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XXXXX電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與智能診斷裝置技術(shù)要求范圍本文件規(guī)定了電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)裝置與智能診斷裝置的在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)要求、智能診斷裝置技術(shù)要求、電氣安全要求、環(huán)境要求、可靠性要求、試驗(yàn)方法。本文件適用于輸變電、配電等電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障預(yù)警與輔助診斷的各類在線監(jiān)測(cè)裝置和智能診斷裝置。其他類型的電力監(jiān)測(cè)類設(shè)備可參照使用。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T2423.10環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fc:振動(dòng)(正弦)GB/T2423.57電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2-81部分:試驗(yàn)方法試驗(yàn)Ei:沖擊沖擊響應(yīng)譜合成GB/T4208外殼防護(hù)等級(jí)(IP代碼)GB/T5080.7設(shè)備可靠性試驗(yàn)恒定失效率假設(shè)下的失效率與平均無(wú)故障時(shí)間的驗(yàn)證試驗(yàn)方案GB/T10125人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)GB/T17626.2電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.3電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)第3部分:射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.4電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.5電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)GB/T18216.4交流1000V和直流1500V及以下低壓配電系統(tǒng)電氣安全防護(hù)措施的試驗(yàn)、測(cè)量或監(jiān)控設(shè)備第4部分:接地電阻和等電位接地電阻GB/T24343工業(yè)機(jī)械電氣設(shè)備絕緣電阻試驗(yàn)規(guī)范GB/T24344工業(yè)機(jī)械電氣設(shè)備耐壓試驗(yàn)規(guī)范GB/T44380電力設(shè)備狀態(tài)檢修通用術(shù)語(yǔ)GB/T45577數(shù)據(jù)安全技術(shù)數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法DL/T417電力設(shè)備局部放電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量導(dǎo)則IEC61000-4-7電磁兼容性(EMC)—第4-7部分:測(cè)試與測(cè)量技術(shù)—供電系統(tǒng)及其連接設(shè)備的諧波與間諧波測(cè)量與儀器通用指南(Electromagneticcompatibility(EMC)-Part4-7:Testingandmeasurementtechniques-Generalguideonharmonicsandinterharmonicsmeasurementsandinstrumentation,forpowersupplysystemsandequipmentconnectedthereto)術(shù)語(yǔ)和定義GB/T44380界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。在線監(jiān)測(cè)裝置onlinemonitoringdevice用于對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)信息等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、傳輸和記錄的設(shè)備。智能診斷裝置intelligentdiagnosticdevice基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、模型算法和知識(shí)庫(kù)實(shí)現(xiàn)故障識(shí)別、趨勢(shì)分析、狀態(tài)評(píng)估和智能預(yù)警的裝置。在線監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)要求一般要求在線監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)滿足以下要求:a)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝、安全接線和便于維護(hù)的要求;b)應(yīng)具備自檢功能,并能實(shí)時(shí)上報(bào)故障告警。