河南省超特高壓輸電線路總長度已超13000千米，線路通道環(huán)境呈現(xiàn)出點(diǎn)多、線長、面廣的復(fù)雜情況，對輸電線路可靠穩(wěn)定運(yùn)行提出了較高要求。河南送變電運(yùn)維專業(yè)探索以深度學(xué)習(xí)方式培育輸電線路通道隱患管控識別的AI算法，能夠自主識別、直觀展示和精益管控輸電線路通道的各類隱患。
為盡可能提升輸電線路通道隱患管控識別精準(zhǔn)度，河南送變電從圖像識別、圖像分割、時(shí)序處理等三方面著手，有針對性地確定不同種類的深度學(xué)習(xí)模型。在此項(xiàng)工作開展初期，一道難題困擾著河南送變電運(yùn)維人員：既有的CNN、FCN和RN模型*早多應(yīng)用于測繪、建筑行業(yè)，如果直接讓其介入電力實(shí)際工作場景，會出現(xiàn)識別不準(zhǔn)、結(jié)果誤報(bào)等“水土不服”問題。該公司人員通過查閱多方資料和反復(fù)調(diào)試比對，創(chuàng)造性地選取3種結(jié)構(gòu)框架下的特定分支，包括強(qiáng)化特征傳播的DenseNet模型、高精度進(jìn)行地物分割提取的U-Net模型和具有長短時(shí)記憶單元的LSTM模型。3種細(xì)分模型經(jīng)過精心調(diào)試、有機(jī)整合、形成合力，已經(jīng)能夠較好地勝任特定場景下的電力運(yùn)維專業(yè)工作。
1.1 規(guī)定用途（LYGCXT5000油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)全自動性能穩(wěn)定，匠心制造）
是用于電力變壓器油中溶解氣體的在線分析與故障診斷，適用于 110kV 及以上電壓等級的電力變壓器、電弧爐變壓器、電抗器以及互感器等油浸式高壓設(shè)備。
1.2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（LYGCXT5000油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)全自動性能穩(wěn)定，匠心制造）
本設(shè)備引用下列標(biāo)準(zhǔn)，通過引用標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)條文構(gòu)成本標(biāo)準(zhǔn)的條文。由此規(guī)定了本設(shè)備的技術(shù)要求、驗(yàn)收規(guī)則、檢驗(yàn)方法、適用范圍、包裝要求、標(biāo)志、運(yùn)輸及儲存。
（ 1 ）GB1094 － 1996 電力變壓器
（ 2 ）GB2536 － 1990 變壓器油
（ 3 ）GB7597 － 1987 電力用油取樣方法
（ 4 ）GB/T507 － 1986 絕緣油介電強(qiáng)度測定法
（ 5 ）GB/T7601 － 1987 運(yùn)行中變壓器油水分測定法
（ 6 ）GB/T14542 － 93 運(yùn)行中變壓器油的維護(hù)管理規(guī)定
（ 7 ）DL/T 596 － 1996 （ 2005 復(fù)審） 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程
（ 8 ）DL/T 572 － 1995 （ 2005 復(fù)審） 電力變壓器運(yùn)行規(guī)程
（ 9 ）GB /T 7252 --- 2001 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則
（ 10 ）GB/T17623 － 1998 絕緣油中溶解氣體組份含量的氣相色譜測定法
（ 11 ）GB/T 2423 － 2001 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)
（ 12 ）GB/T 17626 － 1998 電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)
（ 13 ）GB/T 13384 － 1992 機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)要求
（ 14 ）GB190 — 1990 危險(xiǎn)貨物包裝標(biāo)志
（ 15 ）GB5099 － 1994 鋼質(zhì)無縫氣瓶
（ 16 ）GB/T 9361 － 1988 計(jì)算站場地使用要求
（ 17 ）GB 4943 － 2001 信息技術(shù)設(shè)備的保障
（ 18 ）GB/T 2887 － 2000 電子計(jì)算機(jī)場地通用規(guī)范
（ 19 ）GB 4208 － 1993 外殼防護(hù)等級（ IP 代碼）
1.3 操作規(guī)程（LYGCXT5000油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)全自動性能穩(wěn)定，匠心制造）
從事本設(shè)備的安裝、投入運(yùn)行、操作、維護(hù)和修理的所有人員
◆ 必須有相應(yīng)的專業(yè)資格。
◆ 必須嚴(yán)格遵守各項(xiàng)使用說明。
◆ 不要在數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上玩電子游戲、瀏覽網(wǎng)頁。
◆ 不要在數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上任意安裝軟件，避免不必要的沖突。
違章操作或錯(cuò)誤使用可能導(dǎo)致：
◆ 降低設(shè)備的使用壽命和監(jiān)測精度。
◆ 損壞本設(shè)備和用戶的其他設(shè)備。
◆ 造成嚴(yán)重的或致命的傷害。
第2章 簡介（LYGCXT5000油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)全自動性能穩(wěn)定，匠心制造）
可實(shí)現(xiàn)自動定量循環(huán)清洗、進(jìn)油、油氣分離、樣品分析、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)報(bào)警；快速地在線監(jiān)測變壓器等油浸式電力高壓設(shè)備的油中溶解故障氣體的含量及其增長率，并通過故障診斷專家系統(tǒng)早期預(yù)報(bào)設(shè)備故障隱患信息，避免設(shè)備事故，減少重大損失，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。該系統(tǒng)作為油色譜在線監(jiān)測領(lǐng)域的新一代產(chǎn)品，將為電力變壓器實(shí)現(xiàn)在線遠(yuǎn)程 DGA 分析提供穩(wěn)定可靠的解決方案，是電力系統(tǒng)狀態(tài)檢修制度實(shí)施的有力保障。
是結(jié)合了本公司在電力色譜自動全脫氣裝置運(yùn)行中近十年的成功經(jīng)驗(yàn)，并總結(jié)國內(nèi)外油色譜在線監(jiān)測的優(yōu)缺點(diǎn)，傾心打造而成。該系統(tǒng)保持了我公司產(chǎn)品向來所具有的穩(wěn)定性、可靠性、準(zhǔn)確性等方面的優(yōu)勢：
? 在線檢測H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6的濃度及增長率；
? 定量清洗循環(huán)取樣方式，真實(shí)地反應(yīng)變壓器油中溶解氣體狀態(tài)；
? 油氣分離方便可靠，不污染，排放和不排放變壓器油可由用戶自己選擇；
? 采用專用復(fù)合色譜柱，提高氣體組分的分離度；
? 采用進(jìn)口特制的檢測器 ，提高烴類氣體的檢測靈敏度；
? 高穩(wěn)定性、高精度氣體檢測技術(shù)，誤差范圍為 ± 10% ，優(yōu)于離線色譜± 30%的指標(biāo)；
? 成熟可靠的通信方式，采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸；
? 數(shù)據(jù)采集可靠性高，采用過采樣技術(shù) Δ－∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器，24 位分辨率，自動校準(zhǔn)；
