DL∕T 5499-2015 换流站二次系统设计技术规程

P换流站二次系统设计技术规程2015-04-02发布2015-09-01实施中华人民共和国电力行业标准施行日期：2015年9月1日2015年第3号(NB)106项和电力标准(DL)97项，现予以发布。国家能源局2015年4月2日序号标准编号标准名称采标号批准日期实施日期换流站二次系统设本标准共分13章和4个附录，主要技术内容包括：总则、术工程顾问集团中南电力设计院有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送电力规划设计总院(地 3.1设计原则 3.2监控范围 3.3系统结构 3.4设备配置 3.5系统功能 4.1设计原则 4.2功能分层 4.3控制模式及控制功能 5.1配置原则 5.2直流保护 5.3换流变压器保护 5.4直流滤波器保护 5.5交流滤波器保护 5.6最后一台断路器保护 5.7直流系统暂态故障录波 5.8直流线路故障定位系统 6.1交流系统保护 6.2电力系统安全自动装置 6.3交流系统故障录波和故障测距 6.4保护及故障信息管理系统 7调度自动化 7.1直流远动系统 8.1配置原则 8.2系统功能 9.1站用交流电源 9.2站用直流电源 9.3交流不间断电源 10辅助二次系统 10.1时间同步系统 10.2谐波监视系统 10.3火灾自动报警系统 10.5设备状态监测系统 10.6站用电动机控制 11二次回路设计 11.1直流系统测量装置 11.3二次接地及抗干扰要求 12二次设备布置 12.1总的要求 12.2控制楼二次设备布置 13电缆光缆选择及敷设 13.1控制电缆选择 附录A监控系统监视的信号 附录C故障录波信号 附录D直流远动信号 引用标准名录 3.2Scopeofmonitoringand 3.4Equipmentconfigura 5.1Configurationrequir 5.3Convertertran 5.5ACfilterpro 5.6Thelastcircuitbreakerprote 5.8Faultlocationsystemof 6ACsystemprotectio 7Dispatchingautomati 8valvecoolingcontrol 9.3ACuninterruptablepowersupply 11.3Secondarygroundi AppendixBConfigurationofDCpr AppendixCInformationlistfo AppendixDInformationlistforHV Addition:Explanationof 1.0.2本标准适用于±800kV及以下电压等级每极单阀组或双2.0.1二次系统electricalsecondarysystem2.0.2高压直流换流站highvoltagedirectcurrentconv元件构成的1个12脉动换流阀组接线的两端直流输电换流站。2.0.3特高压直流换流站ultrahighvoltagedirectcurrent成的2个12脉动换流阀组串联接线的两端直流输电换流站。2.0.4背靠背换流站back-to-backconverte每个背靠背单元采用由晶闸管元件构成的1个12脉动换流2.0.5直流系统保护DCsystem2.0.6直流保护DCprotection2.0.7直流系统暂态故障录波装置DCsystemtransient3.1.1换流站监控系统应符合国家现行标准《±800kV直流换3.1.2换流站内交、直流系统应采用统一平台的计算机监控3.3.4监控系统网络应满足信息传输的实时性和可靠性要求。3.4.2控制层设备宜按远景规模双重化配置，并应符合下列2换流变压器就地层设备：宜按每个12脉动换流阀组对应系统控制与保护设备第1部分：运行人员控制系统》GB/T3.5.3监控系统监视的信号应符合本标准附录A的有关规定。