(高清版)GBT 40532-2021 電力系統(tǒng)站域失靈（死區(qū)）保護技術(shù)導則

電力系統(tǒng)站域失靈(死區(qū))保護技術(shù)導則GuideontechnologyforpowersyI前言 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14總體要求 25功能及配置 36技術(shù)要求 7對輔助設備及二次回路的要求 58試驗 6附錄A(規(guī)范性)信息交互規(guī)范 8附錄B(資料性)站域失靈(死區(qū))保護架構(gòu) 9Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由中國電力企業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國電網(wǎng)運行與控制標準化技術(shù)委員會(SAC/TC446)歸口。本文件起草單位：國家電網(wǎng)有限公司國家電力調(diào)度控制中心、中國電力科學研究院有限公司、中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心、國家電網(wǎng)有限公司華東分部、國網(wǎng)上海市電力公司、廣東電網(wǎng)有限責任公司廣州供電局、國網(wǎng)河南省電力公司、國網(wǎng)安徽省電力有限公司、國網(wǎng)福建省電力有限公司、國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司、北京四方繼保工程技術(shù)有限公司、南京南瑞繼保電氣有限公司、長園深瑞繼保自動化有限公司、許繼集團有限公司、國電南京自動化股份有限公司、國電南瑞科技股份有限公司。隨著大容量特高壓直流輸電工程陸續(xù)投產(chǎn)，區(qū)域間電網(wǎng)聯(lián)系愈發(fā)緊密，交直流、送受端、上下級電網(wǎng)間電磁耦合不斷增強，系統(tǒng)一體化特征日趨顯著。特高壓直流受端電網(wǎng)發(fā)生斷路器失靈(死區(qū))故障時，若故障不能及時被切除，嚴重情況下會導致特高壓直流連續(xù)換相失敗，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來很大的威脅。現(xiàn)有的斷路器失靈(死區(qū))保護無法滿足電網(wǎng)穩(wěn)定需求的極限切除時間。本文件規(guī)定的站域失靈(死區(qū))保護是站域保護系統(tǒng)的一種應用，采用系統(tǒng)性的保護理念，采集全站多間隔模擬量和開關(guān)量信息，利用光纖通道進行站間信息快速交互實現(xiàn)綜合判別，能在現(xiàn)有技術(shù)手段下以最短時間隔離故障，盡最大可能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定要求。本文件規(guī)定了站域失靈(死區(qū))保護技術(shù)的功能配置要求以及技術(shù)原則，提出了站域失靈(死區(qū))保護的通用架構(gòu)，有助于站域失靈(死區(qū))保護在全國范圍內(nèi)的推廣應用，對于后續(xù)站域保護的發(fā)展具有指導意義。1電力系統(tǒng)站域失靈(死區(qū))保護技術(shù)導則本文件規(guī)定了電力系統(tǒng)站域失靈(死區(qū))保護的總體要求、功能及配置、技術(shù)要求、對輔助設備及二次回路的要求及試驗。本文件適用于3/2斷路器等雙斷路器接線形式發(fā)電廠、變電站的站域失靈(死區(qū))保護。其他類型接線形式的保護參照使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(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，僅該日期對應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/T2900.1電工術(shù)語基本術(shù)語GB/T2900.17電工術(shù)語量度繼電器GB/T2900.49電工術(shù)語電力系統(tǒng)保護GB/T7261繼電保護和安全自動裝置基本試驗方法GB/T14285繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