基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置技术要求-征求意见稿

1T/CCSCIOT0003—2024基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置技术要求本文件规定了基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置的术语、定义、技术要求、性能指标、校核、使用规程、检验规则、标识、包装、运输和贮存。本文件适用于采用物联网监管GIS气体泄漏的相关生产企业和技术服务机构。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T191-2008包装储运图示标志GB/T6587-2012电子测量仪器通用规范GB/T9969-2008工业产品使用说明书总则GB/T13306-2011标牌GB/T13384-2008机电产品包装通用技术条件GB/T17626.2-2006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3-2016电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4-2008电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5-2008电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T17626.8-2006电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB/T17626.11-2008电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GB/T18268.1-2010测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分：通用要求GB/T19582-2008基于Modbus协议的工业自动化网络规范GB/T25480-2010仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法DL/T1555-2016六氟化硫气体泄漏在线监测报警装置运行维护导则JB/T12599-2016一体化温度传感器JJF1263-2010六氟化硫检测报警仪校准规范JJG205-2005机械式温湿度计3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1温度传感器temperaturesensor将温度转换成电信号的传感器。3.2压力传感器pressuresensor将压力转换成电信号的传感器。3.3流量传感器flowsensor将流量转换成电信号的传感器。2T/CCSCIOT0003—20243.4传输频率transmissionfrequency物联网实现信息传输时的基本带宽。3.5载气介质carriergas辅助气体样品进入测量光谱仪的气体介质。3.6检测限detectionlimit满足压力与温度测量偏差条件下，装置能够检测的最小气体样品量所占GIS设备内总气体量百分比。3.7特性气体tracergas在GIS洁净空气中添加的示踪气体，具有能够被光谱仪检测识别的特征。3.8光谱仪spectrometer对特性气体定量分析检测的仪器，包含但不限于红外光谱仪、紫外光谱仪、质谱仪以及同位素质谱仪等。3.9检出率detectionrate针对GIS设备的泄漏点进行多次检测后，统计成功检测所占的百分比。3.10报警阈值alarmthreshold根据检测装置的检测限设定的特性气体浓度值。3.11校准calibration对物联网测量仪器和光谱仪进行定期检测和调整，以保证其测量准确性。3.12零碳环保型GISenvironmentallyfriendlyGIS包括使用SF6/N2混合气体、CF4、C4F7N以及洁净空气等气体作为绝缘介质的GIS。其中，基于洁净空气的GIS使用O2（20.5%±0.5%）、N2（balance）混合气体（以下简称洁净空气）替代传统SF6气体实现导体对地、相间绝缘。3.13零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置onlinemonitoringdeviceforgasleakageofenvironmentallyfriendlyGIS安装在室内工作场所，通过物联网技术，对零碳环保型GIS气体泄漏量进行连续或周期性地自动监测，达到或超过报警设定值时发出报警信号的装置。