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Q／GDW_441-2010《智能变电站继电保护技术规范》.pdf

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.13M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    ICS 29.240 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q / GDW 441 — 2010 智能变电站继电保护技术规范 Technical Specifications of Protection for Smart Substation 2010-04-27 发布 2010-04-27 实施 国家电网公司 发 布
    Q / GDW 441 — 2010 目 次 前言··········································································································································································II 1 范围···································································································································································· 1 2 规范性引用文件················································································································································ 1 3 术语和定义························································································································································ 2 4 总则···································································································································································· 4 5 继电保护及相关设备配置原则························································································································4 6 继电保护装置及相关设备技术要求················································································································7 7 继电保护信息交互原则··································································································································12 8 继电保护就地化实施原则······························································································································13 附录 A（规范性附录） 支持通道可配置的扩展 IEC 60044-8 协议帧格式···················································14 附录 B（资料性附录） 3/2 接线型式继电保护实施方案················································································26 附录 C（资料性附录） 220kV 及以上变电站双母线接线型式继电保护实施方案······································36 附录 D（资料性附录） 110（66）kV 变电站实施方案··················································································41 编制说明································································································································································ 45 I
    Q / GDW 441 — 2010 前 言 为加快建设坚强智能电网，提高智能变电站建设效率和效益，按照“统一规划、统一标准、统一建 设”的原则，特制定《智能变电站继电保护技术规范》，以规范智能变电站继电保护应用。 本标准编写格式和规则遵照 GB/T 1.1—2009《标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写》的 要求。 本标准针对智能变电站的特点，重点规范了继电保护配置原则、技术要求、信息交互原则以及电子 式互感器、合并单元等相关设备配置原则及技术要求。 本标准附录 A 为规范性附录，附录 B、C、D 为资料性附录。 本标准由国家电力调度通信中心提出并负责解释。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准主要起草单位：国家电力调度通信中心、浙江电力调度通信中心、天津电力调度通信中心、 华北电力调度通信中心、华中电力调度通信中心、华东电力调度通信中心、江苏电力设计院、浙江电力 设计院、河南电力设计院、四川电力设计院、东北电力调度通信中心、西北电力调度通信中心、河北电 力调度通信中心、福建电力调度通信中心、河南电力调度通信中心、江苏电力调度通信中心、四川电力 调度通信中心。 本标准参加起草单位：国网电力科学研究院、南京南瑞继保电气有限公司、北京四方继保自动化有 限公司、国电南京自动化股份有限公司、许继电气股份有限公司、深圳南瑞科技有限公司、南京新宁光 电自动化有限公司、南瑞航天（北京）电气控制技术有限公司、西安同维电力技术有限责任公司。 本标准主要起草人：程逍、刘宇、朱炳铨、孙集伟、柳焕章、王宁、韩学军、孙刚、粟小华、郑玉 平、裘愉涛、常风然、黄巍、黄毅、舒治淮、刘明、曾健、李震宇、李慧、苏麟、白思敬、郑旭、张太 升、严国平、王伟、曹团结、李力、屠黎明、钱国明、樊占峰、刘宏君。 II
    Q / GDW 441 — 2010 智能变电站继电保护技术规范 1 范围 本标准规定了 110kV（66kV）及以上电压等级的新建、改（扩）建智能变电站继电保护及相关设备 技术原则与要求。 本标准适用于 110kV（66kV）及以上电压等级的新建、改（扩）建智能变电站。智能变电站继电保 护及相关设备应采用本标准的全部或与技术选用相对应的部分。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 1207 电压互感器 GB 1208 电流互感器 GB/T 2900.15 电工术语 变压器、互感器、调压器和电抗器 GB/T 2900.50 电工术语 发电、输电及配电 通用术语 GB/T 2900.57 电工术语 发电、输电及配电 运行 GB/T 14285 继电保护和安全自动装置技术规程 GB/T 18663.3 电子设备机械结构公制系列和英制系列的试验 第 3 部分：机柜、机架和插箱的电磁 屏蔽性能试验 GB/T 20840.7 互感器 第 7 部分：电子式电压互感器（GB/T 20840.7,MOD IEC60044-7：1999） GB/T 20840.8 互感器 第 8 部分：电子式电流互感器（GB/T 20840.8,MOD IEC60044-8：2001） DL/T 478 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件 DL/T 663 220kV～500kV 电力系统故障动态记录装置检测要求 DL 755 电力系统安全稳定导则 DL/T 769 电力系统微机继电保护技术导则 DL/T 860 变电站通信网络和系统 DL/T 995 继电保护和电网安全自动装置检验规程 DL/T 1075 数字式保护测控装置通用技术条件 DL/T 1092 电力系统安全稳定控制系统通用技术条件 DL/T 5149 220kV～500kV 变电所计算机监控系统设计技术规程 JJG 313 测量用电流互感器检定规程 JJG 314 测量用电压互感器检定规程 JJG 1021 电力互感器检定规程 Q/GDW 161 线路保护及辅助装置标准化设计规范 Q/GDW 175 变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范 Q/GDW 383 智能变电站技术导则 Q/GDW 393 110（66）kV~220kV 智能变电站设计规范 Q/GDW 394 330kV～750kV 智能变电站设计规范 1
    Q / GDW 441 — 2010 Q/GDW 396 IEC 61850 工程继电保护应用模型 《电力二次系统安全防护总体方案》和《变电站二次系统安全防护方案》（国家电力监管委员会第 34 号文，2006 年 2 月） IEC 61588 Precision clock synchronization protocol for networked measurement and control systems 网 络测量和控制系统的精密时钟同步协议 IEC 61850 Communication Networks and Systems in Substations 变电站通信网络和系统 IEC 62439 High availability automation networks 高可用性自动化网络 3 术语和定义 GB/T2900.15、GB/T2900.50、GB/T2900.57、DL/T860.1、DL/T860.2 和 Q/GDW 383、Q/GDW 393、 Q/GDW 394 中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。 3.1 智能变电站 smart substation 采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享 标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支 持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。 