本技术要求适用于开关设备在线监测装置技术评估，样品成本计算和项目成本报价，根据项目进展需要，我们将起草一份技术协议，用于规范我们项目的技术细节，并作为项目验收依据。
1. 对装置定位的理解及功能的定义
开关设备在线监测系统用于监测开关设备性能及其所处的环境条件，其目的是通过在线监测，了解开关设备的运行状况，评估开关设备性能及运行状况。监测项目包括了开关柜主回路关键接触点的温度，开关柜局部放电，开关柜内环境温湿度等。根据本在线监测系统的总体要求及项目周期、成本预算，我们将开发两项智能装置，用于将现有的各个独立的带有标准协议输出端口的监测IED联系起来，对各个监测IED输出的信息进行判断和分析，并将分析结果进行显示和上传到变电站网关。在线监测的系统架构如下：
在线监测系统架构示意图
该系统是实现变电站多个开关柜的在线监测。其中每一面开关柜上安装一个本地显示装置和若干个监测项的IED及一个MCU装置；MCU装置用于接收各本柜内监测IED的监测数据信息，进行就地综合分析、判断，并将分析结果上传及通过HMI进行显示。整个变电站所有开关柜共用一个Gateway装置，用于与各个开关柜MCU装置进行通讯，上传各MCU信息及下达命令到各MCU装置；Gateway装置还具有wifi通讯功能，可以通过热点搜索方式与周围 100米范围内具有WiFi功能手机进行通讯，通过手机APP形式对在线监测信息进行显示。
2. 主要功能参数
要开发的两项智能装置，MCU装置 和Gateway装置，其所处逻辑位置如上图所示。还开发一个WiFi通讯模块及对应的手机APP程序。各主要功能：
2.1 MCU装置的主要功能为：
| 功能描述 |
1 | 接收各监测IED的监测数据和状态评估结果信息，进行就地综合分析、判断；各个监测IED的输出协议为Modbus RTU或Modbus TCP协议； |
2 | 可与HMI进行通讯，通过HMI对MUC输出的信息进行显示及对MUC下挂的监测IED进行参数设置和控制； |
3 | MUC能与上级网关通讯，进行信息上传；通讯协议为Modbus RTU或Modbus TCP协议； |
4 | MUC可以接收上级设备发出的命令，并对下挂的各个监测IED进行控制及参数设置； |
5 | 具有温、湿度监测功能，可以通过外接温、湿度传感器的方式对环境温、湿度进行监测；温度精度±1K，湿度精度±3%；温、湿度传感器为MUC附属设备，同MUC一起开发； |
6 | 具有8路开关量输入功能，2路开关量输出功能，输出电压DC24V（？）,输出容量3VA； |
7 | 自诊断功能：装置具备自诊断功能，并能根据要求将自诊断结果上传 |
2.2 MCU装置的硬件要求：
2.3 Gateway装置的主要功能：
| 功能描述 |
1 | 与各个MCU装置进行通讯，上传各MCU装置信息到上层设备及将上层设备命令下达到各MCU装置； |
2 | 与各MCU装置之间的通讯采用Modbus RTU协议或Modbus TCP协议； |
3 | 与上级设备之间的通讯采用Modbus RTU协议或Modbus TCP协议或者TCP/IP协议，三种协议应同时具有，可供选择使用。 应具有拓展IEC61850协议输出的功能，改功能当前暂不开发，但应预留合适的接口装置，在需要IEC61850协议输出时，应能通过加装模块或通过升级的方式方便实现。 |
4 | 应具有外接HMI的功能，并通过HMI对各MCU装置输出的信息进行显示及对各MCU装置下挂监测IED进行控制； |
5 | 具有外接WiFi通讯模块的功能，可以将各MCU装置的信息通过WiFi通讯模式进行传输，该装置与WiFi通讯模块之间的连接应采用插接的模式，并且插拔方便； |
6 | 具有数据记录功能： a)该装置运行后应能正确记录动态数据，操作记录，装置异常等情况下应 能够正确建立事件标识； b) 保证记录数据的安全性，不应因电源中断、快速或缓慢波动及跌落丢失已记录的动态数据；不应因外部访问而删除动态记录数据；按任意一个开关或按键，不应丢失或抹去已记录的信息。 c) 该装置应具有历史数据查阅功能，可存储至少一周内的状态监测数据，存储空间为2G；监测结果可通过USB接口将存储历史记录进行下载，还可以通过HMI、APP对存储历史数据进行查询。。 |
7 | 自诊断功能：装置具备自诊断功能，并能根据要求将自诊断结果远传 |
2.4 Gateway装置的硬件要求：
| 类别 | 描述 |
1 | CPU | 中央处理器CPU的处理能力应足够管理所有的外设(外设设备不超过100个) |