3.14数据终端dataterminal对物联网测量仪器发送的数据进行接收、处理与反馈。3.15报警误差alarmerror在试验条件下，装置报警设定值与标准值之间允许出现的最大相对偏差或最大绝对偏差。3.16报警设定值presetalarmvalue装置预先设定的报警浓度值。3.17重复性repeatability在相同条件下，装置在一定时间内对同一被测气体进行重复检测，装置示值间的重复程度。注：重复性以相对标准偏差表示。3.18响应时间responsetime3T/CCSCIOT0003—2024在试验条件下，装置从进气达到稳定示值的时间。注：响应时间宜设定为达到稳定示值90%的时间。3.19同位素示踪法Isotopetracermethod一种以同位素作为示踪物质，对研究对象的特征和行为进行示踪观察的信息获取方法。注：零碳环保型GIS采用15N2、18O2或其他同位素气体作为示踪气体。3.20检出率detectionrate在确定泄漏的情况下，利用基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置对漏点进行多次泄漏检测，检出成功次数与检验次数的比值。4装置组成4.1概述基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置架构如图1，应分为感知层、传输层、应用层等，包括采样单元、载气单元、物联网交换单元、控制单元、光谱仪单元、显控单元、预警单元等模块。图1基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置架构图4.2感知层4.2.1概述感知层应通过各种传感器和设备收集零碳环保型GIS周边环境中的信息，并将这些信息转化为计算机数据，包括采样单元、载气单元等。4.2.2采样单元采样单元应对GIS设备表面可能的泄露点的空气进行收集，并经过除尘、除湿等处理后，使其进入载气单元，具体包括采样头、管道、进气泵、进气阀等。4.2.3载气单元载气单元应实现气体压力和流量控制，使其进入光谱仪单元，具体包括载气介质、减压阀、流量控制装置、流速测量装置、压力传感器、温度传感器、缓冲气罐等。4.3传输层传输层应负责数据的传输和通信，将感知层采集的数据传输到应用层，同时接收应用层的控制指令，解析后传输到感知层，应包括物联网交换单元、控制单元、光谱仪单元等：a)物联网交换单元应实现装置各模块之间的信息交换和共享；4T/CCSCIOT0003—2024b)控制单元应对感知层的传感器信号进行处理，转换成物理数据，传递到应用层；同时，根据显控单元的指令，对感知层的执行机构进行控制；c)光谱仪单元应对来自载气单元的特性气体定量分析检测，并将结果反馈给显控单元。4.4应用层应用层应提供了用户与装置交互的接口，将数据层的结果以易于理解和使用的方式呈现给用户，同时根据用户的操作向传输层下达控制指令，包括显控单元、预警单元等：a)显控单元，应实时进行检测数据处理、显示与上传、发送控制指令、报警数据储存、报警控制、报警查询等。当特性气体超过报警限时，触发预警信号；b)预警单元，应在室内工作环境中特性气体含量数值达到或高于设定的报警值时，发出声光报警信号。5装置工作流程基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置工作流程如图2所示。图2基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置工作流程基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置工作流程如下：a)气体介质应经采样探头、进气泵、进气阀进入装置，之后经减压阀、流量调节阀、缓冲气罐等进入光谱仪单元进行特性气体成分定量分析；b)光谱仪单元应对气体介质进行必要的前处理，例如过滤、干燥、浓缩等，注入到光谱仪的离子源或样品池室中，使气体分子被电子束、电离辐射或其他激发源电离或激发到高能态，离子或激发态分子在质量分析器中根据质荷比被分离，分离后的离子束或光子由电子倍增管、法拉弟检测器等检测器记录并转换为电信号，电信号被放大、数字化后进行定性定量分析，通过同位素示踪法确认被测气体的种类，计算被测示踪气体的浓度，将分析结果通过物联网交换单元传输至控制单元，用于后续处理和判断；c)物联网交换单元应作为装置的信息传输枢纽，承担状态数据和控制指令的上传下达；d)控制单元应对压力传感器、流量传感器、温度传感器等传感器的信号进行处理，转换成物理数据，传递到显控单元，同时，根据显控单元的指令，对进气泵、进气阀、减压阀、流量调节阀、光谱仪单元等执行机构进行自动控制；e)显控单元应实时接收控制单元上传的特性气体成分状态数据，进行显示，并可接收用户操作控制命令。