发展,以及物联网技术的应用,传感器产业成为世界各国在高新技术发展中争夺的一个重要领域。近年来我国传感器产业快速增长,应用模式也日渐成熟。但由于产业档次偏低、技术创新能力较差,国内传感器产业呈现低端过剩、中高端被国外垄断的市场格局。传感器技术发展滞后已掣肘国内战略性新兴产业的顺利推进。以电力物联网为例,在感知层、传输层和应用层三个领域,传输层和应用层主要利用计算机、通信以及互联网技术,技术路径
5、比较成熟。而由传感器系统构成的感知层,主要为物联网采集信息与数据,是物联网的基础。可以说传感器产业发展的快慢决定物联网产业的发展。随着电子技术、互联网技术的不断发展,也给智能感知设备和相关系统带来一场革命。对电力设备的状态分析和在线监测技术的研究已有三十多年的历史,现已实施在线监测状态检修的电力设备主要有主GIS隔离刀闸姿态、断路器及GIS、互感器、电容型设备及金属氧化物避雷器(MOA)等。作为电力系统中使用量最大、应用范围最广之一的高压开关设备-隔离开关的在线监测技术研究和应用较少。然而,由于隔离开关在户外,运行条件恶劣,大部分组件基本裸露,容易出现各种潜在缺陷,导致出现机械或电气方面的故障
6、,现已成为电力系统安全运行的短板,因此,急需开展隔离开关在线监测技术的应用。目前,国内外关于隔离开关在线监测相关研究较少,尤其是在隔离开关在线监测技术的系统性和稳定性等方面仍有较大提升空间。对于110kV及以上高压隔离开关的相关操作,目前的常规做法是,除了要在后台确认分、合指示变化,还需到现场观察主触头的动作情况以检查分合是否到位。同时在电力物联应用中,对变电站全景范围的设备、环境、运行等全感知信息汇分类、汇总、相关设备的工作机理进行研究,从原理上识别各设备的感知工作状态特征量,需要研制研发基于站控层的智能网关机,实现对各类终端(电站内传统二次设备)及各类传感器的数据采集和就地控制,适配各类电
7、站及设备、传感器应用场景需求,并具备边缘计算和区域自治能力,实现变电站感知资产信息、数据的全面开放和共享,全面解决物联网数据处理能力、通讯安全性和私密性等相关问题。珠海供电局通过基于物联网架构的变电站状态感知技术研究及应用课题的研究,开展基于间隔层具备边缘计算能力的智能网关机的研究以及GIS隔离刀闸姿态、户外隔离开关道闸姿态传感器的研究,旨在为电网智能运行提供技术支撑,实现供电可靠性关键技术的智能化升级,使南方电网公司在供电可靠性与电能质量管理上保持国际领先地位。2.2研究必要性通过开展基于姿态传感技术的高压开关运行轨迹研究,完成高压开关设备分合闸位置姿态传感监测系统研制,开展基于多路传感技术
8、和通讯智慧汇聚技术实现开关柜、GIS隔离刀闸姿态设备全景传感监测系统,提高运维人员对高压开关设备实时运行状态的掌控能力,提高工作效率。海量设备泛在接入应用需求的发展催生了边缘式大数据处理模式,即边缘计算模型,其能在网络边缘设备上增加执行任务计算和数据分析的处理能力,将原有云计算模型的部分或全部计算任务迁移到网络边缘设备上,降低云计算中心的计算负载,减缓带宽的压力,提高海量数据的处理效率。因此需要通过开发基于间隔层具备边缘计算能力的智能网关机,根据业务需求搭载不同的应用软件,实现对各类终端(电站内传统二次设备)及各类传感器的数据采集和就地控制,适配各类电站及设备、传感器应用场景需求,并具备边缘计
9、算和区域自治能力。2.3研究内容包括(1)开展低成本、高可靠、便于安装运维、即插即用的新型小微传感器的应用研究(2) 研制变电站户外隔离开关、GIS隔离开关、高压开关柜装置(3)研究变电站全域资产物联网安全通讯及组网技术(4)研究传感器即插即用技术,实现传感终端免维护接入(5)研制变电站具备边缘计算能力物联网智能网关(6)开展基于物联网技术的变电站设备、辅助设施、环境全感知工程示范2.4 采购内容依据招标方提供的技术条件书,试制:2套基于间隔层具备边缘计算能力的智能网关机(工程样机);5套开关柜综合传感装置、5套隔离刀闸姿态传感装置装置(工程样机)。3. 技术服务目标3.1本项目主要技术服务内
10、容包括以下2个方面:(1) 根据项目课题研究内容开发基于间隔层具备边缘计算能力的智能网关机以及开关柜、隔离刀闸姿态传感装置。(2) 根据招标方提供的设备试制技术要求,试制:2套基于间隔层具备边缘计算能力的智能网关机(工程样机);5套开关柜综合传感装置、3套GIS隔离刀闸姿态传感装置及2套户外隔离刀闸姿态传感器装置(工程样机)。(3) 根据招标方的具体要求,负责完成设备的调试。4. 设计方案4.1基于间隔层具备边缘计算能力的智能网关机研究 基于变电站成熟的通讯管理机硬件、软件技术,融合最新的计算机硬件、通讯、安全、网络、软件技术,根据本项目实际研究目标,开发变电站间隔层具备边缘计算能力物联网智能
