(高清版)GBT 42149-2022 軌道交通 地面裝置 基于數字通信的中壓供電系統(tǒng)電流保護技術規(guī)范

軌道交通地面裝置基于數字通信的中壓供電系統(tǒng)電流保護技術規(guī)范I 1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14縮略語 15總體要求 l6基于數字通信的中壓供電系統(tǒng)電流保護的基本配置 26.1基本要求 26.2環(huán)網電纜保護 26.3母線保護 26.4饋線保護 26.5失靈保護 37基于數字通信的中壓供電系統(tǒng)電流保護裝置及相關設備 37.1繼電保護裝置 37.2網絡及其設備 38繼電保護整定 48.1一般要求 48.2環(huán)網電纜保護 48.3母線保護 59試驗方法 69.1試驗條件 69.2溫度影響試驗 69.3儲存、運輸的極限環(huán)境溫度試驗 69.4功率消耗試驗 69.5功能和性能試驗 69.6出口繼電器試驗 79.7過載能力試驗 79.8絕緣試驗和絕緣測量試驗 79.9耐濕熱性能試驗 79.10電磁兼容性能試驗 79.11直流電源變化影響試驗 79.12保護功能整組模擬試驗 79.13連續(xù)通電試驗 79.14機械要求試驗 7Ⅱ9.15安全要求試驗 10技術要求與試驗方法對應關系 8附錄A(規(guī)范性)變電所內、變電所間過程層GOOSE網絡及站控層監(jiān)控網絡構成 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由國家鐵路局提出。本文件由全國軌道交通電氣設備與系統(tǒng)標準化技術委員會(SAC/TC278)歸口。本文件起草單位：中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司、南京南瑞繼保電氣有限公司、中鐵電氣化局集團有限公司、南京地鐵集團有限公司、北京四方繼保自動化股份有限公司、國電南瑞科技股份有限公司。為規(guī)范軌道交通中壓供電系統(tǒng)中基于數字通信的電流保護應用，實現各制造廠商方案的規(guī)范性、設備的互操作性，提高軌道交通中壓供電系統(tǒng)中基于數字通信電流保護的標準方案提出、驗證、整定的便1GB/T42149—2022軌道交通地面裝置基于數字通信的中壓供電系統(tǒng)電流保護技術規(guī)范1范圍本文件規(guī)定了軌道交通中壓供電系統(tǒng)中基于數字通信的電流保護及相關設備的技術原則、要求以及試驗方法。本文件適用于軌道交通中壓供電系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構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/T14285繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程GB/T30094工業(yè)以太網交換機技術規(guī)范DL/T5843kV～110kV電網繼電保護裝置運行整定規(guī)程DL/T860(所有部分)電力自動化通信網絡和系統(tǒng)DL/T1075—2016保護測控裝置技術條件DL/T1146—2021DL/T860實施技術規(guī)范3術語和定義GB/T14285、DL/T584、DL/T860(所有部分)、DL/T1075—2016界定的以及下列術語和定義適用于本文件。中壓供電系統(tǒng)mediumvoltagepowersupplysystem由電壓等級為10kV～35kV的電源系統(tǒng)和中壓配電網絡組成的向用電設備輸送電能的系統(tǒng)。