智能变电站继电保护应用基本技术原则及具体实施方案

智能变电站继电保护应用基本技术原则及具体实施方案2009年12月31日总则 智能变电站继电彳^护配置原则 220kV及以上线路保护 红3/2接线断路器保护和短引线保护 红变压器保护 包母线彳^护 错误！未指定书签高压并联电抗器保护 220kV母联（分段）保护 66kV、35kV及以下间隔保护 5故障录波装置 里安全自动装置 其它 相关设备配置原则 智能变电站继电保护装置接口要求 智能变电站继电保护相关接口设备技术要求 电子互感器技术要求 合并单元技术要求 或智能终端 灯过程层网络交换机 继电保护信息^交互原则 3/2接线型式继电保护实施方案 L线路保护配置方案 错误！未定义书签2_断路器保护和短引线保护配置方案 豆变压器保护配置方案 4^母线保护配置方案 工高压并联电抗器彳^护配置方案 GOOSE］组网方案 组网方案要求 组网系统图 乙合并单元技术方案 口智能终端技术方案 双母线接线型式继电保护实施方案 L线路彳^护 2^母差彳^护 £变压器保护 生母联（分段）保护 术语和定义 总则.本标准内容是在现行标准、规范基础上对智能变电站设计所作的补充规定，与现行标准、规范不一致之处以本标准为准。.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。.智能变电站继电保护应满足智能调度、运行维护、监视控制及无人值班等信息交互的要求。不设置独立的保护信息子站，其功能由统一信息平台实现。站控层通信规约应符合IEC61850标准。.本规范适用于220kV及以上电压等级的新建、扩建、改建的智能变电站，110kV及以下的智能变电站参照执行。.继电保护技术应用的研究与探索，应以进一步提高保护的性能和安全可靠性为目的。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，才能发挥其整体性能。.继电保护必须满足“可靠性、选择性、速动性、灵敏性”的要求， 220kV及以上电压等级继电保护系统应遵循“双重化设计”原则，每套保护系统装置功能独立完备、安全可靠。保护双重化配置时，任一套保护装置不应跨接双重化配置的两个网络。110kV电压等级的保护宜双套配置。.按照国家标准GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》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" 。智能化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；.电子式互感器、MU保护装置、智能终端、过程层网络交换机等设备之间应采用光纤连接，正常运行时，应有实时监测光纤连接状态的措施。.保护装置宜独立分散、就地安装。当采用就地安装时，其运行环境应满足相关标准要求。.当采用电子式互感器时，应针对电子式互感器特点优化相关保护算法、提高保护性能；.保护装置应不依赖于外部对时系统实现其保护功能；.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。.电子式互感器应至少提供两个独立的保护绕组，每个绕组由两路独立的采样系统进行采集（双A/D系统），每个MU出两路数字采样值，由同一路通道进入一套保护装置。.110kV及以下电压等级宜采用保护测控一体化设备，当采用开关柜方式时，保护装置安装于开关柜内。对于户内GIS的厂站，保护设备宜就地靠近一次设备安装，采用电缆直接跳闸方式。.线路过电压及就地判别功能应集成在线路保护装置中。.继电保护装置的网络接口，应采用独立的数据接口控制器。.双母线、单母分段等接线型式（单断路器）的线路、变压器间隔单独配置三相ECVT.保护装置应具有MMSI口，保护相关信息经MM腋口直接上送监控后台。.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。智能变电站继电保护配置原则.220kV及以上线路保护1）每回线路配置2套包含有完整的主、后备保护功能的线路保护装置， 线路过电压及就地判别功能应集成在线路保护装置中。