当特征气体成分超过设定阈值时，向预警单元发送告警信号，触发告警。6技术要求5T/CCSCIOT0003—20246.1基本要求6.1.1设备的标识应符合GB/T13306-2011规定的要求，应在明显位置固定标牌，其上应有如下标识：a)设备名称、规格型号；b)设备编号及二维码；c)设备工作电压；d)检测限与检出率。6.1.2管道宜采用不锈钢软管，应具有较好的伸缩性，重量轻，耐腐蚀，耐高温，结实耐用，可适应检测过程中采样头移动。6.1.3设备整体重量应小于200kg、壳体材质应为不锈钢、防尘防水等级应达到IP55及以上。设备外壳应具备耐腐蚀特性，表面无裂纹、变形、污浊、毛刺等现象，表面涂层均匀，无废蚀、生锈、脱落及磨损现象。6.1.4设备应具备按键，包含启动、查看、设置等功能按键。6.1.5设备应具备数显显示屏，显示屏应无污点、损伤。所有显示界面应为中文，且字符均匀、清晰，显示内容包含时间日期、温度、压力、流量数据、泄露情况、设备工作状态、通讯传输状态，能根据显示屏提示通过按键进行全程序操作。6.1.6设备组装应坚固，零部件无松动，按键灵活可靠。6.1.7设备应有完善的故障状态报警和安全连锁系统，保证设备运行安全和操作人员人身安全。6.1.8设备采样头具有多种样式，与管道的接口具有一致性，并可根据需要进行替换。6.1.9设备应对采样气体的流量、压力、温度进行测量。6.1.10在正式检测之前，应将设备的管道内部抽成真空，以避免管道内部的气体对检测结果造成干扰。6.1.11设备内部各单元的数据应通过物联网进行传输和交换。宜使用RS485、Zigbee、蓝牙、LORA、NB-IoT等物联网协议。设备内部各单元之间应尽量采用同一种物联网协议。6.1.12设备应具备特性气体含量、环境温度、环境湿度实时定量监测功能。6.1.13设备应具备自动语音报警、声光报警等功能，报警限值可修改。6.1.14设备应具备数据存储和查询，以及报警事件自动记录、自动存储、自动更新功能。6.1.15设备应具备状态数据上传和控制指令下发功能。6.1.16设备应具备自检及自动修正功能，宜具备在线校验模式和接口。6.1.17设备的测量传感器宜具备防尘保护功能。6.1.18设备可包含多个气体采样检测点，应满足现场扩展要求；6.1.19设备工作异常时，应具有故障报警提示功能。6.2性能要求6.2.1压力传感器的选用应符合行业标准JB/T6170-1992。6.2.2温度传感器的选取应符合行业标准JB/T12599-2016。6.2.3流量传感器的选取应符合行业标准GB/T19582-2008。6.2.4基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置宜具备低功耗待机模式和唤醒工作模式，待机模式下整机功率＜50W，工作模式下整机功率＜800W，且模块单元具备自动进入低功耗待机模式功6.2.5基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置应具备预警功能，根据GIS中添加的特性6T/CCSCIOT0003—2024气体情况，设置报警阈值参数，当检测到示踪气体高于该参数时，装置报警。6.2.6基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置应具备可移动作业功能，满足GIS设备不同位置和特殊测量需求。6.2.7基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置应具备采样间隔时间设置功能，传输频率设置范围为60秒钟至24小时。6.2.8基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置应具备数据校验、数据重传功能，以确保数据能够安全稳定地传输到数据接收端。6.2.9基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置应具备加密传输功能，以保障数据的安全性和保密性，避免数据被篡改或丢失。