能源控制器(专变)回路巡检及负荷辨识组合模组通用技术规范.docx
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1、能源控制器(专变)回路巡检及负荷辨识组合模组通用技术规范国家电网有限公司二二二年一月 本规范对应的专用技术规范目录序号名 称1能源控制器回路巡检及负荷辨识组合模组专用技术规范目 录1. 总则51. 软件架构52. 结构62.1 一般要求62.2 外壳及其防护性能62.3 状态指示62.4 金属部分的防腐蚀63. 技术要求73.1 气候环境条件73.2 工作电源83.3 接口要求83.4 功率消耗93.5 兼容性要求93.6 模组主要性能指标93.7 系统及软件要求93.8 功能要求103.9 可靠性要求133.10 绝缘性能133.11 电磁兼容性要求133.12 安全要求144. 试验要求1
2、44.1 结构试验144.2 气候影响试验144.3 功耗测试154.4 兼容性试验154.5 功能测试154.6 绝缘性能174.7 电磁兼容性试验174.8 协议一致性检验194.9 检验报告195. 技术服务、设计联络、工厂检验和监造195.1 技术服务195.2 现场安装调试相关要求195.3 出厂测试数据205.4 设计联络会205.5 工厂检验和监造20附 录 A (规范性附录) 模组外观尺寸21附 录 B (规范性附录) 功能模块接口22附 录 C (规范性附录) 模组上电流程27附 录 D (规范性附录) 负荷辨识的计算配置参数格式28附 录 E (规范性附录) 非介入式负荷辨
3、识模组协议扩展28附 录 F (资料性附录) 设备属性分类33附 录 G (规范性附录) 负荷辨识准确度计算及评价方法34G.1 负荷辨识准确度计算方法34G.2 负荷辨识准确度评价方法36附 录 H (规范性附录) 负荷辨识准确度测试方法37H.1 负荷辨识准确度试验要求37H.2 负荷辨识能力测试实验方法37附 录 I (资料性附录) 负荷运行工况的模拟量录制采样与负荷工况设计规范38I.1 负荷运行工况模拟量录制采样说明38I.2 负荷工况设计要求38I.3 模拟量录制采集要求38附 录 J (资料性附录) 非介入式负荷辨识检测标准库39J.1 非介入式负荷辨识检测标准库特性描述39J.
4、2 非介入式负荷辨识检测标准库标注39J.3 非介入式负荷辨识检测标准库的来源39附 录 K (资料性附录) 试验项目明细表401. 总则1.1本技术规范适用于国家电网公司有限系统(以下简称“公司系统”)能源控制器(专变)回路巡检及负荷辨识组合模组的招标采购,它包括结构、工作环境、基本传输特性、电气安全以及电磁兼容性等技术要求、验收要求以及供货、质保、售后服务等要求。1.2 本技术规范提出的是最低限度的技术要求。凡本技术规范中未规定,但在相关国家标准、电力行业标准或IEC 标准中有规定的规范条文,投标人应按相应标准的条文进行设备设计、制造、试验和安装。1.3 如果投标人没有以书面形式对本技术规
5、范的条文提出异议,则招标人认为投标人提供的设备完全符合本技术规范。如有异议,都应在投标书中以“投标人技术偏差表”为标题的专门章节中加以详细描述。1.4 本技术规范所建议使用的标准如与投标人所执行的标准不一致,投标人应按更严格标准的条文执行或按双方商定的标准执行。1.5 本技术规范经招标、投标双方确认后作为订货合同的技术附件,与合同正文具有同等的法律效力。1.6本技术规范主要的技术依据为以下规范,这些规范的内容与本技术规范具有同等法律效力(若有不一致之处,以招标文件技术规范为准),投标产品应满足下述规范的要求:表1 引用的标准标准号标准名称Q/GDW XXXXX能源控制器(专变)技术规范1. 软