2）纵联保护应支持一端为电子式互感器、另一端为常规互感器或两端均为电子式互感器的配置形式。.3/2接线断路器保护和短引线保护1）断路器保护按断路器双重化配置。2）短引线保护可独立设置，也可包含在边断路器保护内。.变压器保护1）变压器保护按双重化配置，每套保护包含完整主、后备保护功能；各侧MU智能终端均按双重化配置2）变压器保护直接采样。各侧断路器采用直接跳闸；跳母联、分段断路器及闭锁备投、启动失灵等可采用GOOSE络传输。主变保护可通过GOOSE络接收失灵保护跳闸命令，并实现失灵跳主变各侧断路器。3）对于采用分布式变压器保护方式。分布式变压器保护由主单元和若干个子单元组成，按电压等级布置子单元。（增加主/子单元定义）4）非电量保护就地直接电缆跳闸，信息上送过程层网。.母线保护220kV及以上母线配置两套母线保护。2）母线保护采用直接采样、直接跳闸方式，当接入元件数较多时，可采用分布式母线保护形式。分布式母线保护：由主单元和若干个子单元组成，主单元实现保护功能，子单元执行采样、跳闸功能。.高压并联电抗器保护1）高压并联电抗器保护按双重化配置。2）并联电抗器的采样采用独立的电子电流互感器，首端、末端电流互感器共用一个MU.220kV母联（分段）保护1）母联（分段）保护、智能终端、合并单元均按双重化配置。2）过流保护跳母联（分段）断路器采用点对点直接跳闸方式，其它保护跳母联（分段）断路器可采用GOOSE络传输。3）母联（分段）过流保护启动母差失灵可采用GOOSE络传输。.66kV、35kV及以下间隔保护1）采用保护测控一体化设备，按间隔、单套配置。2）当采用开关柜方式时，保护装置安装于开关柜内，不宜使用电子式互感器。3）当使用电子式互感器时，每个间隔的保护、测控、智能终端、合并单元功能宜按间隔合并实现。4）跨间隔信息交换采用GOOSE络传输。.故障录波装置1）故障录波采样值传输可采用点对点或网络方式，开关量采用 GOOSEI络传输。2）如采用SV采样网，采用以太网接口，规约采用IEC61850-9-2;220kV及以上故障录波器按实际需求、分网络配置，应能记录所有MUGOOSE网络的信息。.安全自动装置220kV及以上的安全稳定控制装置按双重化配置。2）备自投、过载联切功能可在过程层或站控层实现。3）要求快速跳闸的安控装置应采用点对点直接跳闸方式。.其它1）母线电压合并单元可接收至少2组电压互感器，并能够支持向其它合并器提供母线电压数据，并根据需要提供PT并列功能。各间隔合并单元所需母线电压量通过PT合并单元转发。2）双母线电压切换功能在保护装置内实现。三、相关设备配置原则.电流MU线路（变压器）PT的MLE满足保护双重化配置的要求；.220kV及以上电压等级智能终端按断路器双重化配置；.过程层网和站控层网应完全独立；.SV采样值网络与GOOSE络应完全独立；.合并单元、智能终端、保护装置可通过 IRIG-B（DQ码对时，也可采用IEEE1588（IEC-61588）标准进行网络对时，对时精度应满足要求。.在过程层GOOSE的组网方式采用双重化独立组网，第一套保护接入 A网，第二套保护接入B网。四、智能变电站继电保护装置接口要求.保护装置采样值采用点对点接入方式。.保护装置应配备以下接口：MU输入接口、智能终端接口（跳闸及断路器接点、闭锁信息） 、GOOSE网络接口、MM制络接口。（1）智能终端接口采用点对点方式，其开出量如下：线路保护、变压器电量保护、母线保护、电抗器电量保护、重合闸、断路器保护、短引线保护、安全自动装置、其他保护（如用补保护）等跳、合闸命令。GOOSE络接口其开入、开出量如下：测控合分闸命令、断路器位置接点、刀闸辅助接点、保护跳闸、启动失灵、启动/闭锁重合闸、启动闭锁备投、告警信号等。.采用直接电缆跳闸的开出量：变压器、电抗器等需要跳闸的非电量保护跳闸采用电缆直接跳闸。五、智能变电站继电保护相关接口设备技术要求.电子互感器技术要求1）电子互感器（含MU应如实反映一次电流或电压，复合误差不大于5%额定延时时间不大于2ms唤醒时间为00一套ECT内应具备两个保护用电流传感元件，每个传感元件由两路独立的采样系统进彳T采集（双A/D系统），进入一个MU每个MUB两路数字采样值由同一路通道进入一套保护装置。