6.2.10基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置的特性气体检测性能应满足以下要求：a)示值误差：不超过±5%（显示值）；b)报警误差：不超过±5%（报警设定值）；c)重复性：不大于3%；d)响应时间：不大于60s；e)零点漂移：不超过±3%FS；f)量程漂移：不超过±3%FS。6.2.11绝缘电阻正常环境条件下，外壳与电源端子之间的绝缘电阻应不小于20MΩ。6.2.12绝缘强度正常环境条件下，外壳与电源端子之间应能承受有效值为1500V、50Hz正弦交流电压，历时1min应无击穿和飞弧现象。6.2.13电磁兼容性基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置的电磁兼容性应满足GB/T18268.1-20106.2中工业场所用设备的特殊抗扰度要求，其中：a)静电放电抗扰度应满足GB/T17626.2-2006第5章规定的试验等级3的试验要求；b)射频电磁场辐射抗扰度应满足GB/T17626.3-2016第5章规定的试验等级3的试验要求；c)电快速瞬变脉冲群抗扰度应满足GB/T17626.4-2008第5章规定的试验等级3的试验要求；d)浪涌（冲击）抗扰度应满足GB/T17626.5-2008第5章规定的试验等级3的试验要求；e)工频磁场抗扰度试验应满足GB/T17626.8-2006第5章规定的试验等级4的试验要求；f)电压暂降、短时中断的抗扰度应满足GB/T17626.11-2008第5章规定的严酷等级第3类的试验要求。6.2.14工作环境条件工作环境条件应满足如下要求：a)环境温度：-20C～+50°C；b)相对湿度：不大于90%；c)大气压：86kPa～106kPa。6.2.15电源：AC（220±22）V50±0.5）Hz。6.2.16在正常环境条件下，装置应能连续运行不低于28d。试验期间，装置应能正常工作，试验后装置的示值误差和报警误差应满足6.2.10的要求。6.2.17可靠性要求7T/CCSCIOT0003—2024本文件采用平均无故障工作时间（MTBF）衡量产品的可靠性水平。设备在正常气候条件下的平均无故障工作时间（MTBF）应不小于1000h，并在产品的技术文件中明示。6.2.18测量精度基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置的测量精度应遵从于所选光谱仪的测量精度与灵敏度。6.2.19检出率基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置的检出率应大于95%。6.3安全要求6.3.1设备整体尖端应平滑处理，防止人身伤害。6.3.2设备内部设置抗震或屏蔽功能，防止传感器、光谱仪功能受损。6.3.3应具备漏电保护和过载保护电路，防止人身触电和设备意外烧毁。7校核7.1核检准备与校正7.1.1基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置的工作环境的温度范围、湿度要求、电压、电源频率、磁场干扰等同于配置光谱仪工作要求。7.1.2所配置光谱仪应定期送往具有国家计量检测资质的相关单位进行校准，确保整体装置工作的稳定性。7.1.3按照基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置操作规定，接通电源，打开设备至正常运行状态，预热至仪器正常运行。7.1.4准备标准特性气体，按照正常检测流程与方法，检测基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置的检测限和检出率。7.2校核试验方法7.2.1试验条件除环境适应性试验外，装置的试验条件应满足以下要求：a)环境温度：15℃~35℃;b)环境湿度：不大于85%RH；c)电源电压220±11）V；d)电源频率50±0.5）Hz；e)工作环境不存在影响仪器正常工作的电磁场和干扰气体。7.2.2标准器具及辅助设备试验主要用标准器具及辅助设备应满足表1的要求。表1主要标准器具和辅助设备123458T/CCSCIOT0003—202467分度值不大于0.1s8温度测量范围-10℃~50℃,均匀度不大7.2.3外观检查装置外观用目测方法检查，结果应符合6.1的要求。7.2.4基本功能检查启动装置，按产品说明书进行各项功能检查，结果应满足6.1的要求。7.2.5电气安全性能试验7.2.5.1绝缘电阻试验装置不连接供电电源，但接通电源开关，用500V绝缘电阻表测量装置的电源输入端对机壳及地的绝缘电阻，结果应符合6.2的要求。