? 多樣的數(shù)據(jù)顯示及查詢方式，提供報(bào)表和趨勢圖，歷史數(shù)據(jù)存儲壽命為 10 年；
? 環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，成功應(yīng)用于高寒、高溫、高濕度、高海拔地區(qū)；
? 抗干擾性能高，電磁兼容性能滿足 GB/T17626 與 IEC61000 標(biāo)準(zhǔn) ；
? 提供有兩級報(bào)警功能，報(bào)警信號可遠(yuǎn)傳；
? 開放的數(shù)據(jù)庫，可接入電力系統(tǒng)局域網(wǎng)；
此外，采用了模塊化設(shè)計(jì)，高性能嵌入式處理器的應(yīng)用使色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，并具有下列特點(diǎn)：
? 更快的分析周期，*小監(jiān)測周期為 40-60 分鐘，可由用戶自行設(shè)置，推薦檢測周期為 24 檢測一次；
? 油氣分離速度快，僅需 10 分鐘左右，采用特殊的環(huán)境適應(yīng)技術(shù)，消除溫、濕度變化對氣體分配系數(shù)的影響；
?分析后的油樣采用脫氣和緩沖處理技術(shù)，消除回注變壓器本體的油樣中夾雜的氣泡，多層隔離式回注油（返油）技術(shù)，優(yōu)良保證載氣不會帶進(jìn)變壓器本體中；
? C2H2 *低檢測限可達(dá) 0.3 μ L/L ；
? 采用雙回路多模式恒溫控制，控溫精度達(dá) ± 0.1 ℃ ，設(shè)備配有自動恒溫工業(yè)空調(diào)；
? 采用嵌入式處理器控制系統(tǒng)，將油氣分離、數(shù)據(jù)采集、色譜分析、濃度計(jì)算、數(shù)據(jù)報(bào)警、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等多功能集于一體，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等情況，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；
? 功能接口電路采用光耦隔離設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)抗干擾性能；
? 采用基于 RS-485 的總線標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)全數(shù)字、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、控制和參數(shù)設(shè)置；
? 加強(qiáng)系統(tǒng)故障診斷功能，提供改良三比值法、大衛(wèi)三角法和立方體圖示法，給出診斷結(jié)果 ；
? 加強(qiáng)系統(tǒng)自檢，增加遠(yuǎn)程維護(hù)功能，提供設(shè)備異常事件報(bào)警；
? 可擴(kuò)展性高，可便捷的與其它監(jiān)測裝置集成；
? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝維護(hù)簡便，操作人性化；
2.1 組成（LYGCXT5000油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)全自動性能穩(wěn)定，匠心制造）
LYGCXT5000 油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)由現(xiàn)場監(jiān)測單元、主控室單元及監(jiān)控軟件組成?，F(xiàn)場監(jiān)測單元即色譜數(shù)據(jù)采集裝置由油樣循環(huán)采集單元、油氣分離單元、氣體檢測單元 、數(shù)據(jù)采集單元、現(xiàn)場控制處理單元、通訊控制單元及輔助單元組成。其中輔助單元包括置于色譜數(shù)據(jù)采集器內(nèi)的載氣，變壓器接口、油管及通信電纜等。
其組成示意圖如圖 2.1 、圖 2.2 所示：
圖 2.1 組成示意圖
圖 2.2 實(shí)物照片
2.2 工作原理
工作時(shí)，先利用油樣采集單元進(jìn)行油路循環(huán)，處理連接管道的死油，再進(jìn)行油樣定量；油氣分離單元快速分離油中溶解氣體輸送到六通閥的定量管內(nèi)并自動進(jìn)樣； 在載氣推動下，樣氣經(jīng)過色譜柱分離，順序進(jìn)入氣體檢測器；數(shù)據(jù)采集單元完成 AD 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和采集，嵌入式處理單元對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、計(jì)算和分析，并通過 RS485接口將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器（安裝在主控室），*后由監(jiān)測與預(yù)警軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和故障分析。如圖 2.3 所示
圖 2.3 原理示意圖
2.3 主要技術(shù)參數(shù)
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序號
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技術(shù)參數(shù)名稱
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提供值
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1
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系統(tǒng)型號
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LYGCXT5000
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2
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工作環(huán)境溫度
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-40℃～＋70℃
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3
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工作環(huán)境濕度
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相對濕度 5～95%（裝置內(nèi)部既無凝露，也不應(yīng)結(jié)冰）
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4
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大氣壓力
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70kPa～110kPa
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5
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工作電源
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AC 220 V±10% ， 50Hz
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6
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監(jiān)測組分
