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)出點多、線長、面廣的復雜情況，對輸電線路可靠穩(wěn)定運行提出了較高要求。河南送變電運維專業(yè)探索以深度學習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度，河南送變電從圖像識別、圖像分割、時序處理等三方面著手，有針對性地確定不同種類的深度學習模型。在此項工作開展初期，一道難題困擾著河南送變電運維人員：既有的CNN、FCN和RN模型*早多應用于測繪、建筑行業(yè)，如果直接讓其介入電力實際工作場景，會出現(xiàn)識別不準、結(jié)果誤報等“水土不服”問題。該公司人員通過查閱多方資料和反復調(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，包括強化特征傳播的DenseNet模型、高精度進行地物分割提取的U-Net模型和具有長短時記憶單元的LSTM模型。3種細分模型經(jīng)過精心調(diào)試、有機整合、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備。
1.2 相關標準（LYGCXT5000油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)全自動性能穩(wěn)定，匠心制造）
本設備引用下列標準，通過引用標準中的相關條文構(gòu)成本標準的條文。由此規(guī)定了本設備的技術要求、驗收規(guī)則、檢驗方法、適用范圍、包裝要求、標志、運輸及儲存。
（ 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 絕緣油介電強度測定法
（ 5 ）GB/T7601 － 1987 運行中變壓器油水分測定法
（ 6 ）GB/T14542 － 93 運行中變壓器油的維護管理規(guī)定
（ 7 ）DL/T 596 － 1996 （ 2005 復審） 電力設備預防性試驗規(guī)程
（ 8 ）DL/T 572 － 1995 （ 2005 復審） 電力變壓器運行規(guī)程
（ 9 ）GB /T 7252 --- 2001 變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則
（ 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
（ 12 ）GB/T 17626 － 1998 電磁兼容試驗和測量技術
（ 13 ）GB/T 13384 － 1992 機電產(chǎn)品包裝通用技術要求
（ 14 ）GB190 — 1990 危險貨物包裝標志
（ 15 ）GB5099 － 1994 鋼質(zhì)無縫氣瓶
（ 16 ）GB/T 9361 － 1988 計算站場地使用要求
（ 17 ）GB 4943 － 2001 信息技術設備的保障
（ 18 ）GB/T 2887 － 2000 電子計算機場地通用規(guī)范
（ 19 ）GB 4208 － 1993 外殼防護等級（ 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）
從事本設備的安裝、投入運行、操作、維護和修理的所有人員
◆ 必須有相應的專業(yè)資格。
◆ 必須嚴格遵守各項使用說明。
◆ 不要在數(shù)據(jù)處理服務器上玩電子游戲、瀏覽網(wǎng)頁。
◆ 不要在數(shù)據(jù)處理服務器上任意安裝軟件，避免不必要的沖突。
違章操作或錯誤使用可能導致：
◆ 降低設備的使用壽命和監(jiān)測精度。
◆ 損壞本設備和用戶的其他設備。
◆ 造成嚴重的或致命的傷害。
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）
可實現(xiàn)自動定量循環(huán)清洗、進油、油氣分離、樣品分析、數(shù)據(jù)處理、實時報警；快速地在線監(jiān)測變壓器等油浸式電力高壓設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)早期預報設備故障隱患信息，避免設備事故，減少重大損失，提高設備運行的可靠性。該系統(tǒng)作為油色譜在線監(jiān)測領域的新一代產(chǎn)品，將為電力變壓器實現(xiàn)在線遠程 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行中近十年的成功經(jīng)驗，并總結(jié)國內(nèi)外油色譜在線監(jiān)測的優(yōu)缺點，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，真實地反應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；
? 采用專用復合色譜柱，提高氣體組分的分離度；
? 采用進口特制的檢測器 ，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，誤差范圍為 ± 10% ，優(yōu)于離線色譜± 30%的指標；
? 成熟可靠的通信方式，采用標準網(wǎng)絡協(xié)議，支持遠程數(shù)據(jù)傳輸；
? 數(shù)據(jù)采集可靠性高，采用過采樣技術 Δ－∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器，24 位分辨率，自動校準；
? 多樣的數(shù)據(jù)顯示及查詢方式，提供報表和趨勢圖，歷史數(shù)據(jù)存儲壽命為 10 年；
? 環(huán)境適應能力強，成功應用于高寒、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 標準 ；
? 提供有兩級報警功能，報警信號可遠傳；
? 開放的數(shù)據(jù)庫，可接入電力系統(tǒng)局域網(wǎng)；
此外，采用了模塊化設計，高性能嵌入式處理器的應用使色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，并具有下列特點：
? 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)境適應技術，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，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，優(yōu)良保證載氣不會帶進變壓器本體中；
? C2H2 *低檢測限可達 0.3 μ L/L ；
? 采用雙回路多模式恒溫控制，控溫精度達 ± 0.1 ℃ ，設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、濃度計算、數(shù)據(jù)報警、設備狀態(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計，進一步提高系統(tǒng)抗干擾性能；
? 采用基于 RS-485 的總線標準，可實現(xiàn)全數(shù)字、遠程數(shù)據(jù)傳輸、控制和參數(shù)設置；
? 加強系統(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 ；