3.5.5监控系统应能接收换流站内统一的时间同步系统的对时4.1.1换流站直流控制系统应符合国家现行标准《±800kV直4.1.4直流控制系统宜能既适用于整流运行，也适用于逆变4.1.5直流控制系统的信息传输可采用通信总线和硬接线的方4.2.3背靠背换流站直流控制系统宜划分为背靠背换流单元控4.2.4直流控制功能应尽可能地配置到较低的控制层次，双极控制层功能宜集成在极控制层设备中，也可在直流站控设备中2背靠背直流输电系统的基本控制模式宜包括功率运行控4.3.4直流输电系统的控制模式和控制功能应能满足各种可能地极运行的换流站，直流控制系统还应配置相应的控制功能和5.1.4两个极以及同一个极的两个12脉动换流阀组的直流保护5.1.5直流系统暂态故障录波和直流线路故障定位装置宜分别1款的要求外，还宜增加换流阀组连接母线保护区。换流阀组保护区按每极双12脉动换流阀组宜划分为高端换流阀组保护区和5.2.2直流保护功能配置应符合本标准附录2特高压直流换流站直流保护动作出口除应执行本条第15.3.1换流变压器保护宜按12脉动换流阀组为单元配置，每个12脉动换流阀组所对应的换流变压器宜分别配置独立的换流变释放保护、油位异常保护；充气套管六氟化硫气体压力异常保5.3.5换流变压器保护动作出口宜包括跳换流变压器交流网侧5.4.3直流滤波器保护动作出口宜包括拉开直流滤波器高压侧5.5.4交流滤波器保护动作出口宜包括跳开本交流滤波器组的5.7.1直流系统暂态故障录波装置的基本功能和技术性能应符合国家现行标准《高压直流输电系统控制与保护设备第6部分：1高压直流换流站应按极，特高压直流换流站应按12脉动换流阀组，背靠背换流站应按换流单元配置直流暂态故障录波2换流变压器暂态故障录波装置宜按每个12脉动换流阀组3交流滤波器组暂态故障录波装置宜按每个交流滤波器大5.7.4直流系统暂态故障录波装置的录波信号的内容应符合本5.8.1直流线路故障定位装置的基本功能和技术性能应符合现行国家标准《高压直流输电系统控制与保护设备第5部分：直流合现行国家标准《继电保护和安全自动装置技术规程》GB/T6.2.2电力系统安全自动装置配置应以安全稳定计算结论为基6.3.1换流站交流系统暂态故障录波装置的设计应符合现行行6.4.2保护及故障信息管理子站应实时采集交/直流系统保护、6.4.3保护及故障信息管理子站应能在正常和电网故障时处理7调度自动化7.1.1高压/特高压直流换流站的直流远动系统应按极双重化7.1.2直流远动信号的内容应符合本标准附录D的7.1.3冗余的直流控制保护系统之间的站间通信通道应相互信号的传输延时应满足高压/特高压直流输电系统的动态响应量计量系统设计技术规程》DL/T5202的规定，并应符合下列防护规定》(国家发改委2014第14号令)的规定。7.2.5换流站调度数据网络接入设备的设计应符合现行行业标8.1.1阀冷却控制保护系统应冗余配置，阀冷工作站宜独立8.2.1阀冷却控制保护系统应包括对阀冷却系统进行监控和对8.2.4阀冷却控制保护系统应包括阀内冷水系统配置阀进出口9.1.1换流站站用交流电源系统保护及自动装置的设计应符合9.2.2换流站直流电源系统的标称电压宜采用220V,也可采用110V。1高压直流换流站宜按极和站公用设备分别独立设置。交流场设备用直流电源系统宜相对集中设置2套；交流场设备用直流电源系统宜相对集中设置2套；3背靠背换流站宜按背靠背换流单元和站公用设备分别独立设置。交流场设备用直流电源系统宜相对集中设置2套。9.3.1换流站交流不间断电源系统的设计应符合现行行业标准中从1次～50次各次谐波的含量，交流电压的总谐波畸变率，交10.3.1换流站火灾自动报警系统的设计应符合现行国家标准感器、状态监测智能电子设备(IntelligentElectronicDevice-2背靠背换流站直流极线宜配置直流电流电压复合型测量3直流电流测量装置应具有良好的暂态响应和频率响应特5零磁通型直流电流测量装置的输出可采用模拟量输出形2背靠背换流站的直流极线宜配置直流电流电压复合型测3直流电压测量装置应具有良好的暂态响应和频率响应特11.1.4交流滤波器大组母线保护的电流测量宜采用TPY类电1选相合闸装置应具备经选相合闸装置和不经选相合闸装上可先切除小组交流滤波器断路器，后切除大组交流滤波器断设置1个主控楼和2个辅控楼；两极采用一字型布置时，宜设置1个主控楼和1个辅控楼；3背靠背换流站宜设置1个主控楼，换流单元在2个以上13.2.4室内光缆宜采用尾缆，室外光缆宜采用非金属加强芯附录A监控系统监视的信号率变化率或阶跃变化量的整定值；整流站/逆变站换流器吸收的保护名称备注(一)换流阀组保护区1阀组短路保护2阀组过流保护3阀组交流差动保护4阀组直流差动保护5阀组换相失败保护退出6换流变压器中性点偏移保护锁后保护应退出7换流变压器阀电压保护分接头的不正常移动造成可能加在阀上的电压应力超标故障8阀组旁路开关保护中电流转移失败故障流站(二)极区保护9阀连接母线差动保护故障流站续表B.0.1备注换流器大差保护故障流站极母线差动保护中性母线差动保护直流极差动保护直流过电压保护直流低电压保护异常情况导致的直流低电压保护护，包括50Hz和100Hz保护检测直流电流中的50Hz和100Hz分量，是换相失败或阀触发异常的后备保护。