6、件架构模组软件架构组成见图1,分系统层和应用层,系统层包括统一嵌入式操作系统、硬件驱动、系统接口层,操作系统通过系统接口层为应用层提供系统调用接口和硬件设备访问接口;应用层主要是负荷辨识软件,负荷辨识软件主要有基础模块和业务模块两大功能模块。基础模块主要包含数据采集模块、设备管理模块、日志模块和特征计算和存储模块,业务模块包含协议模块和算法模块,业务模块是通过动态链接库的方式动态加载到负荷辨识软件中。图1 模组软件架构2. 结构2.1 一般要求回路巡检及负荷辨识组合模组(以下简称“模组”)的尺寸和接口应符合附录A的要求。2.1.1 模组尺寸模组的尺寸为:118.5 mm(高)29.8 mm(宽
7、)39 mm(厚)。2.1.2 模组颜色模组外壳颜色卡号:PANTONE Cool Gray 1U。2.2 外壳及其防护性能模组应满足:a) 外壳应使用绝缘、阻燃、防紫外线的PC+(102)% GF材料,不应使用回收材料;b) 外壳表面加细磨砂纹,应耐腐蚀、抗老化、有足够的强度,模组安装在能源控制器上,整体防护性能应符合能源控制器技术规范的要求;c) 非金属外壳及端子应符合GB/T5169.11-2017的阻燃性能要求,试验温度为750,试验时间为30s;d) 外壳的导光柱,应采用透明度好、阻燃、防紫外线的聚碳酸酯(PC)材料(不允许使用回收材料),导光柱与模组应无缝紧密结合;e) 外壳不应有
8、明显的凹凸痕、划伤、裂缝和毛刺;f) 模组标识信息激光刻印于外壳表面,应清晰、耐久。2.3 状态指示模组状态指示灯如图2,指示灯含义如下。图2 模组状态指示灯运行灯模组运行指示灯。绿灯,上电常亮,模组以1秒的频率闪烁表示模组与终端之间通信正常。通信灯模组通信指示灯。红绿双色,红灯闪烁表示模组与外部通信时接收到通信数据,绿灯闪烁表示模组发送数据,无通信功能时处于熄灭状态。2.4 金属部分的防腐蚀在正常运行条件下可能受到腐蚀或可能生锈的金属部分,应有防锈、防腐的涂层或镀层。3. 技术要求3.1 气候环境条件3.1.1 温度范围功能模组正常运行的气候环境条件见表2。表2 气候环境条件分类级别空气温度
9、湿度范围最大变化率a/h相对湿度b%最大绝对湿度g/m3C1-5+450.5 59529C2-25+550.5 10100C3-40+70135CX-45+70a 温度变化率应取 5 min 时间内平均值。b 相对湿度应包括凝露。3.1.2 电气间隙和爬电距离裸露的带电部分对地和对其它带电部分之间,应具有表3规定的最小电气间隙和爬电距离。对于工作在海拔高度2000m以上的终端的电气间隙应按GB/T 16935.12008的规定进行修正。表3 最小电气间隙和爬电距离额定电压V电气间隙mm爬电距离mmUn2511.525Un602260Un25034250Un380453.1.3 机械影响模组设备
10、应能承受正常运行及常规运输条件下的机械振动和冲击而不造成失效和损坏。机械振动强度要求:a) 频率范围:10 Hz150 Hz;b) 位移幅值:0.075 mm(频率60 Hz);c) 加速度幅值:10 m/s2(频率60 Hz)。3.1.4 热插拔模组应具备热插拔功能,功能模组热插拔时不应损坏。3.1.5 温升要求在额定工作条件下,电路和绝缘体不应达到可能影响模组正常工作的温度。外表面的温升在环境温度为40时应不超过25K。3.2 工作电源模组工作电源由能源控制器本体提供,电压应满足(50.5)V。3.3 接口要求模组与能源控制器本体通信接口包括上行通信接口和计量数据传输接口。模组上行通信接口
11、应采用23双排排针作为连接件,接口定义如图3,定义说明如表4。图3 上行通信接口定义(俯视图)表4 上行通信接口定义说明引脚编号信号类别信号名称信号方向(针对模组)说 明1电源VCC输入终端本体提供直流电源,输出范围为5V0.5V,纹波100mV,供电接口稳态输出不小于800mA,瞬态带载 1.2A(40ms)2电源VCC输入3电源地GND输出电源地输入,要求对应管脚的插针比其它管脚长0.5mm0.7mm4电源地GND输出电源地输入,要求对应管脚的插针比其它管脚长0.5mm0.7mm5信号USB_D+输入输出USB 信号 D+6信号USB_D-输入输出USB 信号 D-模组计量数据传输接口采用