4縮略語下列縮略語適用于本文件。GOOSE:面向通用對象的變電站事件(GenericObjectOrientedSubstationEvents)5總體要求5.1中壓供電系統(tǒng)的基于數字通信的電流保護，不應因繼電保護裝置、光纖通信通道、交換機等的損壞引起保護誤動作跳閘或拒動。5.2中壓供電系統(tǒng)的基于數字通信的電流保護，對于二次設備多重故障的運行工況不予考慮。5.3如果中壓供電系統(tǒng)中不配置其他類型的保護，應保證基于數字通信的電流保護失效時中壓供電系2統(tǒng)故障的切除，可多臺斷路器同時跳閘，但不應有越級跳閘的情況發(fā)生。6基于數字通信的中壓供電系統(tǒng)電流保護的基本配置6.1基本要求6.1.1基于數字通信的電流保護的保護范圍應包含環(huán)網電纜、中壓母線、交流斷路器失靈等。6.1.2繼電保護裝置之間的閉鎖、失靈啟動、裝置異常等信息應通過過程層GOOSE網絡傳輸。6.1.3冗余配置的GOOSE網絡之間不應直接交換信息。6.1.4基于數字通信的電流保護定值應能適應包括供電方向改變在內的各種運行方式的變化，運行方式的變化不宜進行定值組切換。6.1.5對于設置了基于數字通信電流保護的中壓供電系統(tǒng)，與上級變電所直接接口的變電所應與上級變電所進行保護配合。6.1.6基于數字通信的電流保護應包括相間故障的過電流保護，也包括相對地故障的零序電流保護。6.2環(huán)網電纜保護6.2.1應能保護被保護電纜的各種短路故障。6.2.2變電所之間的繼電保護裝置，開關量信息交換應采用變電所間過程層GOOSE網絡傳輸。6.2.3繼電保護裝置可直接啟動本間隔斷路器跳閘，也可經變電所間過程層GOOSE網絡啟動鄰所斷路器跳閘。6.2.4每個間隔配備的保護應包含完整的主保護和后備保護功能。6.2.5電纜兩端可使用不同變比的電流互感器。6.2.6如果中壓供電系統(tǒng)中還有其他保護配置，如線路差動保護、過電流保護、零序電流保護，應保證各保護間的相互配合，實現各保護功能正常時主保護、后備保護功能，應保證裝置異常時不會對其他保護產生影響，導致誤動作的發(fā)生。6.3母線保護6.3.1應能保護被保護母線的各種故障及異常狀態(tài)，包括母線電壓互感器、避雷器故障導致的母線短路故障。6.3.2同一母線上不同間隔之間的繼電保護裝置，開關量信息交換應采用變電所內過程層GOOSE網絡傳輸。6.3.3繼電保護裝置可直接啟動本間隔斷路器跳閘，也可經變電所內過程層GOOSE網絡啟動同母線其他間隔斷路器跳閘。6.3.4母線故障時，宜跳開掛接于該母線上所有間隔的斷路器，實現故障隔離。6.3.5母線各支路可使用不同變比的電流互感器。6.3.6母線保護應能自動識別母聯(lián)斷路器的合分閘狀態(tài)，并根據合分閘狀態(tài)進行故障隔離。6.4饋線保護6.4.1繼電保護裝置可直接啟動本間隔斷路器跳閘，也可經變電所內過程層GOOSE網絡閉鎖或啟動其他間隔斷路器跳閘。6.4.2變壓器非電量保護動作信號不宜經GOOSE網絡跳閘。6.4.3除基于數字通信的電流保護外，還應根據負荷類型設置必要的保護，如電流速斷保護、過負荷保護等。6.4.4基于數字通信的電流保護應與其他保護配合，以保證保護的選擇性。36.4.5當饋線不具備遠后備保護功能時，應設置失靈保護。6.5失靈保護6.5.1斷路器失靈信息的判據，除斷路器位置信息外，還應采用電流等其他判據。6.5.2斷路器失靈信息宜采用變電所內過程層GOOSE網絡傳輸。7基于數字通信的中壓供電系統(tǒng)電流保護裝置及相關設備7.1繼電保護裝置7.1.1繼電保護裝置不應依賴外部對時系統(tǒng)實現其保護功能。