3.2 智能终端 smart terminal 一种智能组件。与一次设备采用电缆连接，与保护、测控等二次设备采用光纤连接，实现对一次设 备（如：断路器、刀闸、主变压器等）的测量、控制等功能。 3.3 电子式互感器 electronic instrument transformer 一种装置，由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成，用于传输正比于 被测量的量，以供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。 3.4 电子式电流互感器 electronic current transformer; ECT 一种电子式互感器，在正常适用条件下，其二次转换器的输出实质上正比于一次电流，且相位差在 联结方向正确时接近于已知相位角。 3.5 电子式电压互感器 electronic voltage transformer; EVT 一种电子式互感器，在正常适用条件下，其二次电压实质上正比于一次电压，且相位差在联结方向 正确时接近于已知相位角。 3.6 3.7 电子式电流电压互感器 electronic current & voltage transformer; ECVT 一种电子式互感器，由电子式电流互感器和电子式电压互感器组合而成。 合并单元 merging unit; MU 用以对来自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相关组合的物理单元。合并单元可是互感器的 一个组成件，也可是一个分立单元。 3.8 智能电子设备 Intelligent Electronic Device; IED 包含一个或多个处理器，可接收来自外部源的数据，或向外部发送数据，或进行控制的装置，例如： 电子多功能仪表、数字保护、控制器等。为具有一个或多个特定环境中特定逻辑接点行为且受制于其接 2
    Q / GDW 441 — 2010 口的装置。 3.9 MMS Manufacturing Message Specification MMS 即制造报文规范，是 ISO/IEC9506 标准所定义的一套用于工业控制系统的通信协议。MMS 规 范了工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备（IED）、智能控制设备的通信行为，使出自不 同制造商的设备之间具有互操作性（Interoperation）。 3.10 GOOSE Generic Object Oriented Substation Event GOOSE 是一种面向通用对象的变电站事件。主要用于实现在多 IED 之间的信息传递，包括传输跳 合闸信号（命令），具有高传输成功概率。 3.11 SV Sampled Value 采样值。基于发布/订阅机制，交换采样数据集中的采样值的相关模型对象和服务，以及这些模型对 象和服务到 ISO/IEC8802-3 帧之间的映射。 3.12 互操作性 interoperability 来自同一或不同制造商的两个及以上智能电子设备交换信息、使用信息以正确执行规定功能的 能力。 3.13 一致性测试 conformance test 检验通信信道上数据流与标准条件的一致性，涉及到访问组织、格式、位序列、时间同步、定时、 信号格式和电平、对错误的反应等。执行一致性测试，证明与标准或标准特定描述部分相一致。一致性 测试应由通过 ISO9001 验证的组织或系统集成者进行。 3.14 交换机 switch 一种有源的网络元件。交换机连接两个或多个子网，子网本身可由数个网段通过转发器连接而 成。 3.15 分布式保护 distributed protection 分布式保护面向间隔，由若干单元装置组成，功能分布实现。 就地安装保护 locally installed protection 在一次配电装置场地内紧邻被保护设备安装的继电保护设备。 3.16 3.17 IED 能力描述文件 IED Capability Description; ICD 文件 由装置厂商提供给系统集成厂商，该文件描述 IED 提供的基本数据模型及服务，但不包含 IED 实 例名称和通信参数。 3.18 3.19 系统规格文件 System Specification Description; SSD 文件 应全站唯一，该文件描述变电站一次系统结构以及相关联的逻辑节点，最终包含在 SCD 文件中。 全站系统配置文件 Substation Configuration Description; SCD 文件 应全站唯一，该文件描述所有 IED 的实例配置和通信参数、IED 之间的通信配置以及变电站一 3
    Q / GDW 441 — 2010 次系统结构，由系统集成厂商完成。SCD 文件应包含版本修改信息，明确描述修改时间、修改版本 号等内容。 3.20 IED 实例配置文件 Configured IED Description; CID 文件 每个装置有一个，由装置厂商根据 SCD 文件中本 IED 相关配置生成。 4 总则 4.1 本标准内容是在规范性引用文件的基础上对智能变电站继电保护所作的补充规定，与规范性引用 文件不一致之处以本标准为准。 4.2 智能变电站继电保护与站控层信息交互采用 DL/T860（IEC61850）标准，跳合闸命令和联闭锁信 息可通过直接电缆连接或 GOOSE 机制传输，电压电流量可通过传统互感器或电子式互感器采集。具体 应用中采用的技术应遵循本标准中与之对应的部分。 4.3 继电保护新技术应满足“可靠性、选择性、灵敏性、速动性”的要求，并提高保护的性能和智能化 水平。继电保护在功能实现上是统一的整体，需要一次设备、二次回路、通道、保护装置之间的配合协 调，发挥其整体性能。 