其中50Hz保护用于检测持续的换相故障、触发故障以及交流和直流碰线故障，100Hz保护用于检测交流系统不对称运行故障直流线路行波保护直流线路电压突变量保护直流线路低压保护故障直流线路纵差保护故障备注中性母线开关保护检测中性母线开关在投入和退出过程中直流开关油浸式平波电抗器非电量保护保护可不配置独立的电量保护，宜将其保护功能集成在直流极保护中(三)双极区保护双极中性线差动保护故障保护内接地点流过较大直流接地电流对站接地网造成破坏衡保护检测接地极线路两个支路上电流分配的不平衡保护中性母线接地开关NBGS保护大地回线转换开关GRTS保护直流开关金属回线转换开关MRTB保护直流开关保护功能备注金属回线横差保护故障金属回线纵差保护保护表B.0.2背靠背换流站直流保护功能配置一览表保护名称保护功能备注1阀组短路保护2阀组过流保护3桥差保护或点火故障4换相失败保扩引起12脉动换流器发生的换相失败5换流变中性点偏移保护锁后保护应退出6直流过电压保护7直流低电压保护异常情况导致的直流低电压8背靠背直流差动保护仅用于高低的背靠背工程续表B.0.2备注9极保护区接地保护护，包括50Hz和100Hz保护检测直流电流中的50Hz和100Hz分量，是换相失败或阀触发异常的后备保护。其中50Hz保护用于检测持续的换相故障、触发故障以及交流和直流碰线故障，100Hz保油浸式平波电抗器非电量保护气套管SF6密度异常、充油套管压力异常等保护的电量保护，宜护中附录C故障录波信号C.0.1高压直流换流站阀厅和直流场区域故障录波信号宜包括C.0.2特高压直流换流站阀厅和直流场区域故障录波信号宜包C.0.3背靠背换流站阀厅和直流场区域故障录波信号宜包括下附录D直流远动信号本标准用词说明《高压直流输电系统控制与保护设备第1部分：运行人员控制《高压直流输电系统控制与保护设备第5部分：直流线路故障《高压直流输电系统控制与保护设备第6部分：换流站暂态故能源局2015年4月2日以第3号公告批准发布。 3.1设计原则 3.4设备配置 4.1设计原则 4.2功能分层 4.3控制模式及控制功能 5.1配置原则 5.2直流保护 5.3换流变压器保护 5.4直流滤波器保护 5.5交流滤波器保护 5.6最后一台断路器保护 5.7直流系统暂态故障录波 5.8直流线路故障定位系统 6.4保护及故障信息管理系统 7.1直流远动系统 8阀冷却控制保护系统 8.1配置原则 8.2系统功能 9站用电源系统 9.1站用交流电源 9.2站用直流电源 9.3交流不间断电源 10辅助二次系统 10.2谐波监视系统 10.3火灾自动报警系统 10.4图像监视及安全警卫系统 10.5设备状态监测系统 10.6站用电动机控制 11二次回路设计 11.1直流系统测量装置 11.2二次接线要求 12二次设备布置 12.2控制楼二次设备布置 13电缆光缆选择及敷设 13.1控制电缆选择 13.2光缆选择 13.3电缆光缆敷设 流输电工程(也称作电流源换相高压直流输电，英文简称LCC-HVDC,换流器采用晶闸管元件),不适用于柔性高压直流输电工3.1.4目前国内采用ABB公司技术路线和西门子公司技术路线3.3.1目前国内已投运的换流站工程中制主机层和就地I/O层。因此本条监控系统的结构仍建议由站3.4.1本条规定操作员工作站宜双重化配置。为了便于运行人5台操作员工作站，因此具体工程操作员工作站的数量可根据需极控设备中。SIEMENS技术路线一般配置独立的直流站控主散配置。SIEMENS技术路线全站一般配置独立的交流站控主中。SIEMENS技术路线全站一般不配置独立的站用电控制主当背靠背换流站终期建设规模仅为1个背靠背换流单元时，可不独立配置直流站控主机；当终期建设规模为2个及以上背靠3.5.2本条规定了换流站监控系统的数据采集功能。