Q GDW 11093-2013 架空输电线路状态监测装置用太阳能电源技术规范.pdf
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1、 ICS 29.240 Q/GDW 国家电网公司企业标准 Q/GDW 110932013 架空输电线路状态监测装置用 太阳能电源技术规范 Technical specification for solar PV power supply for overhead transmission line monitoring system 2014 - 09 - 01 发布 2014 - 09 - 01 实施国家电网公司 发布Q/GDW 110932013 I 目 次 前言 . . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 2 4 太阳能电 源总体要求 . 3 5 太阳
2、能电 源组成及功能描述 . 3 6 技术要求 . 5 7 试验方法 . 9 8 标志、包 装、运输、贮存、工程安装 11 附录 A(资料性附录) 太阳能方阵容量计算 . 14 附录 B(资料性附录) 蓄电池容量计算 . 15 附录 C(资料性附录) 常见各类型蓄电池的工况适用范围 . 15 附录 D(资料性附录) 额定容量衡量标准 . 16 编制说明 . . 18 Q/GDW 110932013 II 前 言 架空输电线路状态监测装置用太阳能电源是输电线路状态监测系统的重要组成部分, 是输电线路状态监测装置稳定运行的重要技术保障。为规范地建设智能电网,确保输电线路状态监测装置用太阳能电源技术标
3、准的先进适用、科学严谨以及与主站平台间的数据统一性,制定本标准。 本标准由国家电网公司运维检修部提出并解释。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准主要起草单位:中国电力科学研究院。 本标准主要起草人:夏开全、李晓、邓元婧、王伟、任西春、谭捷、杨吉、孟令伟、杨晓宇、赵蕾、赵龙依。 本标准首次发布。 Q/GDW 110932013 1 架空输电线路状态监测装置用太阳能电源技术规范 1 范围 本标准规定了架空输电线路状态监测装置用太阳能电源的基本功能、组成、总体技术要求、技术指标、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存、安装要求。 本标准适用于交流 66kV 1000kV 架空输电线路、 4
4、00kV 800kV 直流输电线路, 35kV 及以下架空输电线路可参照执行。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件, 仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 191 包装储运图示标志 GB/T 2408-2008 塑料 燃烧性能的测定 水平法和垂直法 GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验第 2 部分:试验方法 试验 A:低温 GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验第 2 部分:试验方法 试验 B:高温 GB/T 2423.4 电工电子产品环境试验第 2 部分:试验方法
5、 试验 Db:交变湿热 GB/T 2423.10 电工电子产品环境试验 第 2 部分:试验方法 试验 Fc:振动(正弦) GB/T 3797 电气控制设备 GB/T 3873-1983 通信设备产品包装通用技术条件 GB 4208 外壳防护等级 GJB 4477-2002 锂离子蓄电池组通用规范 GB/T 6587.6 电子测量仪器 运输试验 GB/T 11463-1989 电子测量仪器可靠性试验的要求与方法 GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 GB/T 17626.3 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T 17626.4 电磁兼容