程GB/T14598.24量度繼電器和保護裝置第24部分：電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換(COMTRADE)通用格式GB/T20840.8互感器第8部分：電子式電流互感器GB/T21711.1基礎(chǔ)機電繼電器第1部分：總則與安全要求GB/T25931網(wǎng)絡測量和控制系統(tǒng)的精確時鐘同步協(xié)議GB/T26399電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)導則GB/T26864電力系統(tǒng)繼電保護產(chǎn)品動模試驗GB/T34122220kV~750kV電網(wǎng)繼電保護和安全自動裝置配置技術(shù)規(guī)范DL/T282合并單元技術(shù)條件DL/T364光纖通道傳輸保護信息通用技術(shù)條件DL/T478繼電保護和安全自動裝置通用技術(shù)條件DL/T860(所有部分)電力自動化通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)DL/T1241電力工業(yè)以太網(wǎng)交換機技術(shù)規(guī)范DL/T1782變電站繼電保護信息規(guī)范ITU-TG.703系列數(shù)字接口的物理/電氣特性(Physical/electricalcharacteristicsofhierarchicaldigitalinterfaces)3術(shù)語和定義GB/T2900.1、GB/T2900.17、GB/T2900.49和DL/T478界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。2站域保護系統(tǒng)substation-areaprotectionsystem基于站內(nèi)多間隔電氣量、開關(guān)量信息，結(jié)合站間交互的信息，實現(xiàn)電力系統(tǒng)保護優(yōu)化、冗余、補充等功能的保護系統(tǒng)。通過采集本站多間隔以及對端站相關(guān)間隔的電氣量和開關(guān)量信息，利用光纖通道進行站間信息快速交互實現(xiàn)斷路器失靈(死區(qū))故障綜合判別的一種站域保護系統(tǒng)。死區(qū)差動保護dead-zonedifferentialprotection利用斷路器兩側(cè)電流信息實現(xiàn)快速切除斷路器與電流互感器之間死區(qū)故障的差動保護。將3/2接線某一串的兩臺邊斷路器退出運行，本串內(nèi)相鄰兩個元件通過中斷路器合環(huán)運行的一種運行方式。4總體要求4.1當現(xiàn)有的斷路器失靈(死區(qū))保護無法滿足電網(wǎng)穩(wěn)定需求的極限切除時間時，需配置本文件中規(guī)定的電力系統(tǒng)站域失靈(死區(qū))保護。4.2站域失靈(死區(qū))保護作為站域保護系統(tǒng)的一種應用，應滿足對電力系統(tǒng)斷路器失靈(死區(qū))故障快速切除的要求，不應影響變電站原斷路器失靈(死區(qū))保護的功能。4.3站域失靈(死區(qū))保護應適用于完整串和非完整串以及母線上單掛變壓器不入串等3/2斷路器接線形式，在出串運行方式時也應正確判別斷路器失靈(死區(qū))故障。4.4站域失靈(死區(qū))保護應滿足GB/T14285中可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求。4.5除出口繼電器外，站域失靈(死區(qū))保護裝置在任一元件損壞時不應誤動作。4.6站域失靈(死區(qū))保護裝置應符合GB/T34122中雙重化配置要求。4.7站域失靈(死區(qū))保護裝置應符合易擴展、易升級、易改造、易維護的工業(yè)化應用要求。4.8站域失靈(死區(qū))保護裝置應具有包括保護裝置硬件損壞、功能失效、通信回路異常運行狀態(tài)的在線自動檢測功能。裝置任一元件損壞后應發(fā)出告警或異常信號并上送，并應指明損壞元件位置，應能將故障定位至插件。4.9站域失靈(死區(qū))保護裝置應具有故障記錄功能，并應符合GB/T14598.24規(guī)定的數(shù)據(jù)輸出格式。