监控系统4.1.5本条明确了直流控制系统信息传输的方式。直流控制系4.2.1本条规定了高压直流换流站直流控制系统的功能分层。5直流系统保护和直流控制系统均是独立配置的；ABB技术路线的MACH2、5.1.3本条规定了直流系统保护的冗余性要求。目前国内已流变压器电气量保护采用双重化或三重化配置，换流变压器非器保护独立配置时，采用双重化配置；交流滤波器保护双重化图1、图2、图3。其中图1、图2的换流变压器型式为单相双绕组流滤波流滤波器组流滤波器组338383日日立2图1高压直流换流站直流系统保护分区图图2特高压直流换流站直流系统保护分区图HH2大大8大大21一背靠背换流单元保护区；2—换流变压器保护区(1)换流阀组保护区的保护范围包括从换流变压器阀侧套管(2)直流极母线保护区的保护范围包括从阀厅高压直流穿墙套管至直流出线上的直流电流互感器之间的所有极设备和母线(3)直流中性母线保护区的保护范围包括从阀厅低压直流穿(4)直流线路保护区的保护范围包括两换流站直流出线上的(5)直流双极中性线保护区的保护范围包括从双极中性线连(6)接地极引线保护区的保护范围包括从接地极引线连接点(7)换流阀组连接母线保护区的保护范围应包括高低压阀厅5.2.3本条对换流站的直流保护装置的配置原则进行了规定。护装置以12脉动换流阀组为单元配置，每个12脉动换流阀组应5.2.4在直流控制系统或阀基电子设备中也实现了一些保护性5.2.5本条对直流保护动作出口方式进行了规定。直流保护各5.3.1本条对换流变压器保护的配置原则进行了规定。换流变MENS技术路线的SIMADYND、SIMATICTDC直流控制保护苏和哈郑±800kV特高压直流输电工程的换流变压器电量保护1主保护中换流变压器及引线差动保护用于检测从换流变2后备保护中换流变压器引线过流保护用于检测换流变压5.4.1本条对直流滤波器保护的配置原则进行了规定。直流滤波器保护区的保护范围包括直流滤波器高、低压侧之间的所有均是集成在极保护内，不单独配置；南瑞继保公司提供的PCS程的直流滤波器保护为独立双重化配置。但PCS9550系列直流控制保护系统中，天广士500kV高压直流输电工程和哈郑5.4.2本条对直流滤波器保5.4.3本条对直流滤波器保护的出口进行了规定。直流滤波器5.5.1本条对交流滤波器保护的配置原则进行了规定。目前国 的三常、三广、三沪I回±500KV直流输电工程和向上、锦苏小组断路器失灵保护宜由大组交流滤波器母线保护装置完差动保护用于检测小组交流滤波器内部接地和相间短路故5.5.4大组交流滤波器母线保护动作后应跳开本大组滤波器进5.6.1本条对最后一台断路器保护的配置原则进行了规定。如防止这种情况的发生。最后一台断路器保护宜在逆变站中配置，5.6.2最后一台断路器保护用于监视交流场各开关的状态以及5.7.2本条对直流系统暂态故障录波的配置原则进行了规定。波主机和录波I/O采集单元构成。SIEMENS技术路线的SIMA-DYND、SIMATICTDC直流控制保护系统中，贵广I回、Ⅱ回士500kV直流输电工程和云广、糯扎渡±800kV特高压直流输电工程配置独立的直流系统暂态故障录波装置；ABB技术路线的录波I/O采集单元构成，各I/O采集单元通过TDM总线将录波5.8.2本条对直流线路故障定位装置的配置原则进行了规定。6.4.2本条对换流站保护及故障信息管理子站的信息采集及通信接口进行了规定。换流站保护及故障信息管理子站的系统配目前国内已投运的直流输电工程中，南瑞继保公司提供的PCS9550系统的直流保护主机可通过以太网口直接与保护子站相连，SIEMENS技术路线采用的SIMADYND或SIMATIC站控层冗余网络连接，另一个以太网口与保护子站的采集设备7调度自动化输电工程中的换流阀组层的控制保护之间均没有设独立的站间间SCADA,还包括直流线路故障定位装置。ABB技术路线的直8阀冷却控制保护系统8.1.1本条为阀冷却控制保护系统的冗余性要求。冗余的阀冷统。当冗余的阀冷却控制保护系统有一个系统处于检修状态时，8.1.3本条为阀内冷水系统对传感器配置的冗余性要求。为从根本上解决一套设备维修、另一套设备异常时导致阀冷保护跳闸8.2.5本条规定了阀冷却控制保护系统的动作出口方式。阀内8.2.6本条规定了阀冷却控制保护系统与直流控制系统之间的关量可采用RS-485串口或无源触点方式；模