Q GDW 628-2011 换流站直流系统保护装置标准化规范及编制说明.pdf
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1、ICS29.240国家电网公司企业标准Q/GDW 628 2011换流站直流系统保护装置标准化规范TechnicalspecificationforprotectionequipmentsofHVDC converter station2012-01-12发布 2012-01-12实施国家电网公司 发 布Q /G D WQ / GDW 628 2011I目 次前言 II1 范围 12 规范性引用文件 13 术语和定义 14 总则 25 一般规定 26 直流保护 57 直流滤波器保护 168 换流变压器保护 189 交流滤波器保护和交流滤波器大组母线保护 2110 对相关设备及回路的要求 26附
2、录 A(规范性附录) 直流保护装置定值标准格式 27附录 B(规范性附录) 直流滤波器保护装置定值标准格式 37附录 C(规范性附录) 换流变保护定值标准格式 39附录 D(规范性附录) 交流滤波器保护定值标准格式 46附录 E(规范性附录) 保护事件标准格式 56附录 F(资料性附录) 保护配置及测点图 57编制说明 67Q / GDW 628 2011II前 言直流换流站将在电网中占有越来越重要的作用,直流换流站保护装置不同的工程、 不同的厂家实现时均不统一、 不规范的问题日渐凸显,给继电保护运行、 维护和管理等带来较大困难,有必要对换流站的直流保护装置技术原则、 保护配置原则以及相关的二
3、次回路等的标准化设计进行规范。本标准的附录 A 附录 E 为规范性附录,附录 F 为资料性附录。本标准由国家电力调度通信中心提出并解释。本标准由国家电网公司科技部归口。本标准起草单位:国家电网公司运行分公司、 国家电网公司直流建设分公司、 南京南瑞继保电气有限公司、 许继电气股份有限公司、 北京四方继保自动化股份有限公司、 华东电力设计院、 中南电力设计院。本标准主要起草人:王德林、 马锁明、 吕鹏飞、 卢宇、 程骁、 张爱玲、 张振华、 秦红霞、 佘振球、李凤祁、 石岩、 李海英、 司喆、 张民、 张庆伟、 李倩。本标准于 2012 年首次发布。Q / GDW 628 20111换流站直流系
4、统保护装置标准化规范1 范围本标准规定了每站每极双十二脉动串联和单十二脉动长距离直流输电以及背靠背换流站直流系统保护装置的功能配置、 回路设计、 端子排布置、 接口标准、 屏柜压板、 保护定值和报文格式统一的原则。本标准适用于国家电网公司特高压、 高压以及背靠背换流站的直流保护装置、 换流变压器保护装置、交流滤波器保护装置、 交流滤波器大组母线保护装置和直流滤波器保护装置。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
5、用文件,其最新版本适用于本标准。GB/T13498 2007 高压直流输电术语GB/T22386 电力系统暂态数据交换通用格式3 术语与定义下列术语与定义适用于本文件。3.1直流系统保护装置 HVDCsystem protectionequipments指为特高压、 高压以及背靠背换流站的直流系统提供保护的设备,包含直流保护装置、 换流变保护装置、 交流滤波器保护装置、 交流滤波器大组母线保护装置、 直流滤波器保护装置。3.2直流保护装置 HVDCprotectionequipments指为换流站直流侧提供保护的设备,其保护区域为换流器、 极区设备(极母线,中性母线,直流线路)以及双极区设备(