6、试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T 17626.5 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验 GB/T 17626.8 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验 GB/T 17626.9 电磁兼容 试验和测量技术 脉冲磁场抗扰度试验 GB 50009 建筑结构荷载规范 GB 50017 钢结构设计规范 GB 50168 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范 GB 50217 电力工程电缆设计规范 DL/T 860.3 变电站通信网络和系统 第 3 部分 : 总体要求 Q/GDW 242 输电线路状态监测装置通用技术规范 IEC 61427 太阳能光伏电池标准 Q
7、/GDW 110932013 2 3 术语和定义 Q/GDW 242中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 太阳能电源 PV power supply 架空输电线路状态监测装置用太阳能供电电源是一种适用于在架空输电线路杆塔上安装的太阳能光伏发电供电电源。 3.2 负载设备 load equipment 负载设备指的是输电线路状态监测系统中的监测装置及其通信装置。 3.3 工作模式 operation mode 工作模式分为正常模式和节电模式。负载设备在常规投入运行的工作模式称为正常模式。节电模式是太阳能电源的一种能源节约工作模式,在一定的条件下触发进入该模式,通过对监测装置供电电源的
8、控制,达到监测系统整体用电量降低的要求。 3.4 系统控制器 system controller 对太阳能电池方阵的发电、蓄电池的充放电及负载设备的供电进行控制,同时又能控制其它供电系统的接入,并包含直流配电单元的装置。 3.5 电涌保护装置 surge protection device SPD 为太阳能供电系统提供安全防护的电子装置,能够有效避免电涌对电气回路中的设备造成损害。 3.6 直流配电单元 DC distribution unit 安装在太阳能控制箱内,提供直流输入、直流输出接口及电路保护功能。 3.7 太阳能电池方阵 PV array 由若干个太阳能电池组件或太阳能电池板在机械
9、和电气上按一定方式组装在一起并且有固定的支撑结构而构成的直流发电单元。地基,太阳能跟踪器,温度控制器等类似部件不包括在方阵中。 3.8 SOC state of charge的缩写,电池行业用语,指荷电状态。又称剩余容量,电池组当前实际电量和额定容量的比值,常用百分数表示。 3.9 Q/GDW 110932013 3 野外防护箱 field protection box 范指本文件中所有输电线路状态监测装置用的太阳能电源系统所用的电器装置防护箱体。 4 太阳能电源总体要求 4.1 太阳能电源应能在野外环境下稳定、可靠、安全的运行,其供电质量应满足杆塔上监测装置的需求。 4.2 对于输电线路同一
10、杆塔上存在多种用电监测装置的情况下,设计单位应考虑采用集中供电设计模式,根据杆塔上全部负载设备,统一设计太阳能电源系统,电压应为 DC+12V。 4.3 应尽量避免对太阳能电源进行现场维护,应采用远程方式对太阳能电源运行状况进行监控和维护。 4.4 太阳能电源在符合运行条件下体积不应超过具体限定值,在安装、运行、拆卸过程中不应对输电线路及杆塔的安全运行造成影响。 4.5 太阳能电源总重量应结合线路电压等级、前端设备重量及所安装位置塔身的具体承重载荷要求进行计算。 4.6 太阳能组件、系统控制器、直流配电单元、野外防护箱、杆塔固定件及工程连接线缆的使用寿命不应低于 12 年,蓄电池使用寿命不应低