保護裝置應保證發(fā)生故障時不丟失故障記錄信息，在裝置電源消失時不丟失已經(jīng)記錄的信息；故障記錄信息應包括輸入模擬量和開關(guān)量、輸出開關(guān)4.10站域失靈(死區(qū))保護裝置開入回路應簡單可靠，宜減少外部輸入量。在確保實現(xiàn)繼電保護功能的前提下，宜減少保護裝置間的連線。4.11站域失靈(死區(qū))保護裝置應具備常規(guī)采樣及SV采樣功能。雙重化配置的站域失靈(死區(qū))保護裝置應采用相互獨立的、直接的采樣方式，不得共用同一組CT二次繞組或SV組網(wǎng)方式采樣。4.12站域失靈(死區(qū))保護裝置跳故障串內(nèi)斷路器應采用點對點直接跳閘方式，站內(nèi)和站間的跳閘命令傳輸應采用GOOSE方式實現(xiàn)。4.13站域失靈(死區(qū))保護裝置的信息規(guī)范應符合DL/T1782的規(guī)定。4.14站域失靈(死區(qū))保護裝置信息交互應滿足保護對可靠性、快速性的要求，不同廠家設備應實現(xiàn)站間互相通信，通信通道帶寬不小于2Mbit/s,信息交互規(guī)范應符合附錄A。34.15雙重化配置的站域失靈(死區(qū))保護裝置應采用不同廠家的裝置，同一套站域失靈(死區(qū))保護裝置主機及子機應采用相同廠家的裝置。5功能及配置5.1站域失靈(死區(qū))保護作為站域保護系統(tǒng)形式，應按站配置主機，應按串配置子機。站域失靈(死區(qū))保護架構(gòu)見附錄B。5.2主機應具備全站子機信息管理功能及提供站間信息交互接口功能，同時應通過子機裝置獲取全站的電流或電壓模擬量以及開關(guān)量信息，接入容量不小于10串。5.3站域失靈(死區(qū))保護裝置通過采集串內(nèi)各斷路器電流、電壓模擬量以及開關(guān)量信息進行綜合判斷，能實現(xiàn)串內(nèi)各斷路器失靈(死區(qū))故障的判別。5.4站域失靈(死區(qū))保護功能配置應符合表1的規(guī)定。表1站域失靈(死區(qū))保護功能配置表類別功能模塊功能描述基礎(chǔ)功能失靈(死區(qū))保護斷路器失靈(死區(qū))故障時，通過采集本串保護動作與全站斷路器電流信息，實現(xiàn)快速判別斷路器失靈(死區(qū))故障的功能遠方跳閘保護本站接收到線路對側(cè)站域失靈(死區(qū))保護的動作信號后，結(jié)合就地判據(jù)實現(xiàn)跳閘的功能失靈聯(lián)跳母線本串站域失靈(死區(qū))子機在接收到其他串站域失靈(死區(qū))子機動作信號后，聯(lián)跳相應母線上斷路器的功能選配功能死區(qū)差動保護若電流互感器僅在斷路器單側(cè)配置時，可在斷路器另一側(cè)新增光纖電流互感器，與原有常規(guī)電流互感器共同實現(xiàn)斷路器死區(qū)差動保護功能5.5站域失靈(死區(qū))保護裝置中各斷路器失靈(死區(qū))保護功能、死區(qū)差動保護功能相互獨立，可單獨5.6站域失靈(死區(qū))保護遠方跳閘及失靈聯(lián)跳功能應符合下列要求：a)線-線串接線方式下，本站站域失靈(死區(qū))保護裝置判別為失靈(死區(qū))故障后：1)對于邊斷路器，通過內(nèi)部邏輯瞬時跳中斷路器、采用面向通用對象的變電站事件(GOOSE)方式并通過其他串站域失靈(死區(qū))保護裝置瞬時聯(lián)跳對應母線的斷路器，同時采用GOOSE方式發(fā)對應線路間隔遠跳命令給對端站；2)對于中斷路器，通過保護內(nèi)部邏輯瞬時跳兩側(cè)邊斷路器、同時采用GOOSE方式發(fā)對應兩個線路間隔遠跳命令給對端站。b)線-變串接線方式下，本站站域失靈(死區(qū))保護裝置判別為失靈(死區(qū))故障后：1)對于線路間隔邊斷路器，通過內(nèi)部邏輯瞬時跳中斷路器、采用GOOSE方式并通過其他串站域失靈(死區(qū))保護裝置瞬時聯(lián)跳對應母線的斷路器，同時采用GOOSE方式發(fā)對應線路間隔遠跳命令給對端站；2)對于中斷路器，通過保護內(nèi)部邏輯瞬時跳兩側(cè)邊斷路器，同時瞬時跳變壓器各側(cè)斷路器，采用GOOSE方式發(fā)對應線路間隔遠跳命令給對端站；3)對于主變間隔邊斷路器，通過保護內(nèi)部邏輯瞬時跳中斷路器，同時瞬時跳變壓器各側(cè)斷路器，采用GOOSE方式并通過其他串站域失靈(死區(qū))保護裝置瞬時聯(lián)跳對應母線的斷路器。