一套EV"J应由两路独立的采样系统进行采集，每路采样系统应采用双A/D系统,进入相应MU每个MU出两路数字采样值由同一路通道进入一套保护装置。一套ECV呐应同时满足上述（2）、（3）条要求。采样信号进入相应的MU每个MU出两路数字采样值由同一路通道进入一套保护装置。5）用于双重化保护的电子互感器，具两个采样系统应由不同的电源供电并与相应保护装置的直流电源 对应。6）对于3/2接线方式，其线路EVT应置于线路侧。7）电子式互感器采样数据的品质标志应实时反映自检状态，不应附加任何延时或展宽。.合并单元技术要求1）每个MU应能满足最多12个输入通道和至少8个输出端口的要求。MU®能同时支持IEC60044-8（GB-2084。、IEC61850-9-2等规约，在工程应用时应能灵活配置。MU俞出保护采样值应不依赖于外部对时系统解决采样数据同步问题， 要求采样值发送间FB离散值小于10us。MU俞出接口类型：点对点接口（保护、安自等），组网接口（测控、计量、故录、PMU?）。MU俞出应能支持多种采样频率，用于保护、测控的输出接口采样频率宜为4000H46）变压器按侧配置MU零序CT并入相应侧MU（放入配置部分）.智能终端1）智能终端应具备以下接口：三跳接点输入接口，保护的点对点接口（可灵活配置，最大考虑10个），GOOSE络接口。2）具备对时功能。3）具备事件报文记录功能。4）跳、合闸命令需要两帧确认。5）智能终端的动作时间应不大于7ms6）智能终端接收到跳闸命令后，应通过GOOSE发出收到跳令的报文。7）智能终端具备跳/合闸命令输出的监测功能。8）智能终端还应满足如下要求：①智能终端应具备功能：接收保护跳合闸命令、测控的手合 /手分命令及刀闸、地刀等GOOSE令；输入断路器位置、刀闸及地刀位置、断路器本体信号（含压力低闭锁重合闸）；跳合闸自保持功能；控制回路断线监视功能等。②智能终端应至少提供两组分相跳闸接点和一组合闸接点， 智能终端配置单工作电源。③智能终端不配置液晶显示屏；GOOSE数量满足点对点跳闸方式和网络跳闸方式的要求。④具备指示灯位置显示和告警。⑤智能终端不设置防跳功能，防跳功能由断路器本体实现。4.过程层网络交换机1）保护接入的交换机应采用工业级或以上等级产品。2）任两台智能装置之间的数据传输路由不应超过4个交换机。当采用级联方式时，不应丢失数据。3）交换机的配置原则：根据间隔数量合理分配交换机数量，每台交换机的光纤接入装置数量不宜超过16个。六、继电保护信息交互原则站控层信息，上送信息、保护装置接受的控制信息……，规约要求（ MMS故障录波器、状态监测信息上送原则。装置自检信息运行信息应满足运行维护、控制、调度的需求。七、3/2接线型式继电保护实施方案.线路保护配置方案每回线路配置2套包含有完整的主、后备保护功能的线路保护装置，各自独立组屏，线路保护中还应包含过电压保护和远跳就地判别功能。线路间隔的保护、MU智能终端按双重化配置，MUK断路器分电流接入保护装置，线路电压MUt|独接入线路保护装置（或分配至关联的两个MU,智能终端设计时宜考虑作用于两个跳闸线圈以及一个合闸线圈。具有分相跳、合闸功能。技术实施方案图如下所示：图1线路保护技术实施方案.断路器保护和短引线保护配置方案断路器保护按断路器双重化配置，组一面屏。边开关断路器保护还包含短引线保护功能。当边开关断路器保护考虑三相同期重合闸功能时，母线电压经电压MU^别接入线路PT的MU技术实施方案图如下所示：图2断路器保护技术实施方案示意图.变压器保护配置方案每台主变配置2面主变保护屏，各包含1套含有完整主、后备保护功能的主变保护装置。非电量保护就地直采直跳，信息上GOOSE（联闭锁信号和故障录波）。3/2侧电压独立接入保护装置，电流分断路器接入保护装置。变压器的双母线或单母线侧电压和电流合并接入MU点对点接入保护装置。技术实施方案图如下所示：图3变压器保护合并单元配置图图4变压器保护高压侧、公共绕组系统图图5变压器保护中压侧系统图图6变压器保护低压侧系统图.母线保护配置方案一条母线配置两套母线保护，每套保护独立组屏。