11、于 6 年。 5 太阳能电源组成及功能描述 5.1 太阳能电源组成 太阳能电源由太阳能电池方阵、系统控制器、蓄电池组、电涌保护装置、直流配电单元及通信接口组成,见图 1。 图 1 电源组成示意图 Q/GDW 110932013 4 5.2 太阳能电源功能描述 太阳能电源应具备以下主要功能: a) 不少于 4 路的独立直流电源输入接口。 b) 不少于 4 路的独立直流电源输出接口。 c) 远程及本地可编程管理功能。 d) 温度补偿系统电压调整功能。 e) 防反向放电保护功能。 f) 防太阳能电池方阵反接保护功能。 g) 直流输出、输入短路保护功能。 h) 蓄电池组欠压保护功能。 i) 蓄电池自动
12、浮充 /强充功能。 j) 蓄电池失效远程恢复功能。 k) 系统过低电压控制器断开保护功能。 l) 远程 /本地对监测装置的供电控制功能,通过自动 /手动控制方式实现对监测装置进行节电优化管理的目的。 m) 远程及本地对不少于 4 组独立用电负载的自动 /手动电源管理控制。 n) 负载设备应至少分为 4 组逐步断电退出系统或重新启动, 避免在供电不足情况下杆塔上所有监测装置及通信装置同时失电。 o) 系统连接时应将通信装置与监测装置作为独立负载进行供电, 在太阳能电源供电不足的情况下应采取优先考虑保障通信装置基本运行所需电源的原则。 p) 在通信装置中断情况下自动间断性重新启动通信装置。 q)
13、远程及本地调整蓄电池充放电参数的功能,包括浮充电压、强冲启动电压 /电流等。 r) 在蓄电池电力释放完毕导致系统全部失电的情况下, 太阳能电源应具备在气候条件允许条件下自动恢复对蓄电池充电以及对杆塔上负载设备正常供电。 s) 符合 Q/GDW 242 中要求的通信接口及协议。 t) 完善的四遥功能以及远程运行监测功能,应能对电源运行状态、电池使用情况进行监视,应具备电源运行故障报警及报警自动和远端解除功能。 u) 历史数据及故障告警记录功能。 v) 与其他供电方式组合使用时,其他供电电源应采用独立的电源输入接口接入,避免与太阳能电池组件混用同一个电源输入接口。 6 技术要求 6.1 环境条件
14、6.1.1 正常使用条件 太阳能电池组正常使用需满足以下条件: a) 海拔高度: 5000m。 b) 环境温度: 1) 太阳能电池方阵: -40 +50。 2) 系统控制器: -40 +50。 3) 蓄电池:见 6.4蓄电池部分内容。 c) 相对湿度: 95%(无凝露)。 Q/GDW 110932013 5 6.1.2 特殊使用条件 太阳能电源在非正常条件下使用时,应做专用设计。 6.2 负载设备要求 负载设备应满足以下要求: a) 杆塔上安装的负载设备应选用直流供电方式,电源电压应为 DC+12V。 b) 负载设备根据工作状态的不同应具备低功耗待机工作模式。 6.3 太阳能电池方阵 6.3.
15、1 太阳能电池组件的选型 太阳能电池组件选型应满足以下条件: a) 选用的太阳能组件应具有 TUV 或 UL 等权威机构认证。 b) 太阳能电池组件宜选用单晶硅或多晶硅。 c) 太阳能电池组件单块大小不宜超过 1470mm 680mm,太阳能组件转换效率不应低于 13.5%。 d) 太阳能电池组件使用 10 年后,功率下降不得超过使用前的 10%。 6.3.2 容量配置 太阳能电池方阵容量配置应综合考虑以下因素: a) 安装地点的经纬度、海拔等地理位置数据,日照强度、气温及风速等气象数据。 b) 杆塔上负载设备的平均功耗以及最大功耗、运行时间等。 c) 蓄电池 80%深放电后,回充时间不宜超过
16、 7 天。 d) 根据杆塔上负载设备的用电量进行太阳能电池方阵与蓄电池容量匹配优化设计。 e) 日照条件差、低温或高海拔等自然环境恶劣地区宜适当增大容量配置。 6.3.3 容量设计方法 6.3.3.1 太阳能电池方阵的总功率应采用专用太阳能电池方阵设计公式计算,可以参照附录 A 的简化公式进行工程估算。 6.3.3.2 蓄电池容量计算,可以参照附录 B 的公式进行工程估算。 6.3.3.3 容量配置 6.3.3.4 太阳能野外防护箱、太阳能组件支架宜采用钢材质,设计应符合 GB 50017 的相关规定。 6.3.3.5 太阳能电源设计时除考虑自身所产生的载荷外,还应考虑风载荷、雪载荷影响,设计