12、27(间距2.54mm)双排插针作为连接件,接口定义如图4所示,接口定义说明见表5。图4 计量数据传输接口定义(俯视图)表5 计量数据传输接口定义说明模组对应引脚编号信号类别信号名称信号方向(针对模组)说 明1信号SPI_0_CLK输出扩展接口SPI时钟信号(模组为主设备,3.3V电平)2信号SPI_0_MOSI输出扩展接口SPI数据发送(模组为主设备,3.3V电平)3信号SPI_0_MISO输入扩展接口SPI数据接收(模组为主设备,3.3V电平)4信号SPI_0_CS0输出扩展接口SPI片选信号0(模组为主设备,3.3V电平)5信号SPI_0_CS1输出扩展接口SPI片选信号1(模组为主设备
13、,3.3V电平)6信号SPI_0_CS2输出扩展接口SPI片选信号2(模组为主设备,3.3V电平)7信号SPI_1_CS输入扩展接口SPI片选信号(模组为从设备,3.3V电平)8信号SPI_1_CLK输入扩展接口SPI时钟信号(模组为从设备,3.3V电平)9信号SPI_1_MOSI输入扩展接口SPI数据接收(模组为从设备,3.3V电平)10信号SPI_1_MISO输出扩展接口SPI数据发送(模组为从设备,3.3V电平)11信号地GND输出信号地输出,要求对应管脚的插针比其它管脚长0.5mm12信号地GND输出信号地输出,要求对应管脚的插针比其它管脚长0.5mm13信号CT_PW_EN输出模组通
14、知主控控制组合互感器电源(3.3V电平)推挽输出,高电平开启供电,低电平关闭供电14信号地GND输出信号地输出,要求对应管脚的插针比其它管脚长0.5mm3.4 功率消耗静态功耗应不大于1W,动态功耗应不大于2W。3.5 兼容性要求模组与能源控制器匹配,满足功能、通信和互换等兼容性要求。3.6 模组主要性能指标CPU主频不低于800MHz,内存不低于512MB,数据存储器不低于8GB。3.7 系统及软件要求3.7.1 统一嵌入式操作系统对嵌入式操作系统的具体要求如下:a) 与上层应用软件、底层硬件解耦,兼容各类APP和硬件接入;b) 系统占用存储空间不超过于1.5GB;c) 具备进程管理、内存管
15、理、文件系统、设备管理等功能;d) 支持本地查询模组设备硬件信息,至少包括设备名称、硬件版本信息、内存信息、存储信息;e) 支持本地/远程查询模组设备软件信息,至少包括应用软件版本信息;f) 应能提供统一的系统调用接口;g) 支持日志管理功能,并对日志文件进行统一管理。 日志应至少包括用于监测设备的运行状态的系统日志、用于记录用户所执行的所有操作记录的操作日志和记录用户登录、注销等活动的安全日志,日志记录不可篡改,支持采用循环记录方式自动定期清理过期日志; 应支持查询日志的详细内容,查看备份的日志时不能影响当前的日志记录; 日志存储时间至少为7天。3.7.2 应用软件应采用应用软件实现模组的基
16、本功能和业务功能,基础模块主要包含数据采集模块、设备管理模块、日志模块和特征计算和存储模块,业务模块包含协议模块和算法模块,具体要求如下:a) 协议模块和算法模块符合应用软件安全技术要求;b) 与硬件解耦,支持独立开发,支持相同功能模块互换;c) 协议模块和算法模块采用动态链接库的形式动态加载到应用程序;d) 协议模块和算法模块接口参考附录B;e) 支持查询应用软件信息,包括应用软件版本等信息;f) 支持应用软件异常日志记录功能,包括应用软件重启、协议模块和算法模块加载异常日志;g) 支持应用软件本地升级和远程升级。升级过程中支持断点续传。3.8 功能要求3.8.1 功能配置表6 功能配置项序
17、号功能项功能说明1通信功能负荷辨识模组应具备与能源控制器(专变)通信的功能,以异动事件及启停事件的方式主动上报非介入式负荷辨识数据信息,支持算法参数及辨识场景参数配置功能。2特征计算功能负荷辨识模组应具备计算分相电压幅值、电流有效值、2-31次整次谐波等特征数据功能。3负荷辨识功能负荷辨识模组应具备目标负荷运行状态变化辨识、运行周期辨识、设备属性辨识、设备名称辨识、分项电量计算能力。4云边协同功能负荷辨识模组应具备云边协同功能,将未知类设备关键特征上传到云侧进行辅助辨识,得到未知类设备的参数,并支持对负荷辨识模组内算法参数进行更新。5软件标识功能负荷辨识模组应具备唯一性软件标识功能,支持在线读