6、双极中性线连接区,接地极引线区)。3.3移相 retard以一定的速率增大触发角到最大触发角,使直流电压降低,整流侧进入逆变状态运行,从而减小直流电流。3.4立即闭锁 blocking offiring pulsestoVBE立即停发触发脉冲。3.5移相闭锁 blocking afterretard执行移相操作使直流电压和电流满足一定条件后停发触发脉冲。3.6极隔离 poleisolation将直流场设备与直流线路、 接地极引线断开。Q / GDW 628 201123.7降功率 runback按预定的速率降低功率到定值。3.8增大熄弧角 increase extinctionangle逆变侧
7、提前触发换流器使熄弧角增大,以减少换相失败出现的概率。3.9再启动 orderdown整流侧移相,经过一段去游离时间后撤消移相指令快速建立直流电压和电流。3.10换流器隔离 converterisolation主要用于多十二脉动换流器串并联方式,使退出的换流器与运行系统有明显断开点。4 总则4.1 本标准旨在通过规范特高压、 高压以及背靠背换流站的直流系统保护装置的技术原则、 配置原则、组屏(柜)方案、 端子排设计、 压板设置和回路设计,提高继电保护设备的标准化水平,为继电保护的制造、 设计、 运行、 管理和维护工作提供有利条件,提升继电保护运行、 管理水平。4.2 直流系统保护装置宜与直流控
8、制系统独立配置,优先通过直流系统保护装置自身实现相关保护功能,尽可能减少外部输入量,以降低对相关回路和设备的依赖。4.3 优化回路设计,在确保可靠实现直流系统保护功能的前提下,尽可能减少屏(柜)内装置间以及屏(柜)间的连线。4.4 直流系统保护的多重化包括保护装置多重化以及与保护回路(包括通道)多重化,多重化配置的保护装置及其回路之间应完全独立,不应有直接的电气联系。4.5 本标准中 2 个 12 脉动换流器单元串联结构主要用于特高压直流输电系统;当高压以及背靠背换流站的直流系统,以及其他情况采用 2 个 12 脉动换流器单元串、 并联结构可参照执行。4.6 本标准强调了直流系统保护装置标准化
9、设计的原则和重点要求,但并未涵盖辅助装置的全部技术要求,有些内容在已颁发的技术标准和规程、 规定中已有明确规定,在贯彻落实的过程中仍应严格执行相关的技术标准和规程、 规定。4.7 新建、 扩建和技改等工程应执行本标准。5 一般规定5.1 通用要求5.1.1 保护装置开关量输入定义采用正逻辑,即接点闭合为“ 1” ,接点断开为“ 0” 。 开关量输入“ 1”和“ 0” 的定义应统一规范为:a) “ 1” 肯定所表述的功能;b) “ 0” 否定所表述的功能。5.1.2 保护装置功能控制字“ 1 ” 和“ 0 ” 的定义应统一规范为:a) “ 1” 肯定所表述的功能;b) “ 0” 否定所表述的功能
10、;或根据需要另行定义;c) 不应改变定值清单和装置液晶屏显示的“ 功能表述” 。5.1.3 保护的防误措施要求a) 保护装置宜采取独立配置;b) 应采用可靠的冗余结构,直流系统保护装置至少应双重化配置。 保护装置应确保任何的单一元Q / GDW 628 20113件故障不会引起保护的不正确动作。 冗余配置的任意一重保护装置因故障或其它原因退出运行及检修时,不应影响整个直流系统的正常运行;c) 三重化的保护装置,通过“ 三取二” 逻辑出口;d) 双重化配置的每重保护装置的出口方式应采用启动和跳闸相“ 与” 的逻辑出口,启动元件和跳闸元件应由不同的硬件实现;e) 保护装置应具备全面的自诊断功能,自
11、诊断功能应覆盖设备的主机、 电源、 测量回路、 输入输出回路、 通信回路等,并提供足够的信息使故障定位到最小可更换单元,严重故障时应自动闭锁本装置的保护出口;f) 保护设备的机箱、 机柜、 以及电缆屏蔽层均应可靠接地;g) 保护装置应能根据测量回路及装置自检的故障信号闭锁相关保护,防止不正确动作;h) 对于装置间不经附加判据直接启动跳闸的开入量,应经抗干扰继电器重动后开入;抗干扰继电器的启动功率应大于 5W,动作电压在额定直流电源电压的 55 70范围内,额定直流电源电压下动作时间为 10ms 35ms,应具有抗 220V 工频电压干扰的能力。5.1.4 保护的模拟量测量要求a) 保护装置的采