監(jiān)測(cè)功能要求在線監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)具備以下一項(xiàng)或多項(xiàng)監(jiān)測(cè)功能:a)溫度監(jiān)測(cè);b)局部放電監(jiān)測(cè);c)電氣參數(shù)監(jiān)測(cè);d)機(jī)械參數(shù)監(jiān)測(cè);e)氣體及介質(zhì)監(jiān)測(cè);f)環(huán)境監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)性能要求4.3.1溫度監(jiān)測(cè)性能應(yīng)滿足以下要求:a)溫度測(cè)量范圍:-40℃~+180℃;b)測(cè)量誤差不應(yīng)大于±1.0℃;c)采樣周期不應(yīng)大于1s。4.3.2局部放電監(jiān)測(cè)性能應(yīng)滿足以下要求:a)最小可檢測(cè)局放量不應(yīng)大于3pC;b)定位誤差不應(yīng)大于±5m;c)信噪比應(yīng)不小于10dB;d)采樣頻率不應(yīng)低于100MS/s。4.3.3電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)性能應(yīng)滿足以下要求:a)電壓測(cè)量誤差不應(yīng)大于±0.5%FS;b)電流測(cè)量誤差不應(yīng)大于±1%FS;c)諧波測(cè)量等級(jí)應(yīng)滿足IEC61000-4-7要求;d)采樣率不應(yīng)低于10kS/s。4.3.4振動(dòng)監(jiān)測(cè)性能應(yīng)滿足以下要求:a)頻率范圍應(yīng)覆蓋5Hz~1kHz;b)振動(dòng)加速度測(cè)量誤差不大于±5%;c)采樣頻率不應(yīng)低于5kHz。4.3.5SF6氣體監(jiān)測(cè)性能應(yīng)滿足以下要求:a)氣體壓力或密度測(cè)量誤差不應(yīng)大于±1%FS;b)泄漏報(bào)警設(shè)定應(yīng)不大于相對(duì)密度變化-0.5MPa/年。4.3.6濕度監(jiān)測(cè)性能應(yīng)滿足以下要求:a)相對(duì)濕度測(cè)量范圍:0%RH~100%RH;b)測(cè)量誤差不應(yīng)大于±3%RH。數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)要求數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)要求如下:a)數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)支持多通道獨(dú)立采樣,采樣精度不應(yīng)低于16bit;b)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù)記錄間隔不應(yīng)大于1s;c)裝置應(yīng)具備本地存儲(chǔ)功能,存儲(chǔ)容量不應(yīng)小于32GB,數(shù)據(jù)保存不少于1年;d)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式應(yīng)支持二進(jìn)制或標(biāo)準(zhǔn)化JSON格式,并應(yīng)具有可解析性和跨平臺(tái)使用能力。安裝與接口要求安裝與接口要求如下:a)傳感器安裝方式應(yīng)符合設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn),不應(yīng)影響被監(jiān)測(cè)設(shè)備的安全運(yùn)行;b)外部接口應(yīng)采用工業(yè)級(jí)連接器,具備反插保護(hù)和環(huán)境密封性能;c)裝置應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)接線端子或防護(hù)型通信接口。智能診斷裝置技術(shù)要求數(shù)據(jù)處理能力要求數(shù)據(jù)處理能力要求如下:a)裝置應(yīng)能對(duì)不少于10萬(wàn)條/日的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理;b)數(shù)據(jù)處理延遲不應(yīng)大于2s,批量分析處理時(shí)間不應(yīng)大于10s/萬(wàn)條數(shù)據(jù);c)裝置應(yīng)支持不低于32GB的內(nèi)置數(shù)據(jù)緩存能力,與服務(wù)器交互的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式應(yīng)兼容JSON、CSV或二進(jìn)制格式;d)對(duì)于局部放電、振動(dòng)等高頻數(shù)據(jù),應(yīng)支持不少于1GB/min的數(shù)據(jù)流處理能力。