7.1.2繼電保護裝置宜獨立分散、就地安裝，繼電保護裝置的一般性技術要求應滿足DL/T1075—2016第4章的相關要求。7.1.3中壓供電系統(tǒng)的繼電保護裝置宜采用保護測控裝置。7.1.4如果中壓供電系統(tǒng)中還有其他保護配置，如線路差動保護、過電流保護、零序電流保護，基于數字通信的電流保護可與過電流保護、零序電流在同一裝置內實現，但不宜與差動保護在同一裝置內實現。7.1.6繼電保護裝置的GOOSE網絡接口數量不應少于2個，且為光纖接口，不可通過中間光電轉換設7.1.7繼電保護裝置應具備監(jiān)控網絡接口，與變電所綜合自動化系統(tǒng)站控層通信。7.1.8繼電保護裝置的監(jiān)控網絡接口、GOOSE網絡接口宜采用相互獨立的數據接口控制器。7.1.9繼電保護裝置的基本功能應滿足DL/T1075—2016中5.1的要求。7.1.10繼電保護裝置的保護功能應滿足DL/T1075—2016中5.2.2～5.2.5的要求。7.1.11繼電保護裝置的技術性能應滿足DL/T1075—2016中5.4.1的要求。7.2網絡及其設備7.2.1.1過程層GOOSE網絡與站控層監(jiān)控網絡宜完全獨立配置。7.2.1.2繼電保護裝置與過程層網絡交換機之間應采用光纖連接。運行時，應有實時監(jiān)測設備狀態(tài)及光纖連接狀態(tài)的措施。7.2.1.3過程層GOOSE網絡應包括變電所內過程層GOOSE網絡和變電所間過程層GOOSE網絡。7.2.1.4變電所內過程層GOOSE網絡結構宜采用星型結構，雙重化冗余配置。7.2.1.5變電所間過程層GOOSE網絡結構宜采用總線型結構，雙重化冗余配置。每個供電分區(qū)的各變電所應在同一網絡分區(qū)內，也可在保證最大信息傳輸延時小于5ms的前提下為全線變電所設置一個網絡分區(qū)。7.2.1.6繼電保護裝置應具備經站控層監(jiān)控網絡傳輸“遙控7.2.1.7站控層監(jiān)控網絡結構應滿足繼電保護信息傳送安全可靠的要求，宜采用星型結構。7.2.1.8過程層GOOSE網絡應采用最優(yōu)路徑方法結合邏輯進行功能劃分。7.2.1.9變電所內、變電所間過程層GOOSE網絡及站控層監(jiān)控網絡構成應符合附錄A中規(guī)定的構成4應滿足GB/T30094的要求。8繼電保護整定8.1一般要求8.1.1繼電保護的運行整定應以保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行為根本目標。繼電保護的整定應滿足選擇性、靈敏性和速動性要求。如果由于運行方式、裝置性能等原因不能兼顧，應在整定時保證規(guī)定的靈敏系數要求，并按照如下原則合理取舍：a)局部所站服從整體系統(tǒng)；b)下級所站服從上級所站；c)保護供電設備的安全；d)保障重要負荷供電。8.1.2繼電保護遵循遠后備原則，即在鄰近故障點的斷路器處裝設的繼電保護或斷路器本身拒動時，應能由電源側上一級斷路器處的繼電保護動作切除故障。8.1.3為保證選擇性，對相鄰設備和線路有配合要求的保護，其保護范圍及動作時間，在一般情況下應完全配合。如靈敏性和選擇性不能兼顧，在整定計算時應保證規(guī)定的靈敏度系統(tǒng)要求，由此可能導致兩級保護的不完全配合。兩級保護之間的選擇性由下一級保護的可靠動作來保證，如下一級保護因故拒8.1.4對于環(huán)網供電系統(tǒng)，如果按逐級配合的原則導致電源側保護的動作時間過長時，可將中間變電所分組處理，以減少配合的級數，縮短動作時間。8.1.5對于無法得到遠后備保護的供電設備，應設置失靈保護。8.1.6繼電保護之間的整定，應遵循逐級配合的原則，滿足選擇性的要求。對于不同原理的保護之間的整定配合，也應滿足動作時間上的逐級配合。