4c)不完整串等其他接線方式參照執(zhí)行。5.7斷路器單側(cè)電流互感器配置時，可通過在斷路器另一側(cè)新增光纖電流互感器，構(gòu)成死區(qū)差動保護。死區(qū)差動保護應具備同時接入常規(guī)電流互感器和光纖電流互感器形成差動保護的能力。5.8正常運行中一側(cè)電流互感器斷線時，死區(qū)差動保護不應誤動。6技術(shù)要求6.1一般要求6.1.1金屬性故障，站域失靈(死區(qū))保護從故障發(fā)生時刻至判別斷路器失靈(死區(qū))故障并發(fā)出跳閘命令時間應不大于0.16s。在斷路器正常開斷時間小于或等于0.06s時，保護切除故障的時間應不大于6.1.2死區(qū)差動保護中差動電流大于2倍整定值時，動作時間應不大于0.03s。6.1.3站域失靈(死區(qū))保護應具有如電流突變量、零序電流等啟動元件作為保護運行防誤動的措施。6.1.4站域失靈(死區(qū))保護應具有防止電流互感器暫態(tài)飽和過程中誤動的措施。6.1.5站域失靈(死區(qū))保護應具有電流互感器、電壓互感器斷線判別功能，并應告警。6.1.6站域失靈(死區(qū))保護應具有防止斷路器切除過程電流互感器拖尾引起失靈誤動的措施。6.1.7站域失靈(死區(qū))保護應具有獨立的外部啟動失靈開入，應包括兩組分相跳閘開入，每個斷路器均設置一個變壓器、發(fā)變組、線路高抗等共用的三相跳閘開入。所有啟動失靈的開入不應經(jīng)重動繼電器，直接從原間隔保護接入。6.1.8站域失靈(死區(qū))保護應按斷路器設置可整定的相電流元件、零序電流元件、負序電流元件。保護裝置內(nèi)部應設置跳開相“有無電流”的電流判別元件，作為判別分相操作的斷路器單相失靈的基本條件。6.1.9遠方跳閘保護的就地判據(jù)應反映一次系統(tǒng)故障、異常運行狀態(tài)，應簡單可靠、便于整定，宜采用6.1.10遠方跳閘保護的就地判據(jù)元件應實時計算，當收到對側(cè)遠跳命令并滿足就地判據(jù)條件后，應瞬時跳本側(cè)斷路器，實現(xiàn)快速可靠切除故障。6.1.11站域失靈(死區(qū))保護裝置應具有站間通信鏈路監(jiān)視功能，鏈路出錯時告警并閉鎖相應遠跳功能。6.1.12站域失靈(死區(qū))保護采樣數(shù)據(jù)同步不應依賴于外部時鐘源。6.2裝置要求6.2.1站域失靈(死區(qū))保護裝置采樣回路應使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)冗余結(jié)構(gòu)，裝置采樣頻率應不低于1kHz。裝置采集的模擬量信息應包括各串的電壓量及電流量。6.2.2站域失靈(死區(qū))保護裝置開關(guān)量輸入應符合DL/T478的規(guī)定。裝置采集的輸入開關(guān)量應包括：a)各串的斷路器跳閘位置；b)外部啟動失靈開入。6.2.3站域失靈(死區(qū))保護裝置開關(guān)量輸出應符合GB/T21711.1的規(guī)定。裝置輸出開關(guān)量應包括：a)跳串內(nèi)斷路器的出口；b)聯(lián)跳主變其他側(cè)斷路器的出口。6.2.4站域失靈(死區(qū))保護裝置單點開關(guān)量輸入應采用正邏輯，并應符合如下規(guī)定：5b)“0”否定所表述的功能，或根據(jù)需3)當“遠方操作”硬壓板投入后，上述三個軟壓板遠方功能才有效，此時保護裝置本地投退軟壓板、切換定值區(qū)和修改定值無效。b)“保護檢修狀態(tài)”只設硬壓板。采用DL/T860(所有部分)時，當“保護檢修狀態(tài)”硬壓板投入，保護裝置上送的所有報文中信號的品質(zhì)q的Test位應置1,“保護檢修狀態(tài)”硬壓板遙信的品質(zhì)q的Test位不應置1。6.2.7站域失靈(死區(qū))保護裝置的電流測量范圍為0.05Ix～20I、時，相對誤差不應大于2.5%或絕對誤差不應大于0.01I、;電流測量范圍為0.1Ix～40I、時，相對誤差不應大于2.5%或絕對誤差不應大于6.2.8站域失靈(死區(qū))保護裝置應具備下列接口：a)對時接口：1)應支持接收對時系統(tǒng)發(fā)出的IRIG-B對時碼；2)條件成熟時也可采用GB/T25931進行網(wǎng)絡對時，對時精度應滿足要求。b)間隔層通信接口：1)裝置應具備以太網(wǎng)或RS-485通信接口；2)其中至少2路以太網(wǎng)口支持MMS網(wǎng)通信。