17、原则应符合 GB 50009 的相关规定。 6.4 蓄电池 6.4.1 使用工况分类 蓄电池使用工况分类见表 1。 表 1 蓄电池使用工况分类 环境温度 A类 B类 C类 D类 10 年内环境最低温度 25 10 25 10 10 年内环境最高温度 20 40 40 20 注:常见各类型蓄电池的工况适用范围参见附录 C Q/GDW 110932013 6 6.4.2 性能指标 6.4.2.1 标称电压为 DC+12V。 6.4.2.2 额定容量参见附录 D。 6.4.2.3 容量保存率 完全充电的蓄电池在 25 5环境下开路储存 28天,剩余容量不低于额定容量的 95%。 6.4.2.4 低温
18、容量 完全充电的各类型蓄电池在以下各低温环境中,其剩余容量应满足表 2要求。 表 2 完全充电蓄电池的低温剩余容量要求 环境温度 0 -10 -20 -30 -40 剩余容量 85% 80% 70% 60% 50% 6.4.2.5 完全放电恢复能力 蓄电池以 10小时率 100%放电结束后,与定值电阻串联成回路进行定电阻放电(电阻值电池额定容量),终止电压为 0V。恢复充电首次恢复容量不低于实际容量的 90%。 6.4.2.6 循环寿命 蓄电池循环寿命应符合下列要求: a) 测试条件: 各类型蓄电池应满足 IEC61427 及 GJB4477-2002 中规定的循环耐久性的测试条件。 b) 不
19、同地区对蓄电池循环寿命的要求见表 3(注:温度 25)。 表 3 各地区不同放电深度下蓄电池的循环寿命要求(单位:次) 放电深度 地区分类 20% 80% 100% A 类 3400 1200 800 B 类 8000 2500 2000 C 类 6000 2500 2000 D 类 2200 800 500 6.4.2.7 充电效率 通常,蓄电池充电效率指法拉第效率。电量以安时表示( Ah)。 法拉第效率 = 放电容量 (Ah) / 再充电容量( Ah) 测量的目的是评价蓄电池在不同荷电态下的效率。 充电效率是单体电池或蓄电池组放电期间输出的电量与特定条件下恢复到初始荷电水平所需电量的比值。
20、供应产品应满足参考表 4中给出的蓄电池充电效率标准。 表 4 25不同荷电态下的蓄电池充电效率 SOC 蓄电池充电效率 Q/GDW 110932013 7 90% 85% 75% 90% 50% 95% 6.4.2.8 蓄电池应采用恒压限流充电方式。 6.4.2.9 蓄电池应具备快速充电的特性。 6.4.2.10 蓄电池在寿命周期内应无需进行现场维护。 6.4.2.11 应满足 UL94-V0 阻燃级别要求应符合 GB/T 2408-2008 中第 8.3.2 条 FH-1(水平级 )和第 9.3.2条 FV-0(垂直级)的要求。 6.4.2.12 蓄电池在充电过程中遇有明火,内部不应引燃、引
21、爆。 6.4.2.13 蓄电池在正常浮充工作过程中应无腐蚀性气体逸出。 6.5 系统控制器 6.5.1 标称及规格 电压及电流标称及规格应符合下列要求: a) 电压: DC 12V。 b) 电流: 5A、 10A、 20A、 25A。 6.5.2 电压输入范围 直流电压输入: DC 8V 25V( DC+12V)。 6.5.3 电压输出范围 直流电压输出: DC 10V 15V( DC+12V)。 6.5.4 可靠性指标 6.5.4.1 MTBF 不应小于 105h。 6.5.4.2 实际使用寿命不应低于 12 年。 6.5.5 电源运行数据监测 除主站系统要求上传的数据信息外,应在本地监测并
22、保存如下信息: a) 系统电压 V。 b) 蓄电池电压 /电流 A。 c) 负载电流 A。 d) 太阳能电池方阵电流 A。 e) 蓄电池温度。 f) 机柜温度。 g) 电压状态(高、低)。 h) 蓄电池工作状态。 i) SOC 值。 6.5.6 压降 在 100%额定负载条件下,充电回路压降不应大于 500mV,放电回路压降不应大于 300mV。 6.5.7 电磁兼容 浪涌抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、静电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、工频抗扰度、脉冲磁场抗扰度应符合 DL/T 860.3和 GB/T 17626系列标准的相关规定。 6.5.8 系统控制器箱体内绝缘 Q/GDW 110932
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