2 | RAM | 装置有256M字节的RAM，可扩展到512M无需重新设计 |
| ||
3 | ROM 存储卡 | 采用eMMC存储器用于存储器存放系统软件、应用软件和数据。除系装置本身软件所需存储空间外，存储器应能存放一段时期历史数据，2G大小为宜，可为插拔式存储卡。 |
3 | 以太网端口
| 装置要求1个RJ45网络接口，支持TCP/IP协议；10/100M自适应 |
端口磁绝缘水平为1.5kvRMS(2.5kv/峰值) | ||
网口有2个双色LED指示灯：- LED 1：连通（绿色）- LED 2：链接与网速，100Mbps (绿色)，10Mbps（黄色） | ||
4 | MODBUS RS485端口
| RS485端口（端子）数量满足下挂MCU装置及显示装置需求为宜。 |
螺丝端子的标记遵循 Modbus 及施耐德电气标准：PIN1:D1+; PIN2:D0-; Pin3:屏蔽; Pin4:0V | ||
RS485端口至少支持以下通信波特率：1200，4800，9600，19200，38400，57600，115200 | ||
RS485端口支持 1.5kv RMS（2.5kv峰值）的绝缘水平 | ||
连接端子适配 1.5mm²导线连接, 为螺丝式连接固定 | ||
装置配有黄色LED 指示灯，指示 RS485 端口通讯状态，连接时常亮，通讯时闪烁 | ||
与下级设备相连的Modbus端口，支持Modbus RTU协议和Modbus TCP协议，最大可支持的设备数量: 10个, 每个设备平均采集10个参数（ 数据参数采集 频率 最高1次/0.1ms）； | ||
向上输出的Modbus端口，支持Modbus RTU协议和Modbus TCP协议 | ||
8 | RTC | 装置支持实时时钟来矫正内部时钟设置，具有 NTP对时功能 |
断电情况下，时钟保持和维持时间至少3天（超级电容） | ||
9 | 调试端口 | 为调试或升级需要，装置应具有调试端口（JTAG端口） |
10 | 供电电源 | 装置电源采用24VDC，能够自适应 9VDC-36VDC |
11 | 接线端子 | 采用间距5.08的可插拔端子进行信号输入和输出 |
12 | 安装方式及外观尺寸 | 装置能够直接地安放在35mm DIN导轨上，具有固定卡钩，保证安装固定可靠。 另外，机身的4角配有便于螺钉固定的螺孔（φ6)，方便于嵌入安装到装置内部； |
长*宽*高≤200mm*100mm*100mm | ||
13 | 颜色 | 外壳颜色：白色 (色号 Ral 9003) RS485 端子: 黑色： 其它端子条：绿色 接口侧板：绿底 (色号 Pantone 355C) 白字 |
2.5 WiFi模块功能
| 功能描述 |
1 | 该WiFi通讯模块为外接设备，可采用USB插接的模式与Gateway装置进行通讯，并且插拔方便； |
2 | 该功能模块可以跟Gateway装置通讯，将Gateway接收到的各MCU装置的信息通过wifi通讯传输到具有WiFi功能的手机，通过手机APP进行信息显示；该模块应实现无线路由器功能； |
3 | WiFi覆盖范围为应能具有扩展功能，为满足指定范围内wifi覆盖，除WiFi功能模块外，应提供覆盖范围扩展方案（及所需设备）； |
4 | 手机APP发出的命令，应能通过WiFi传输模块对MCU装置及下挂的各个监测IED进行控制及参数设置； |
2.6 手机APP功能
| 功能描述 |
1 | 该APP可以应用在ISO系统和Android系统； |
2 | 该APP应能接收显示Gateway输出的相关信息，信息更新时间应小于5秒，系统响应时间小于5秒； |
3 | APP应具有参数设置，报警信息提示，信息推送，历史数据查询等功能； |
| APP客户端应具有账号登陆功能，只有通过账号登陆后才能使用；如用户通过APP对在线监测系统进行操作或参数设置，操作记录应具有账户署名。 |
4 | 界面设计要求简洁清晰，便于操作；具体设计见界面设计文件
|
3. 智能装置需通过的验证
按照系统架构配置方案组成在线监测系统，各装置除了具有要求基本功能外， 根据各装置所使用的环境条件，还应通过如下验证：
3.1绝缘性试验
1）在正常试验大气条件下，装置各独立电路与外露的可导电部分之间， 以及各独立电路之间，绝缘电阻的要求见表1
2）温度+40±2℃，相对湿度（93±3）％恒定湿热条件下，装置各独立电路与外露的可导电部分之间，以及各独立电路之间，绝缘电阻的要求见表2。