診斷模型要求5.2.1模型類型要求智能診斷裝置可采用以下一種或多種模型組合:a)基于經(jīng)驗(yàn)規(guī)則的專家系統(tǒng)模型;b)基于特征提取的統(tǒng)計(jì)模型;c)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分類與回歸模型;d)基于深度學(xué)習(xí)的時(shí)序分析模型;e)基于電力設(shè)備物理機(jī)理的數(shù)字孿生模型;5.2.2模型準(zhǔn)確性要求模型準(zhǔn)確性要求如下:a)故障識(shí)別準(zhǔn)確率不應(yīng)低于90%;b)缺陷等級(jí)判斷一致性不應(yīng)低于85%;c)趨勢(shì)預(yù)測(cè)平均誤差不應(yīng)大于±5%;d)壽命預(yù)測(cè)偏差不應(yīng)大于±10%。診斷功能要求5.3.1故障識(shí)別功能裝置應(yīng)具備對(duì)以下常見故障的識(shí)別能力:a)變壓器:繞組過(guò)熱、鐵芯松動(dòng)、局部放電、套管擊穿、油中氣體異常;b)GIS:絕緣缺陷、金屬顆粒、SF6泄漏、機(jī)械卡澀;c)斷路器:分合閘不同步、機(jī)構(gòu)磨損、彈簧疲勞、觸頭異常發(fā)熱;d)電纜:局放缺陷、絕緣老化、護(hù)層水樹、電纜接頭過(guò)熱;e)電容器:介質(zhì)擊穿、內(nèi)部故障、發(fā)熱異常。5.3.2趨勢(shì)分析功能裝置應(yīng)能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)參數(shù)變化趨勢(shì)自動(dòng)生成趨勢(shì)曲線,對(duì)以下指標(biāo)進(jìn)行趨勢(shì)分析:a)局部放電強(qiáng)度變化;b)溫度上升速率、負(fù)荷變化與設(shè)備熱容量;c)振動(dòng)頻譜特征變化;d)油中氣體(DGA)中H?、C?H?、C?H?等關(guān)鍵氣體變化;e)SF6密度變化趨勢(shì)。5.3.3健康狀態(tài)評(píng)估功能裝置應(yīng)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行健康指數(shù)(HI)評(píng)估,HI評(píng)分等級(jí)可劃分為:a)HI≥80:健康;b)60≤HI<80:亞健康;c)40≤HI<60:需檢修;d)HI<40:高風(fēng)險(xiǎn)。5.3.4壽命預(yù)測(cè)功能裝置應(yīng)支持對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的剩余壽命預(yù)測(cè):a)預(yù)測(cè)時(shí)間跨度不應(yīng)小于6個(gè)月;b)滾動(dòng)預(yù)測(cè)更新周期不大于24h;c)預(yù)測(cè)誤差不應(yīng)大于設(shè)備壽命周期的±10%。報(bào)警與推送要求報(bào)警與推送要求如下:a)應(yīng)支持異常事件多級(jí)報(bào)警,包括預(yù)警、告警、嚴(yán)重告警三級(jí);b)報(bào)警響應(yīng)時(shí)間不應(yīng)大于2s;c)報(bào)警內(nèi)容應(yīng)包括:事件類型、事件級(jí)別、時(shí)間戳、數(shù)據(jù)快照、推薦處理措施;d)應(yīng)支持向調(diào)度系統(tǒng)、主站系統(tǒng)、移動(dòng)終端等平臺(tái)推送報(bào)警數(shù)據(jù)。安全與可信要求安全與可信要求如下:a)裝置應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證、權(quán)限分級(jí)管理功能,通信加密應(yīng)不低于TLS1.2;b)模型運(yùn)行日志、數(shù)據(jù)處理日志應(yīng)可審計(jì),日志保存時(shí)間不應(yīng)少于180天;c)裝置應(yīng)防止惡意模型注入攻擊和數(shù)據(jù)篡改,具備模型一致性校驗(yàn)功能。電氣安全要求絕緣性能要求裝置與地之間的絕緣電阻應(yīng)不低于1MΩ。接地要求在線監(jiān)測(cè)與智能診斷裝置的金屬外殼應(yīng)可靠接地,接地電阻應(yīng)不大于4Ω。耐壓性能要求裝置應(yīng)具備過(guò)電壓保護(hù)功能,其工作電壓范圍應(yīng)滿足AC220V±10%或DC110V/220V±20%的要求。泄漏電流要求泄漏電流不應(yīng)超過(guò)0.5mA。電磁兼容性要求應(yīng)具備對(duì)靜電放電、射頻電磁場(chǎng)輻射、電快速瞬變脈沖、浪涌干擾的抗擾能力。環(huán)境要求溫度要求裝置應(yīng)能在-40℃~+70℃環(huán)境溫度下正常工作。濕度要求裝置應(yīng)能在5%RH~95%RH環(huán)境濕度下正常工作。防護(hù)等級(jí)要求裝置的防護(hù)等級(jí)應(yīng)不低于GB/T4208中規(guī)定的IP54的要求。耐腐蝕性要求裝置應(yīng)能耐受中性鹽霧試驗(yàn)96?h,不出現(xiàn)明顯銹蝕。耐振動(dòng)沖擊要求裝置應(yīng)能夠承受工作頻率為2Hz~500Hz、振動(dòng)加速度不超過(guò)10m/s2的振動(dòng)環(huán)境;應(yīng)能承受峰值加速度為1000m/s2的機(jī)械沖擊而不發(fā)生損壞。海拔要求裝置應(yīng)能夠在高海拔環(huán)境下正常工作,最高工作海拔應(yīng)不低于3000m??