母线保护采用直接采样、直接跳闸方式，当接入元件数较多时，可采用分布式母线保护形式。分布式母线保护：由主单元和若干个子单元组成，主单元实现保护功能，子单元执行采样、跳闸功能。边断路器失灵经GOOSE络传输启动母差失灵功能。技术实施方案图如下所示：图图7母.高压并联电抗器保护配置方案按双重化配置组两面屏。高压并联电抗器的采样值,采用独立的电子互感器（含CT和PT）和MU跳闸需要高压并联电抗器的采样值,智能终端预留一个GOOSE智能终端预留一个GOOSE口技术实施方案图如下所示:6.第一套并联电抗器保护电抗器保护技术实施方案示意图GOOSE网SMV网电压合并单元/■(4智能终端智能终端电流合并单元GOOSE6.第一套并联电抗器保护电抗器保护技术实施方案示意图GOOSE网SMV网电压合并单元/■(4智能终端智能终端电流合并单元GOOSE组网方案6.1.组网方案要求a)6.1.组网方案要求a)所有GOOS跳闸采用以太网接口，接口规约采用IEC61850-8-1;b)过程层网和站控层网完全独立；b)过程层网和站控层网完全独立；6.2.6.2.组网系统图保护装置1a

00008保护装置n合并单元1 保护装置1a

00008保护装置n合并单元1 智能终端1 合并单元 智能终端k图9过程层网组网方案示意图.合并单元技术方案MU勺接口如图10,11,12所示：图10边断路器MU勺接口说明图11中断路器MU勺接口说明图12高抗电流MU的接口说明图12电压MU的接口说明3/2接线一个用的MUB已置示意图如下：图133/2接线MU0已置示意图.智能终端技术方案智能终端按断路器双重化配置，每个智能终端配置足够的以太网接口，按照IEC61850-8-1规约通讯。智能终端的接口如下图所示：图14边断路器智能终端的以太网口说明图15中断路器智能终端的以太网口说明八、双母线接线型式继电保护实施方案.线路保护每回线路应配置2套包含有完整的主、后备保护功能的线路保护装置，各自独立组屏。合并单元、智能终端均应采用双套配置，保护采用安装在线路上的组合ECV获得电流电压。线路间隔内，实现智能终端、合并单元与保护装置之间的点对点直接跳闸方式。采样值采用点对点传输。跨间隔信息（启动母差失灵功能和母差保护动作远跳功能等）采用 GOOSE络传输方式。技术实施方案图如下所示：图16220kV线路保护配置示意图.母差保护保护按双重化进行配置，每套保护独立组屏。各间隔合并单元、智能终端均应采用双套配置。开入量（失灵启动、刀闸位置接点、母联断路器过流保护启动失灵、主变保护动作解除电压闭锁等）采用GOOSE络传输。技术实施方案图如下所示：图17220kV母线保护配置示意图（变电站终期规模220kV间隔数8个及以上）图18220kV母线保护配置示意图（变电站终期规模间隔数在 8个以下）.变压器保护保护按双重化进行配置，包含各侧合并单元、智能终端均应采用双套配置（110kV智能终端按单套配置）。非电量保护应就地安装，有关非电量保护时延均在就地实现，直采直跳，现场配置智能终端上传非电量动作报文和调档及接地刀闸控制信息。技术实施方案图如下所示：图19220kV主变保护配置示意图.母联（分段）保护技术实施方案图如下所示：图20220kV母联保护配置示意图九、术语和定义.智能变电站smartsubstation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，实现与相邻变电站、电网调度等互动的变电站。.智能设备intelligentequipment一次设备与其智能组件的有机结合体，两者共同组成一台（套）完整的智能设备。.智能组件intelligentcombination对一次设备进行测量、控制、保护、计量、检测等一个或多个二次设备的集合。.智能终端smartunit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。 定义.电子式互感器electronicinstrumenttransformer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，供测量仪器、仪表