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H2、 CO、 CO2、 CH4、 C2H4、 C2H2、 C2H6等 7 種氣體組分及總烴、總的氣體含量（含氣量）、相對增長率及優(yōu)良增長速度； H2O 可選
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7
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分析診斷功能
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通過改良三比值法、大衛(wèi)三角法及立方體圖示法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、診斷，并提供原始譜圖
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8
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*小檢測周期
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40-60 分鐘，可由用戶自行設(shè)定，默認(rèn) 24 小時(shí)
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9
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取樣方式
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循環(huán)取樣，可靠真實(shí)地反應(yīng)變壓器中氣體真實(shí)情況
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10
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油氣分離方式
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真空全脫氣方式
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11
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數(shù)據(jù)存儲壽命
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≥ 10 年
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12
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配備載氣量
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2 瓶 8L 高純合成空氣，用一備一
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13
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監(jiān)測氣體
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測量范圍
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*低檢測
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（1）
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H2
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1 ～ 2000 μ l/l
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2μ l/l
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（2）
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CO、 CO2
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5 ～ 5000 μ l/l
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5 μ l/l
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（3）
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CH4
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0.1 ～ 2000 μ l/l
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0.1μ l/l
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（4）
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C2H4
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0.1 ～ 2000 μ l/l
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0.1 μ l/l
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（5）
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C2H6
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0.1 ～ 2000 μ l/l
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0.1 μ l/l
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（6）
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C2H2
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0.1 ～ 1000 μ l/l
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0.1 μ l/l
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（7）
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H2O（可選）
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1 ～ 100 μ l/l
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1μ l/l
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（8）
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總烴
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1 ～ 8000 μ l/l
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（9）
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總含氣量
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0.2 ～ 15%