12、样回路应能适用常规互感器的输入方式、 电子式测量设备的数字量输入方式,应考虑与末屏电压测量回路的匹配;b) 直流保护装置的采样频率不应低于 5kHz,其中用于直流线路行波保护的通道采样率不应低于10kHz;c) 直流保护装置的每个直流电流采样回路应能满足 0.1IN 以下使用要求,在 0.1IN 2IN 时测量误差不大于 0.5, 2IN 10IN 测量误差不大于 5;直流保护装置的每个直流电压采样回路应能满足 0.1UN 以下使用要求,在 0.1UN 2UN 时测量误差不大于 0.5,中性母线电压采样应满足动态测量范围要求;d) 直流保护装置的每个交流流电流采样回路应能满足 0.1IN 以下
13、使用要求,在 0.05IN 20IN 或者0.1IN 40IN 时测量误差不大于 5;直流保护装置的每个交流电压采样回路应能满足 0.1UN以下使用要求,在 0.1UN 2UN 时测量误差不大于 1.0;e) 换流变压器保护装置、 交流滤波器保护装置、 交流滤波器大组母线保护装置以及直流滤波器保护装置的每个电流采样回路应能满足 0.1IN 以下使用要求,在 0.05IN 20IN 或者 0.1IN 40IN时测量误差不大于 5;f) 保护装置应能适应电子式测量设备的数字量输出,采用 TDM或国际标准通信规约( IEC 600447/8)。5.1.5 保护装置的定值要求a) 保护装置的定值应简化
14、,宜多设置自动的辅助定值和内部固定定值;b) 与运行方式有关的保护功能投 /退,应由程序根据运行方式自动判断;c) 直流保护装置、 直流滤波器保护装置、 换流变压器保护装置、 交流滤波器保护装置以及交流滤波器大组母线保护装置的定值标准格式参见附录 A附录 D。5.1.6 保护的接口要求a) 对时接口:保护装置可接收对时系统发出的 IRIG-B( DC)码、 脉冲对时信号和网络对时( IEEE1588);b) 通信接口:保护装置应提供至少三个网络接口;采用 DL/T860( IEC 61850)协议通信;c) 与控制设备的接口:直流系统保护装置与直流控制设备之间应配置高速输入 /输出接口,以实现
15、控制与保护系统之间的配合。5.1.7 保护装置故障录波要求a) 保护装置应能记录相关保护动作信息,动作报告以事件文本格式存在服务器硬盘上,同时动作Q / GDW 628 20114报告也可在运行人员工作站直接查询(保护事件标准格式参见附录 E),动作波形以标准数据格式存在服务器硬盘上。 直流保护装置每个动作报告应能记录整个故障过程,至少应包含故障前后 50 个周波;换流变压器保护装置、 交流滤波器保护装置、 交流滤波器母线保护装置、 直流滤波器保护装置至少应包含故障前 2 个周波、 故障后 6 个周波的数据;b) 保护装置记录的所有数据应为 GB/T22386 2008 的电力系统暂态数据交换
16、通用格式( CommonFormat forTransientDataExchange,简称 COMTRADE)。5.2 保护配置及二次回路的通用要求5.2.1 对保护配置的原则要求a) 应遵循“ 强化主保护,简化后备保护和二次回路” 的原则进行保护的选型与配置;b) 优先采用主、 后备保护一体化的微机型继电保护装置,保护应能反映被保护设备的各种故障及异常状态;c) 每一保护区应与相邻保护区重迭,不能存在保护死区;d) 保护装置与交流站控、 直流控制系统存在数据交换,应在冗余系统之间交叉传递;e) 直流保护装置的跳闸接点应接入断路器的两个跳闸线圈;换流变保护装置、 交流滤波器保护装置、 交流滤