煽啃砸笱b置應(yīng)通過(guò)72h以上連續(xù)運(yùn)行試驗(yàn),平均無(wú)故障時(shí)間應(yīng)不小于50000h。試驗(yàn)方法在線監(jiān)測(cè)裝置試驗(yàn)9.1.1一般要求試驗(yàn)上電后,觸發(fā)裝置自檢程序或通過(guò)內(nèi)置自檢命令,觀察并記錄自檢結(jié)果,確認(rèn)有無(wú)異常報(bào)警。9.1.2監(jiān)測(cè)功能試驗(yàn)按產(chǎn)品技術(shù)文件列明的各監(jiān)測(cè)功能枚舉所有傳感器和通道,逐項(xiàng)接入校準(zhǔn)設(shè)備或模擬信號(hào)源,按下列測(cè)值點(diǎn)輸入標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(見各項(xiàng)性能試驗(yàn)),觀察并記錄裝置是否能識(shí)別并正確顯示/記錄相應(yīng)測(cè)量量。9.1.3測(cè)量性能試驗(yàn)9.1.3.1溫度測(cè)量性能試驗(yàn)應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行:a)將被測(cè)溫度傳感器置于溫度校準(zhǔn)爐中,按下列溫度點(diǎn)依次穩(wěn)定并記錄(典型點(diǎn):-40℃、0℃、25℃、70℃、120℃、180℃);b)每一穩(wěn)態(tài)點(diǎn)穩(wěn)定后記錄裝置顯示值與標(biāo)準(zhǔn)傳感器讀數(shù),重復(fù)測(cè)量3次取平均;c)檢查裝置采樣周期設(shè)置,記錄實(shí)時(shí)記錄間隔時(shí)間。9.1.3.2局部放電測(cè)量性能試驗(yàn)應(yīng)按照DL/T417的規(guī)定執(zhí)行。9.1.3.3電氣參數(shù)測(cè)量性能試驗(yàn)應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行:a)電壓誤差測(cè)試:在額定量程內(nèi)選擇10%、50%、100%(及過(guò)載點(diǎn))等測(cè)量點(diǎn)輸入標(biāo)準(zhǔn)電壓,記錄裝置測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)儀器讀數(shù),重復(fù)3次;b)電流誤差測(cè)試:參照電壓測(cè)試,按多個(gè)點(diǎn)輸入并記錄;c)諧波測(cè)試:使用諧波發(fā)生器產(chǎn)生2~25次諧波,測(cè)試裝置對(duì)各次諧波的測(cè)量能力與總體諧波含量(THD)計(jì)算。9.1.3.4振動(dòng)監(jiān)測(cè)性能試驗(yàn)應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行:將振動(dòng)傳感器安裝在振動(dòng)臺(tái)上;在5Hz、10Hz、50Hz、100Hz、500Hz、1kHz施加已知幅值振動(dòng),記錄被測(cè)裝置輸出值與標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)讀數(shù);c)對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行采樣并FFT分析,驗(yàn)證采樣頻率和頻帶覆蓋。9.1.3.5SF6氣體監(jiān)測(cè)性能試驗(yàn)應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行:a)按照校準(zhǔn)裝置將SF6氣體或模擬氣體調(diào)至標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)(如25%、50%、75%、100%FS或?qū)?yīng)壓力點(diǎn));b)在每一校準(zhǔn)點(diǎn)記錄監(jiān)測(cè)裝置讀數(shù)并與標(biāo)準(zhǔn)儀器比較,重復(fù)3次取平均;c)檢驗(yàn)泄漏報(bào)警:逐步降低氣體密度并記錄裝置在何種年化相對(duì)密度變化率下觸發(fā)泄漏報(bào)警。9.1.3.6濕度監(jiān)測(cè)性能試驗(yàn)應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行:將濕度傳感器置于恒溫恒濕箱中,按10%、30%、50%、75%、95%RH等點(diǎn)穩(wěn)定并記錄裝置讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)傳感器讀數(shù);每點(diǎn)穩(wěn)定后重復(fù)采樣并計(jì)算平均值。9.1.4數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)試驗(yàn)應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行:分別在多個(gè)通道注入不同模擬信號(hào),驗(yàn)證采樣精度;設(shè)置記錄間隔為1s或更短,運(yùn)行24h,檢查記錄完整性與時(shí)間戳精確性;將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為二進(jìn)制或JSON格式,使用解析工具讀取并驗(yàn)證字段一致性與可解析性;檢驗(yàn)本地存儲(chǔ)容量:寫滿32GB數(shù)據(jù)或模擬1年典型數(shù)據(jù)量,確認(rèn)數(shù)據(jù)保存與循環(huán)覆蓋策略。