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14
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穩(wěn)定性（測量偏差）
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同一試驗(yàn)條件下對同一油樣的監(jiān)測結(jié)果偏差不超過 10%（中等濃度）
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15
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靜電放電抗擾度
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4 級，± 8kV－± 15kV
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16
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電快速瞬變脈沖群抗擾度
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4 級，± 4kV
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17
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浪涌（沖擊）抗擾度
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4 級，± 4kV
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18
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耐地震能力：地震波為正弦波；持續(xù)時(shí)間：三個(gè)周波，保障系數(shù) 1.80
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地震烈度 9 度地區(qū)：地面水平加速度 0.4g ，地面垂直加速度 0.2g
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地震烈度 8 度地區(qū)：地面水平加速度 0.25g ，地面垂直加速度 0.125g
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地震烈度 7 度地區(qū)：地面水平加速度 0.2g ，地面垂直加速度 0.1g
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|
19
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存儲運(yùn)輸極限環(huán)境溫度
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-40 ℃ ～＋ 80 ℃
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20
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外殼的防護(hù)性能
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室內(nèi)安裝部件（主站單元） IP51 ，室外安裝部件（本系統(tǒng)和通訊控制單元） IP56
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21
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外形尺寸
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寬 600mm × 深 530mm × 高 1100mm
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22
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整機(jī)重量
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100kg
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23
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基礎(chǔ)尺寸
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寬 620mm × 深 530mm × 地面高 250mm
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2.4 在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)
通過用戶的 MIS 系統(tǒng)遠(yuǎn)端顯示監(jiān)測界面、數(shù)據(jù)查詢、參數(shù)設(shè)置等現(xiàn)場具備的全部功能。采用有線接入方式：一個(gè)電廠或變電站可以用一臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，通過 RS485 總線控制多臺色譜數(shù)據(jù)采集器，每一臺色譜數(shù)據(jù)采集器可監(jiān)測一臺電力變壓器 。
2.5 配置
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標(biāo)準(zhǔn)配置
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色譜數(shù)據(jù)采集器
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含油樣循環(huán) \ 油樣采集 \ 油氣分離 \ 氣體監(jiān)測 \數(shù)據(jù)采集 \ 現(xiàn)場控制處理 \通訊控制單元及載氣
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數(shù)據(jù)處理服務(wù)器
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華碩工控
19”液晶彩色顯示器
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輔助單元一：通訊單元
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有線方式：雙鉸屏蔽電纜
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RS485通訊接口
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輔助單元二：載氣
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2 瓶 8L 高純合成空氣，用一備一
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輔助單元三：
接口法蘭及油管
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接口法蘭根據(jù)變壓器接口圖紙由上海來揚(yáng)加工油管長度根據(jù)現(xiàn)場安裝方案需要確定
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工業(yè)空調(diào)
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所有現(xiàn)場設(shè)備都提供一臺工業(yè)空調(diào)，根據(jù)環(huán)境溫度