4.4 220kV 及以上电压等级继电保护系统应遵循双重化配置原则，每套保护系统装置功能独立完备、 安全可靠。双重化配置的两个过程层网络应遵循完全独立的原则。 4.5 按照国家标准 GB/T 14285 要求“除出口继电器外，装置内的任一元件损坏时，装置不应误动作 跳闸”。智能变电站中的电子式互感器的二次转换器（A/D 采样回路）、合并单元（MU）、光纤连接、 智能终端、过程层网络交换机等设备内任一个元件损坏，除出口继电器外，不应引起保护误动作跳 闸。 4.6 保护装置应不依赖于外部对时系统实现其保护功能。 4.7 保护应直接采样，对于单间隔的保护应直接跳闸，涉及多间隔的保护（母线保护）宜直接跳闸。 对于涉及多间隔的保护（母线保护），如确有必要采用其他跳闸方式，相关设备应满足保护对可靠性和 快速性的要求。 4.8 继电保护设备与本间隔智能终端之间通信应采用 GOOSE 点对点通信方式；继电保护之间的联闭 锁信息、失灵启动等信息宜采用 GOOSE 网络传输方式。 4.9 在技术先进、运行可靠的前提下，可采用电子式互感器。 4.10 110kV 及以上电压等级的过程层 SV 网络、过程层 GOOSE 网络、站控层 MMS 网络应完全独立， 继电保护装置接入不同网络时，应采用相互独立的数据接口控制器。 4.11 110kV 及以上电压等级双母线、单母线分段等接线型式（单断路器）EVT 设置，宜在各线路、变 压器间隔分别装设三相 EVT，条件具备时宜采用 ECVT。 4.12 保护装置宜独立分散、就地安装，保护装置安装运行环境应满足相关标准技术要求。 4.13 110kV 及以下电压等级宜采用保护测控一体化设备。 4.14 智能变电站应利用网络技术将保护信息上送至站控层，集成断路器变位动作信息、保护装置、故 障录波等数据以及电子式互感器、MU、智能终端的状态信息和变电站监控信息，最终实现变电站故障 信息综合分析决策。 4.15 智能变电站的二次安全防护应严格遵照《电力二次系统安全防护总体方案》和《变电站二次系统 安全防护方案》的要求，进行安全分区，通信边界安全防护，确保控制功能安全。 5 继电保护及相关设备配置原则 5.1 一般要求 a） 220kV 及以上电压等级的继电保护及与之相关的设备、网络等应按照双重化原则进行配置，双 4
    Q / GDW 441 — 2010 重化配置的继电保护应遵循以下要求： 1） 每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型的故障。两套保护之间不应有任 何电气联系，当一套保护异常或退出时不应影响另一套保护的运行； 2） 两套保护的电压（电流）采样值应分别取自相互独立的 MU； 3） 双重化配置的 MU 应与电子式互感器两套独立的二次采样系统一一对应； 4） 双重化配置保护使用的 GOOSE（SV）网络应遵循相互独立的原则，当一个网络异常或退 出时不应影响另一个网络的运行； 5） 两套保护的跳闸回路应与两个智能终端分别一一对应；两个智能终端应与断路器的两个跳 闸线圈分别一一对应； 6） 双重化的线路纵联保护应配置两套独立的通信设备（含复用光纤通道、独立纤芯、微波、 载波等通道及加工设备等），两套通信设备应分别使用独立的电源； 7） 双重化的两套保护及其相关设备（电子式互感器、MU、智能终端、网络设备、跳闸线圈 等）的直流电源应一一对应； 8） 双重化配置的保护应使用主、后一体化的保护装置。 b） 保护装置、智能终端等智能电子设备间的相互启动、相互闭锁、位置状态等交换信息可通过 GOOSE 网络传输，双重化配置的保护之间不直接交换信息； c） 双母线电压切换功能可由保护装置分别实现； d） 3/2 接线型式，两个断路器的电流 MU 分别接入保护装置，电压 MU 单独接入保护装置； e） 110kV 及以下保护就地安装时，保护装置宜集成智能终端等功能。 5.2 线路保护 a） 220kV 及以上线路按双重化配置保护装置，每套保护包含完整的主、后备保护功能； b） 线路过电压及远跳就地判别功能应集成在线路保护装置中，站内其它装置启动远跳经 GOOSE 网络启动。 c） 线路保护直接采样，直接跳断路器；经 GOOSE 网络启动断路器失灵、重合闸。 5.3 变压器保护 a） 220kV 及以上变压器电量保护按双重化配置，每套保护包含完整的主、后备保护功能；变压器 各侧及公共绕组的 MU 均按双重化配置，中性点电流、间隙电流并入相应侧 MU； b） 110kV 变压器电量保护宜按双套配置，双套配置时应采用主、后备保护一体化配置；若主、后 备保护分开配置，后备保护宜与测控装置一体化。变压器各侧 MU 按双套配置，中性点电流、 间隙电流并入相应侧 MU； c） 变压器保护直接采样，直接跳各侧断路器；变压器保护跳母联、分段断路器及闭锁备自投、启 动失灵等可采用 GOOSE 网络传输。变压器保护可通过 GOOSE 网络接收失灵保护跳闸命令， 并实现失灵跳变压器各侧断路器； d） 变压器非电量保护采用就地直接电缆跳闸，信息通过本体智能终端上送过程层 GOOSE 网； e） 变压器保护可采用分布式保护。分布式保护由主单元和若干个子单元组成，子单元不应跨电压 等级。 5.4 母线保护 a） 220kV 及以上电压等级母线按双重化配置母线保护； b） 母线保护直接采样、直接跳闸，当接入元件数较多时，可采用分布式母线保护。 5.5 高压并联电抗器保护 a） 高压并联电抗器电量保护按双重化配置，每套保护包含完整的主、后备保护功能； b） 高压并联电抗器配置独立的电流互感器，主电抗器首端、末端电流互感器共用一个 MU； c） 高压并联电抗器非电量保护采用就地直接电缆跳闸，并通过相应断路器的两套智能终端发送 5
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