智能診斷裝置試驗(yàn)9.2.1數(shù)據(jù)處理能力試驗(yàn)應(yīng)按照以下方法進(jìn)行:a)吞吐量與延遲測(cè)試:用數(shù)據(jù)流發(fā)生器按以下負(fù)載等級(jí)逐級(jí)發(fā)送模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù):1×(10萬(wàn)條/日等效峰值)、5×、10×(峰值放大)。記錄系統(tǒng)接收并完成一條記錄從入隊(duì)到診斷輸出的端到端處理延遲;b)測(cè)試持續(xù)時(shí)間不少于30min,每個(gè)負(fù)載點(diǎn)記錄延遲分布;c)批量分析測(cè)試:準(zhǔn)備1萬(wàn)條/10萬(wàn)條/20萬(wàn)條歷史記錄的批量數(shù)據(jù),觸發(fā)批量分析任務(wù)并記錄總處理時(shí)間;d)緩存與存儲(chǔ)測(cè)試:向裝置持續(xù)寫入模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),直至裝置內(nèi)置緩存寫滿,檢測(cè)寫入性能與環(huán)回覆蓋策略,驗(yàn)證與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互功能是否正常;e)高頻數(shù)據(jù)流測(cè)試:模擬局放或振動(dòng)類高頻數(shù)據(jù),產(chǎn)生速率≥1GB/min的數(shù)據(jù)流,持續(xù)至少10min,觀察是否發(fā)生丟包、延遲驟變或處理阻塞。9.2.2診斷模型驗(yàn)證試驗(yàn)應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行:a)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備:準(zhǔn)備≥100組經(jīng)人工/專家標(biāo)注的驗(yàn)證樣本,并保證樣本覆蓋率與設(shè)備實(shí)際故障分布相近;b)模型部署:將待測(cè)模型在目標(biāo)診斷裝置上部署為生產(chǎn)運(yùn)行態(tài)。記錄模型版本號(hào)、訓(xùn)練數(shù)據(jù)描述、訓(xùn)練/驗(yàn)證精度等元數(shù)據(jù);c)離線驗(yàn)證:將驗(yàn)證集輸入裝置的離線診斷接口或?qū)⒛P蛯?dǎo)出至評(píng)測(cè)平臺(tái),運(yùn)行整套診斷流程并記錄每個(gè)樣本的預(yù)測(cè)結(jié)果及置信度;d)指標(biāo)計(jì)算:計(jì)算故障識(shí)別準(zhǔn)確率、缺陷等級(jí)判斷一致性、趨勢(shì)預(yù)測(cè)誤差與壽命預(yù)測(cè)偏差。9.2.3診斷功能試驗(yàn)9.2.3.1故障識(shí)別能力試驗(yàn)采用仿真或注入手段對(duì)裝置進(jìn)行測(cè)試,至少覆蓋5類常見故障,對(duì)每種故障運(yùn)行10次,記錄識(shí)別結(jié)果、故障等級(jí)和置信度。9.2.3.2趨勢(shì)分析試驗(yàn)使用歷史數(shù)據(jù)或合成數(shù)據(jù)模擬逐步演變的趨勢(shì),驗(yàn)證裝置能否正確繪制趨勢(shì)曲線并在規(guī)定周期更新一次。9.2.3.3健康指數(shù)評(píng)估驗(yàn)證輸入不同故障/正常場(chǎng)景數(shù)據(jù),核算裝置給出的HI值與人工/專家評(píng)估結(jié)果的一致性,至少準(zhǔn)備30組場(chǎng)景進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。9.2.3.4壽命預(yù)測(cè)試驗(yàn)對(duì)于支持RUL的模型,使用歷史退化數(shù)據(jù)進(jìn)行回放,比較裝置輸出的剩余壽命預(yù)測(cè)與已知退役時(shí)間或?qū)<夜烙?jì)值的誤差。9.2.4報(bào)警與推送功能試驗(yàn)應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行:報(bào)警觸發(fā)測(cè)試:人為或模擬觸發(fā)預(yù)警、告警、嚴(yán)重告警三級(jí)事件,記錄裝置從觸發(fā)到報(bào)警輸出的時(shí)間戳;b)報(bào)警內(nèi)容核驗(yàn):核驗(yàn)報(bào)警消息包含事件類型、級(jí)別、時(shí)間戳、數(shù)據(jù)快照及推薦處理措施,確保字段完整且可解析;c)推送測(cè)試:將報(bào)警推送到模擬的調(diào)度系統(tǒng)、主站系統(tǒng)與移動(dòng)終端,確認(rèn)推送成功率與接收端的響應(yīng);d)并發(fā)報(bào)警測(cè)試:在短時(shí)間內(nèi)觸發(fā)大量報(bào)警,驗(yàn)證系統(tǒng)的吞吐能力與報(bào)警不丟

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