? 加強系統(tǒng)自檢，增加遠程維護功能，提供設備異常事件報警；
? 可擴展性高，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 實物照片
2.2 工作原理
工作時，先利用油樣采集單元進行油路循環(huán)，處理連接管道的死油，再進行油樣定量；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)并自動進樣； 在載氣推動下，樣氣經(jīng)過色譜柱分離，順序進入氣體檢測器；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)進行存儲、計算和分析，并通過 RS485接口將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)處理服務器（安裝在主控室），*后由監(jiān)測與預警軟件進行數(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 主要技術參數(shù)
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序號
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技術參數(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，可由用戶自行設定，默認 24 小時
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9
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取樣方式
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循環(huán)取樣，可靠真實地反應變壓器中氣體真實情況
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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)時間：三個周波，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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整機重量
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100kg
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23
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基礎尺寸
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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
通過用戶的 MIS 系統(tǒng)遠端顯示監(jiān)測界面、數(shù)據(jù)查詢、參數(shù)設置等現(xiàn)場具備的全部功能。采用有線接入方式：一個電廠或變電站可以用一臺數(shù)據(jù)處理服務器，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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標準配置
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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 硬件安裝前準備工作
在確定安裝 前請確認以下準備工作（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)服務器(安裝位置)
? 確定數(shù)據(jù)處理服務器與色譜數(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，把實驗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，應該考慮以下方面：
① 色譜數(shù)據(jù)采集裝置應該安裝在不影響變壓器維護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)應預留 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 ，其正面（帶指示燈面）應面向巡檢通道。
③ 色譜數(shù)據(jù)采集裝置安裝位置應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有 AC220V 電源。
3.2.2 安裝基礎平臺施工
如圖 3.2 所示，進行安裝基礎平臺施工。
圖 3.2 基礎平臺示意圖
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)處理服務器安裝位置
數(shù)據(jù)處理服務器建議安裝在變電站主控室或電廠的電氣控制室內(nèi)（預留交流 220V 電源及通信線通道）。數(shù)據(jù)處理服務器外型滿足 19″工業(yè)機箱標準，可直接在預留空位的 19″標準工業(yè)控制屏柜上安裝。如無備用，則需要加裝 19″標準工業(yè)控制屏柜。該屏柜需要另行定購。
3.5 確定數(shù)據(jù)處理服務器與色譜數(shù)據(jù)采集裝置的配置
數(shù)據(jù)處理服務器與色譜數(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以及發(fā)生問題時的及時準確處理。
◆檢測周期:默認為24小時/次，用戶可按需要設定為6小時/次或12小時/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)運維工作模式下，輸電線路通道運維主要依靠“人工巡視+無人機航測”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)象時有發(fā)生。同時線路狀態(tài)管控等工作信息流的實時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算法的通道風險管控系統(tǒng)過程中，利用不同區(qū)域、不同類型的輸電線路通道現(xiàn)場照片進行AI分析，引入疊加桿塔坐標和二維正射圖與衛(wèi)星圖提升AI識別精度，采用人工標定法對模型進行適應性優(yōu)化訓練，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。得益于不斷進行的訓練優(yōu)化和深度學習，AI算法對原有使用環(huán)境的機械式依賴有效降低，訓練優(yōu)化效果MIoU平均值從0.2躍升至0.824，進而實現(xiàn)在電力運維專業(yè)背景下“算得更快、更聰明”。
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