18、取。6模块验证功能负荷辨识模组应具备对算法模块和协议模块进行合法性验证功能。7时钟校时功能负荷辨识模组应具备时钟校时功能,能够接受管理模组的时钟设置。8数据存储功能负荷辨识模组应具备数据存储功能,能够存储三相电压幅值、电流有效值、2-31次整次谐波等特征数据。9日志记录功能负荷辨识模组应具备日志记录功能,能够记录模组软件升级相关信息。10软件升级功能负荷辨识模组应具备接收主站软件升级的功能。3.8.2 通信要求模组与能源控制器的通信,采用DL/T 698.45,模组与能源控制器的上电交互流程见附录C,模组的配置参数见附录D,协议扩展见附录E。3.8.3 特征计算模组根据采样信息进行特征数据计算
19、,应具备电流、功率因数、整次谐波相角及幅值、间谐波幅值等特征数据的计算要求,不少于表7中14类特征数据的计算。表7 特征数据列表序号特征类别特征项1电流类各相电流有效值2电流类各相电流峰值3电流类基波各相电流有效值4功率因数各相功率因数5功率类各相全波瞬时有功功率6功率类各相全波瞬时无功功率7功率类各相基波瞬时有功功率8功率类各相基波瞬时无功功率9电压类全波各相电压有效值10电压类各相电压峰值11电压类基波各相电压有效值12整次谐波类各相电流整次谐波实部(不小于31次)13整次谐波类各相电流整次谐波虚部(不小于31次)14间谐波类0-2000Hz间谐波频率幅值(数据精度0.25Hz)3.8.4
20、 负荷辨识非介入式负荷辨识模组应具备目标负荷运行状态变化辨识、运行周期辨识、设备属性辨识、设备名称辨识、分项电量计算能力,具体包括:a) 非介入式负荷辨识模组应实现对目标类负荷运行状态发生变化(如开机、停机)的感知,输出对应的状态变化时间信息(如开机时间、开机时长、停机时间、停机时长)。在用户内部设备平均运行功率占用户容量20%情况下,主要设备开机及停机事件辨识正确率70%;b) 非介入式负荷辨识模组应实现对状态变化时间点前后的关键特征量计算并上报,包括秒级全波分相有功功率;c) 非介入式负荷辨识模组应实现目标设备属性辨识功能,应辨识的设备属性包括电子类、电热类、电机类、混合类。在用户内部设备
21、平均运行功率占用户总功率20%情况下,设备属性辨识正确率70%;d) 非介入式负荷辨识模组应实现目标设备运行周期辨识功能,在用户内部设备平均运行功率占用户总功率20%情况下,运行周期辨识正确率70%;e) 非介入式负荷辨识模组应实现具体用电设备名称辨识功能,当无法实现用电设备名称辨识时,模组应支持将关键特征量进行上传,在云侧实现二次辨识;f) 非介入式负荷辨识模组应实现具体用电设备分项电量的计算功能;g) 当非介入式负荷辨识模组无法实现用电设备名称或设备编号辨识时(上报的辨识结果为“未置信类”),模组应支持将关键特征量进行上传,在云侧实现二次辨识。在用户内部设备平均运行功率占用户总功率20%情
22、况下,设备名称和编号辨识正确率70%;h) 用电设备类别及代码见附录F;i) 负荷辨识准确度应满足表8的要求,计算及评价方法见附录G,测试方法见附录H。表8 负荷辨识准确度要求辨识能力最低等级要求混叠单一场景辨识能力A总体辨识能力B3.8.5 回路状态巡检回路状态巡检模组可实现TA二次回路阻抗参数采集、TA二次回路状态监测和计量用电流互感器误差在线监测功能。回路状态巡检的识别率要求见表9。表9 回路状态巡检的识别率要求功能要求TA二次回路阻抗参数采集准确度优于5%TA 二次回路正常识别率达到100%TA 二次回路开路识别率达到100%TA 二次端子分流识别率达到100%TA 一次分流识别率达到
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