17、波器大组母线保护装置可每套保护对应一个断路器跳闸线圈;f) 保护装置动作后跳开换流变进线开关后必须锁定,在运行人员手动解除锁定后才允许远方操作换流变进线开关。5.2.2 交流电源设置原则直流保护屏(柜)内一般装设交流照明,屏顶安装照明灯。5.2.3 直流电源设置原则a) 冗余的保护屏(柜)应由冗余的电源系统或不同的直流电源母线供电;b) 每个保护屏(柜)的供电电路应配备独立的自动空气开关,自动空气开关应与负载严格配合;c) 保护屏(柜)的供电电压采用直流 110V 或直流 220V。5.2.4 保护屏 ( 柜 ) 端子排设置原则a) 保护屏(柜)端子排设置应遵循“ 功能分区,端子分段” 的原则
18、。 根据保护屏(柜)端子排功能不同,分段设置端子排;b) 端子排按段独立编号,每段应预留备用端子,总备用端子不少于 10;c) 公共端、 同名出口端采用端子连线;d) 交流电流和交流电压采用试验端子;e) 一个端子的每一端只能接一根导线;f) 跳闸出口采用红色试验端子,并与直流正电源端子适当隔开。5.2.5 压板、 转换开关和按钮设置原则a) 压板、 转换开关和按钮设置应遵循“ 保留必需,适当精简” 的原则;b) 压板不宜超过 5 排,每排设置 9 个压板,不足一排时,用备用压板补齐。 压板在屏(柜)体正面自上而下,从左至右依次排列;c) 保护跳闸出口压板及与失灵回路相关压板采用红色,压板底座
19、及其它压板采用浅驼色;d) 标签应设置在压板下方;e) 转换开关、 按钮安装位置应便于巡视、 操作,方便检修。5.2.6 二次回路设计原则保护装置与交流站控和直流控制设备之间的接口应简洁、 紧凑和可靠,尽可能采用通信方式连接,如网络、 现场总线或其它串行数据连接方式,传输介质为光纤或通信电缆。 如果需要可采用硬连线输入输出方式,开关量采用强电开入,防止电磁干扰。保护系统与 I/O 之间数据交换应在对应的冗余系统之间进行,中间不进行交叉传送,参照图 1-a 和Q / GDW 628 20115图 2-a。直流保护和换流变保护等保护装置与控制系统之间的信号交换应在冗余系统之间交叉传递,参照图1-b
20、 和图 2-b。图 1 双重化冗余保护系统之间以及与控制系统的连接方式图 2 三取二冗余保护系统之间以及与控制系统的连接方式6 直流保护6.1 配置原则保护应能既适用于整流运行,也能适用于逆变运行。由保护起动的故障控制顺序可以通过换流站间的通信系统来优化故障清除后的恢复过程,使故障持续时间最小和系统恢复时间最短。 当换流站站间通信系统中断时,如直流系统发生故障,保护应能将系统的扰动减至最小,使设备免受过应力,保证系统安全。保护装置可采用双重化或三重化的冗余设计,双重化设计时每套保护应采用“ 起动 +动作” 逻辑,任一套保护跳闸即可出口,双套保护装置完全独立;三重化设计时保护出口采用独立的两套三
21、取二逻辑出口,一套保护退出时采用二取一逻辑出口,两套保护退出时采用一取一出口,三取二逻辑模块独立供电。电压应力保护,大角度监视,开路试验保护,晶闸管结温视,不平衡运行保护在控制系统中实现;换流器误触发保护在直流控制系统或阀基电子设备中实现;接地极阻抗监视由单独装置实现。6.1.1 高压长距离直流输电系统的保护高压长距离直流输电保护一般配置下列保护:换流器区保护:阀短路保护;换相失败保护;过流保护;换流器差动保护;换流变中性点偏移保护。极区保护:直流谐波保护;极母差保护;中性母线差动保护;极差保护;接地极线开路保护;线路行波保护;直流线路突变量保护;线路低压保护;线路纵差保护;交直流碰线报警;线
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