11、网关;硬件设计采用积木式模块化结构,整体一体化有机融合。设备整体采用国产化化的CPU设计,基于安全操作系统,软件采用一体化设计思想,采用基于支持容器技术的操作系统,根据业务需求搭载不同的应用软件,实现对各类终端(电站内传统二次设备)及各类传感器的数据采集和就地控制,适配各类电站及设备、传感器应用场景需求,并具备边缘计算和区域自治能力。硬件设计:(1) 国产化CPU;(2) 具备常规保护测控装置接入接口;(3) 具备智能传感器接入接口;(4) 具备Lora、4G/5G无线接口;软件结构设计如下:(1) 设备监视实现边缘物联代理自身监视,包括对边缘物联代理设备自身的CPU、内存、磁盘、操作系统版本
12、等信息的采集;对设备运行过程中CPU 负载、内存使用、磁盘(存储介质)使用、电源、通信状态、通信模块管理、CPU 温度、掉电告警等信息的采集;对设备下联拓扑信息的采集;对用户登录、操作信息、运行状态、移动存储设备接入、异常网络访问等事件信息的采集;对触发性事件信息的采集和周期性上送的状态类信息的采集。(2)系统管理支持边缘物联代理的数据通道建立、远程运维等功能。在设备初始上电时应具有在线提交证书请求的功能,在证书返回后,能够根据签发的证书与物联管理中心建立VPN 隧道,进行数据通信;在保证安全可靠的前提下,应具有远程在线升级系统和业务应用的能力;具有本地维护接口,可通过本地维护接口对设备进行系
13、统升级、软件升级和参数设置等操作。(3)子设备状态管理支持对子设备类型、属性的增删改查;支持终端设备在线/离线状态管理服务,实现子设备信息动态管理、维护;实时监测连接情况,并对连接异常断开或其他连接异常情况进行定位、记录、告警,将子设备的状态信息实时或周期性上送到物联管理中心;(4)子设备接入管理实现对子设备的增删改查,支持合法的业务终端及各类传感器接入,通过身份权限认证对终端身份编码进行鉴权、登记、准入等,实现端到端连接的身份识别管理,保障接入设备连接安全,对非法终端进行记录并上报物联管理中心;(5)子设备远程运维管理新增和下发设备软件包,并支持设备软件版本回退与查询,可生成设备软件操作日志
14、上报物联管理中心,支持远程更新设备的能力和终端的恢复升级能力。(6)子设备配置管理可配置子设备的IP 地址、接入端口等信息,支持对配置数据的查询、同步、撤销、下发、回退、并可生成配置数据提交记录上报物联管理中心,支持接入设备配置信息的统计分析,支持通过软件定义的方式实现设备部署和配置功能;支持根据物联管理(7)中心下发的控制命令对子设备进行控制;故障管理,可实时显示故障信息,并可与故障探测与定位功能模块联动,将故障分析处理方式与结果上报物联管理中心。(8)AI智能视频分析技术接入各种摄像机以及DVR、DVS及流媒体服务器等各种视频设备,并且通过智能化图像识别处理技术,对刀闸分合状态进行识别并主
15、动预警,通过实时分析,将报警信息传导综合监控平台及客户端。具体来讲,智能视频分析系统通过摄像机实时“发现敌情”并“看到”视野中的监视目标,同时通过自身的智能化识别算法判断出这些被监视目标的行为是否存在安全威胁,对已经出现或将要出现的威胁,及时向综合监控平台或后台管理人员通过声音、视频等类型发出报警。 4.2 开关柜、隔离刀闸传感装置研究4.2.1 开关柜综合传感装置研究开关柜综合传感装置实现开关柜内保护、测量、传感信息融合一体的综合装置实现的技术可行性,深化分析干扰、故障、维护、可靠性的问题,同时研究多功能融合存在的相关问题,如:主辅设备监控、管理、隔离问题等,需统一分析确定。开关柜以配电室为
16、整体,每个开关独立安装测温传感器和视频监控,整个配电室结合微机测控、环境温湿度等通过汇聚节点组网,通过安全接入网关和正反向隔离装置接入专区数据网。开关柜综合传感及监测装置是利用数字技术和软件技术,将保护、监视、控制、测量、接地刀与活门视频监视、断路器触头或母排关键部分温度测量、环境温湿度测量与通信集于一身,在相同的硬件环境下,可实现多种功能:1、基本保护功能:有方向或无方向的过流和接地故障保护;低周减载保护;自动重合闸功能(后加速);零序电压、过电压和低电压保护;断路器失灵保护;电流速断、限时速断及反时限过流保护。2、控制功能:保护跳闸、合闸,远方、就地控制,各种信号控制及控制对象的显示等;增
17、加对开关柜内部主要器件的自动化控制范围,及实现主断路器手车和接地开关的远程自动控制。3、测量电气功能:可测量相电流、相间和相对地电压、零序电压和电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数和电能等。4、通信功能:支持IEC870-5-(103)、DLT/860(IEC61850)等; 5、监视功能:断路器状态监视、跳、合闸回路监视和本机运行自检。6、故障记录和录波功能:可记录故障类型、发生时间及故障量较大/较小值,也可对故障波形进行记录。7、在线监测功能:可以对柜内母线联结处温度及接地开关位置、活门视频进行在线监视。8、丰富的显示内容:能显示断路器的总体运行状态;能显示断路器的电参量、机械参量和温
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