c)其他接口：1)調(diào)試接口；2)打印機接口。d)過程層通信接口應支持GOOSE組網(wǎng)和點對點通信方式、SV點對點通信方式；e)站間通信接口應支持GOOSE通信方式。6.2.9站域失靈(死區(qū))保護裝置應記錄保護動作信息，保留8次及以上最新動作報告。每個動作報告應至少應包含故障前2個周波、故障切除后2個周波的數(shù)據(jù)。7對輔助設備及二次回路的要求7.1輔助設備要求7.1.1對通道及接口設備的要求如下：a)雙重化配置的站域失靈(死區(qū))保護通道應相互獨立，通道及接口設備的電源也應相互獨立，若采用一體化電源，應與保護電源一一對應；b)安裝在通信機房繼電保護通信接口設備的直流電源應取自通信直流電源，并與所接入通信設備的直流電源相對應；c)站域失靈(死區(qū))保護通道傳輸時延應符合DL/T364的規(guī)定。7.1.2不同串保護裝置之間通過交換機傳輸GOOSE信號時，交換機符合下列要求：a)交換機應符合DL/T1241的規(guī)定；b)交換機應支持百兆以太網(wǎng)光接口或千兆以太網(wǎng)光接口；6c)交換機宜支持DL/T860建模，具備自描述功能，采用DL/T860規(guī)定的通信服務機制與站控層設備通信；d)交換機宜支持組播流量控制功能，根據(jù)組播MAC地址自動識別不同的組播并按設定的閾值進行流量控制；e)交換機宜支持CSD配置文件，通過導入CSD文件完成交換機的離線自動配置，交換機也可將當期運行的配置參數(shù)以CSD文件格式導出。7.1.3對合并單元的要求如下：a)采用光纖電流互感器時，應按斷路器數(shù)量雙重化配置合并單元，并對應接入雙重化配置的站域失靈(死區(qū))保護裝置；b)合并單元應符合DL/T282的規(guī)定。7.2二次回路要求7.2.1站域失靈(死區(qū))保護裝置所接入的電流互感器二次繞組及電流互感器變比應合理配置，站域失靈(死區(qū))保護應采用P級繞組且繞組宜獨立。7.2.2站域失靈(死區(qū))保護裝置所用的斷路器位置接點應是其本體的輔助接點，不應使用經(jīng)重動繼電器轉(zhuǎn)接擴展的位置接點。7.2.3站域失靈(死區(qū))保護裝置宜通過操作箱的分相跳閘回路或非電自保持、人工復歸的三相跳閘出口繼電器跳本串間隔斷路器，也可通過智能終端跳本串間隔斷路器，同時閉鎖本串斷路器重合閘。7.2.4站域失靈(死區(qū))保護裝置聯(lián)跳變壓器各側(cè)時，跳閘信號應直接連至各側(cè)操作箱永跳開入或智能7.2.5配置光纖電流互感器時，子機與本串間隔合并單元之間應采用點對點通信方式。7.2.6光纖電流互感器數(shù)字量輸出應符合DL/T860(所有部分)或GB/T20840.8規(guī)定；準確級及誤差限值按GB/T20840.8選取。7.2.7對通信接口屏柜及通信光纜連接要求如下：a)使用復用數(shù)字通道時，應采用符合ITU-TG.703規(guī)定的2Mbit/s通信接口設備，同時在通信機房內(nèi)設置專用的站域失靈(死區(qū))保護通信接口屏柜，通信接口屏柜的容量、數(shù)量宜按照廠站遠景規(guī)模配置；b)兩套站域失靈(死區(qū))保護裝置的通信接口宜安裝在不同屏柜上；c)統(tǒng)一屏柜尺寸并統(tǒng)一布置。屏柜安裝應方便后續(xù)通信接口安裝；d)站域失靈(死區(qū))保護裝置至通信接口屏柜應使用光纖連接。8試驗8.1站域失靈(死區(qū))保護裝置型式試驗按照GB/T7261要求執(zhí)行，指標應符合GB/T14285和DL/T478的規(guī)定，應包括如下試驗項目：a)動作時間試驗；b)溫度儲存試驗；c)高溫/低溫試驗；d)耐濕熱性能試驗；f)輻射電磁場干擾試驗；g)快速瞬變干擾試驗；h)脈沖群干擾試驗；7i)靜電放電干擾試驗；j)浪涌抗擾度試驗；k)射頻磁場感應的傳導騷擾抗擾度試驗；1)工頻抗擾度試驗；m)工頻磁場抗擾度試驗；n)脈沖磁場抗擾度試驗；o)阻尼振蕩磁場抗擾度試驗；p)傳導發(fā)射試驗；q)輻射發(fā)射試驗；r)直流電源端口暫降、短時中斷、瞬變和極性反接抗擾度試驗；s)數(shù)字采樣與接口性能試驗；u)裝置功能及測量元件準確度試驗；8.2站域失靈(死區(qū))保護裝置動模試驗按照GB/T26864和GB/T26399要求執(zhí)行，應包括如下試驗b)金屬性故障