表１正常试验条件下绝缘电阻要求
额定工作电压Ur | 绝缘电阻要求 |
Ur≤60V | ≥5MΩ(用250V兆欧表测量) |
250>Ur>60V | ≥5MΩ(用500V兆欧表测量) |
注：与二次设备及外部回路直接连接的接口回路绝缘电阻采用250>Ur>60V的要求 | |
表2正常试验条件下绝缘电阻要求
额定工作电压Ur | 绝缘电阻要求 |
Ur≤60V | ≥5MΩ(用250V兆欧表测量) |
250>Ur>60V | ≥5MΩ(用500V兆欧表测量) |
注：与二次设备及外部回路直接连接的接口回路绝缘电阻采用250>Ur>60V的要求 | |
3.2介质强度
a）在正常试验大气条件下，装置各独立电路与外露的可导电部分之间，以及各独立电路之间，应能承受频率为50Hz，历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象；
b）工频耐压试验电压值按表3规定进行选择，也可以采用直流试验电压，其值应为规定的交流试
表3试验要求
额定工作电压Ur | 交流试验电压有效值 |
Ur≤60V | 0.5KV |
250>Ur>60V | 2.0KV |
注：与二次设备及外部回路直接连接的接口回路绝缘电阻采用250>Ur>60V的要求 | |
３.3冲击电压
在正常试验大气条件下，装置各独立电路与外露的可导电部分之间，以及各独立电路之间，应能承受1.2/50μs的标准雷电波的短时冲击电压试验。当额定工作电压大于60V时，开路试验电压为5kV；当额定工作电压不大60时，开路试验电压为1kV。试验后设备应无绝缘损坏和器件损坏。
3.4.电磁兼容性试验（EMC）
1）静电放电抗扰度试验，按GB/T17626.2中规定的4级严酷等级进行；
2）射频电磁场辐射抗扰度试验，按GB/T17626.3中规定的3级严酷等级进行；
3）电快速瞬变脉冲群抗扰度试验，按GB/T17626.4中规定的4级严酷等级进行；
4）振荡波抗扰性试验GB/T 17626.12中表2规定的严酷等级3级进行；
5）浪涌抗扰度试验按GB/T 17626.5中表1规定的严酷等级4级进行；
6）脉冲磁场抗扰度试验按GB/T 17626.9中表1规定的严酷等级4级进行；
7）阻尼振荡磁场抗扰度试验按GB/T 17626.10中表1规定的严酷等级4级进行；
8）射频场感应的传导骚扰抗扰度试验，按GB/T17626.6中规定的3级严酷等级
进行；
9）工频磁场抗扰度试验，按GB/T17626.8中规定的5级严酷等级进行；
10）电压暂降、短时中断抗扰度试验，按GB/T17626.11中规定的电压暂降和中断为60%UT, 持续时间10个周波的电压暂降和短时中断干扰进行；
3.5 环境适应性能
1）低温：该装置应能承受GB/T2423.1规定的低温试验，低温温度-40℃，试
验时间2h。
2）高温：该装置应能承受GB/T2423.2规定的高温试验，高温温度-+65℃，
试验时间2h。
3）恒定湿热：该装置应能承受GB/T2423.9规定的恒定湿热试验。试验温度
+40℃±2℃，相对湿度（93±3）%，试验时间为48h。
4）温度变化：装置应能承受GB/T2423.22规定的温度变化试验，低温为
-10℃，高温为+50℃，暴露时间为2h，温度转换时间为3分钟，温度循
环次数为5次。
3.6机械振动
1）振动响应：装置应能承受GB/T11287中规定的严酷等级为Ⅰ级的振动响
应试验。
2）振动耐久：装置应能承受GB/T11287中规定的严酷等级为Ⅰ级的振动耐
久试验。
3.7 冲击
1）冲击响应：装置应能承受GB/T14537中规定的严酷等级为Ⅰ级的冲击响
应试验。
2）冲击耐久：装置应能承受GB/T14537中规定的严酷等级为Ⅰ级的冲击耐
久试验。
3.8 碰撞
装置应能承受GB/T14537中规定的严酷等级为Ⅰ级的碰撞试验。
3.9 防护等级
该装置应符合GB4208中规定的外壳防护等级IP31的要求；
3.10 连续通电
装置应进行72h（常温）连续通电试验。要求试验期间，性能满足技术要求的规定。
3.11 结构和外观要求
a）装置机箱应采取必要的防电磁干扰的措施。机箱的外露导电部分应在电气上连成一体，并可靠接地；
b) 机箱应满足发热元器件的通风散热要求；
c) 机箱模件应插拔灵活、接触可靠，互换性好；
d) 外表涂敷、电镀层应牢固均匀、光洁，不应有脱皮锈蚀等。
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