自動開啟加熱或降溫。
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非標(biāo)配置
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電源電纜
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鎧裝屏蔽電纜， 2 × 1.5
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微水模塊
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增加微水監(jiān)測功能
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控制屏
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寬 800mm × 深 600mm × 高 2260mm ，需在訂購前指定顏色
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第三章 硬件安裝前準(zhǔn)備工作
在確定安裝 前請確認(rèn)以下準(zhǔn)備工作（確定的安裝方案）已完成：
? 選擇合適的取油口及回油口
? 選擇合適的色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置，安裝基礎(chǔ)平臺已施工完畢
? 選擇合適的色譜數(shù)據(jù)采集裝置工作電源
? 選擇合適的色譜數(shù)據(jù)服務(wù)器(安裝位置)
? 確定數(shù)據(jù)處理服務(wù)器與色譜數(shù)據(jù)采集裝置的配置
3.1 選擇合適的取油口及回油口
從變壓器中取油、對油進(jìn)行分析，然后把油送回到變壓器中。取油口和回油口的選擇對于油中溶解氣體的精準(zhǔn)分析是非常重要的。選擇合適的取油口及回油口通常包括以下內(nèi)容：
3.1.1 確定取油口和回油口的位置
我們推薦從變壓器的下部取油，把實(shí)驗(yàn)室人員的取油口改裝后使用，一次采樣結(jié)束后在采樣閥回油口回油。取油口位置的油應(yīng)該能夠充分代表變壓器中的油。如圖 3.1所示
圖 3.1 連接圖
3.1.2 確定取油口和回油口規(guī)格參數(shù)
需確定取油口、回油口、接口閥門的類型、接口閥門螺紋規(guī)格及閥門高度等主要參數(shù)，并正確估算取油回油口與色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置的距離，以便廠方加工相應(yīng)的轉(zhuǎn)接閥門并附帶足夠長度的油管。
3.2 選擇合適的色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置
3.2.1 色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置的確定
選擇色譜數(shù)據(jù)采集裝置的安裝位置時(shí)，應(yīng)該考慮以下方面：
① 色譜數(shù)據(jù)采集裝置應(yīng)該安裝在不影響變壓器維護(hù)和不影響其它工作的位置。
② 色譜數(shù)據(jù)采集裝置前后兩側(cè)應(yīng)預(yù)留 1.0 米的空間，以便用于色譜數(shù)據(jù)采集器的安裝與維護(hù) ，其正面（帶指示燈面）應(yīng)面向巡檢通道。
③ 色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置應(yīng)盡量接近取油口和回油口的位置。色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置確定后應(yīng)正確估算取油口、回油口與安裝位置的距離。
④ 色譜數(shù)據(jù)采集器安裝位置附近應(yīng)有 AC220V 電源。
3.2.2 安裝基礎(chǔ)平臺施工
如圖 3.2 所示，進(jìn)行安裝基礎(chǔ)平臺施工。
圖 3.2 基礎(chǔ)平臺示意圖
3.3 選擇合適的色譜數(shù)據(jù)采集裝置工作電源
使用交流 220V 電源，功耗為 1000W 。安裝前需確定電源控制柜與色譜數(shù)據(jù)采集裝置間的距離。
3.4 選擇合適的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器安裝位置
數(shù)據(jù)處理服務(wù)器建議安裝在變電站主控室或電廠的電氣控制室內(nèi)（預(yù)留交流 220V 電源及通信線通道）。數(shù)據(jù)處理服務(wù)器外型滿足 19″工業(yè)機(jī)箱標(biāo)準(zhǔn)，可直接在預(yù)留空位的 19″標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制屏柜上安裝。如無備用，則需要加裝 19″標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制屏柜。該屏柜需要另行定購。
3.5 確定數(shù)據(jù)處理服務(wù)器與色譜數(shù)據(jù)采集裝置的配置
數(shù)據(jù)處理服務(wù)器與色譜數(shù)據(jù)采集器有不同的配置方案，一臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)器可以帶一臺色譜數(shù)據(jù)采集裝置，也可以帶多臺色譜數(shù)據(jù)采集裝置（*多16臺）；如下圖所示
圖 3.4 系統(tǒng)監(jiān)測電力變壓器一對多連接圖
3.6用戶信息
請用戶提供下列信息，包括用戶基本信息表和變壓器基本信息表，這將有助于今后服務(wù)以及發(fā)生問題時(shí)的及時(shí)準(zhǔn)確處理。
◆檢測周期:默認(rèn)為24小時(shí)/次，用戶可按需要設(shè)定為6小時(shí)/次或12小時(shí)/次
◆數(shù)據(jù)儲存:不小于10年
◆滲透膜壽命:8年
◆色譜柱壽命:6年
◆傳感器壽命:10年
◆工作環(huán)境溫度:-40-+80℃
◆工作相對濕度:5-95%無冷凝
◆數(shù)據(jù)通訊距離:1000M以內(nèi)(無中繼器)
◆工作電源:AC220V，50Hz
◆載氣:99.999%N2，壓力0.15Pa
◆抗振動:5-17 Hz，0.12" 位移:17-640 Hz，1.7G峰一峰加速度
◆抗沖擊:10G峰一峰加速度(11ms)
傳統(tǒng)運(yùn)維工作模式下，輸電線路通道運(yùn)維主要依靠“人工巡視+無人機(jī)航測”的方式開展，受惡劣天氣和微氣候、微地形等環(huán)境因素影響，管控寬度受限、數(shù)據(jù)精度波動等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。同時(shí)線路狀態(tài)管控等工作信息流的實(shí)時(shí)傳遞主要依靠工作群組方式，還存在傳遞鏈條長、處理效率低等問題。
河南送變電在逐步試用推廣基于AI算法的通道風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)過程中，利用不同區(qū)域、不同類型的輸電線路通道現(xiàn)場照片進(jìn)行AI分析，引入疊加桿塔坐標(biāo)和二維正射圖與衛(wèi)星圖提升AI識別精度，采用人工標(biāo)定法對模型進(jìn)行適應(yīng)性優(yōu)化訓(xùn)練，大幅提升對線下大棚、線下施工、道路、彩鋼瓦房等輸電線路通道典型外破場景的分析能力。得益于不斷進(jìn)行的訓(xùn)練優(yōu)化和深度學(xué)習(xí)，AI算法對原有使用環(huán)境的機(jī)械式依賴有效降低，訓(xùn)練優(yōu)化效果MIoU平均值從0.2躍升至0.824，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在電力運(yùn)維專業(yè)背景下“算得更快、更聰明”。
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