7.2.5.2绝缘强度试验装置不连接供电电源，但接通电源开关，对采用工频电源供电的装置，用交流耐压测试仪在装置电源输入端与机壳及地间施加1500V电压，1min，结果应符合6.2的要求。7.2.6检测性能试验7.2.6.1示值误差按JJF1263-2010中8.2.2规定的方法对装置进行示值误差试验，结果应符合6.2的要求。7.2.6.2报警误差按DL/T1555-2016中7.3.4.1规定的方法对装置进行报警误差试验，结果应符合6.2的要求。7.2.6.3重复性按DL/T1555-2016中7.3.6规定的方法对装置进行重复性试验，结果应符合6.2的要求。7.2.6.4响应时间按DL/T1555-2016中7.3.5.1规定的方法对装置进行响应时间试验，结果应符合6.2的要求。7.2.6.5最小检测限按JJF1263-2010中8.2.6规定的方法对装置进行最小检测限的试验，结果应符合6.2的要求。7.2.6.6漂移按JJF1263-2010中8.2.8规定的方法对装置进行零点漂移和量程漂移试验，结果应符合6.2的要求。7.2.6.7温度传感器试验将装置温度传感器置于温湿度标准箱中，设置温度试验点为-中7.3.2规定的方法进行温度示值误差试验，结果应符合6.2的要求。7.2.6.8湿度传感器试验将装置湿度传感器置于温湿度标准箱中，设置湿度试验点为20%RH，40%RH、60%RH、80%RH，按JJG205-2005中7.3.2规定的方法进行湿度示值误差试验，结果应符合6.2的要求。9T/CCSCIOT0003—20247.2.7环境适应性试验7.2.7.1温度、湿度、振动、冲击试验装置的温度、湿度、振动、冲击试验按GB/T6587-2012中5.9环境组别为Ⅱ组的规定和方法进行，结果应符合6.2的要求。7.2.7.2包装运输试验装置的包装运输试验按GB/T6587-2012中5.10流通条件等级2级规定的试验要求和试验方法进行，结果应符合6.2的要求。7.2.8电源适应性试验装置的电源适应性试验按GB/T6587-2012中5.12规定和方法进行，结果应符合6.2的要求。7.2.9电磁兼容性试验7.2.9.1静电放电抗扰度试验装置按GB/T17626.2-2006第8章的规定和方法进行；试验等级：3级；试验对象：装置外壳；试验结果应符合6.2的要求。7.2.9.2射频电磁场辐射抗扰度试验装置按GB/T17626.3-2016第8章的规定和方法进行；试验等级：3级；试验对象：装置外壳；试验结果应符合6.2的要求。7.2.9.3电快速瞬变脉冲群抗扰度试验装置按GB/T17626.4-2008第8章的规定和方法进行；试验等级：3级；试验对象：装置的电源端口及数据端口；试验结果应符合6.2的要求。7.2.9.4浪涌（冲击）抗扰度试验装置按GB/T17626.5-2008第8章的规定和方法进行；试验等级：3级；试验对象：装置的电源端口；试验结果应符合6.2的要求。7.2.9.5工频磁场抗扰度试验装置按GB/T17626.8-2006第8章的规定和方法进行；试验等级：4级；试验对象：装置外壳；试验结果应符合6.2的要求。7.2.9.6电压暂降和短时中断抗扰度试验装置按GB/T17626.11-2008第8章的规定和方法进行；严酷等级：第3类；试验对象：装置的电源端口；试验结果应符合6.2的要求。7.2.10长期稳定性试验接通电源，在正常环境条件下装置连续运行28d，试验结束后进行示值误差和报警误差测试，试验结果应满足6.2的要求。8使用规程基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置使用规程应符合电网GIS行业良好生产规范相关要求，具体满足如下要求：a)应选取在核检有效期内的各类传感器、仪器、仪表等，并检查设备功能、外观是否正常；b)基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置给传感器探头应固定在安装位置，防止在检测过程中产生移动，影响检出率；c)在正式检测之前，应将零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置启用检测准备步骤，等待管道内部抽成真空准备时间宜在半小时以内；T/CCSCIOT0003—2024d)检测操作完成后，应通过扫码、手动输入、自动输入等方式与被监测位点建立绑定关系；e)基于物联网的零碳环保型GIS气体泄漏在线监测装置与潜在泄漏位点建立绑定关系后，应进行核验，确定数据终端输出的可靠性；f)基于物联网的零碳环保型GIS气体