8.1.7根據斷路器全分斷時間、保護動作返回時間、計時誤差，以及信息采集時間、通信網絡傳輸時間、邏輯處理時間、通信網絡異常判斷時間等因素，保護配合宜采用0.3s的時間級差，整定困難時可采用8.1.8如果中壓供電系統(tǒng)中還有其他保護配置，基于數字通信的電流保護可與其他保護的電流保護定值相同。8.2環(huán)網電纜保護8.2.1基于數字通信的電流保護在實現環(huán)網電纜保護時，應在環(huán)網進線、出線處設置對應的過電流保護定值和零序電流保護定值，且均包含電流定值和時間定值。8.2.2環(huán)網電纜的基于數字通信的過電流保護電流定值，應大于線路最大負荷電流，對本線路末端相間故障滿足靈敏度系數不小于1.5的要求。8.2.3環(huán)網電纜的基于數字通信的過電流保護時間定值I段，應大于環(huán)網電纜兩端斷路器處繼電保護裝置之間的通信網絡傳輸時間、裝置邏輯處理時間，時間定值可取0.05s～0.2s(不包含從系統(tǒng)發(fā)生故障到GOOSE網絡閉鎖信息發(fā)出的裝置處理時間)。8.2.4環(huán)網電纜的基于數字通信的過電流保護時間定值Ⅱ段，考慮到繼電保護裝置異常、通信網絡故障以及斷路器失靈時各級保護之間的配合，應比時間定值I段多一個級差。8.2.5為了在基于數字通信的電流保護失效時，中壓供電系統(tǒng)仍能切除環(huán)網電纜的短路故障，環(huán)網電纜的過電流保護應設定時間定值Ⅲ段。環(huán)網各開關處的過電流保護時間定值Ⅲ段應比時間定值Ⅱ段多5一個級差，或在比時間定值Ⅱ段多一個級差的基礎上，考慮級差配合，逐級增加級差。當不滿足外接電源的電流保護時間配合要求時，可將環(huán)網開關分組后統(tǒng)籌設定時間級差。8.2.6環(huán)網電纜的基于數字通信的零序電流保護定值應大于線路最大不平衡電流，對本線路末端相對地故障滿足靈敏度系數不小于1.5的要求。8.2.7環(huán)網電纜的基于數字通信的零序電流保護時間定值與過電流時間定值應相同。8.3母線保護8.3.1母線保護是母線相間故障的主保護。8.3.2基于數字通信的電流保護在實現母線保護時，應在環(huán)網進線、出線、母聯(lián)及饋線處設置對應的過電流保護定值和零序電流保護定值，且均應包含電流定值和時間定值。8.3.3環(huán)網進線、出線定值的設定滿足以下要求。a)母線的基于數字通信的過電流保護電流定值，應大于該母線最大負荷電流及沖擊電流，同時兼顧變壓器勵磁涌流的影響，對本線路末端相間故障滿足靈敏度系數不小于1.5的要求。在滿足靈敏度的前提條件下，母線保護的電流定值宜與環(huán)網電纜保護的電流定值相同。b)母線的基于數字通信的過電流保護時間定值I段，應大于本母線上各斷路器通信網絡傳輸時間、裝置邏輯處理以及變壓器涌流的時間，時間定值可取0.05s～0.3s(不包含從系統(tǒng)發(fā)生故障到GOOSE網絡閉鎖信息發(fā)出的裝置處理時間)。在滿足選擇性的基礎上，與環(huán)網電纜保護的時間定值I段相同。c)母線的基于數字通信的過電流保護時間定值Ⅱ段、Ⅲ段，與環(huán)網電纜的對應時間定值的設置原則一致。在滿足選擇性的基礎上，與環(huán)網電纜保護的時間定值Ⅱ段、Ⅲ段相同。d)母線的基于數字通信的零序電流保護定值應大于該母線最大不平衡電流，對本線路末端相對地故障滿足靈敏度系數不小于1.5的要求。在滿足靈敏度的前提條件下，母線保護的零序電流定值宜與環(huán)網電纜保護的零序電流定值相同。e)母線的基于數字通信的零序電流保護時間定值與過電流時間定值應相同。8.3.4母聯(lián)定值的設定滿足以下要求。a)基于數字通信的過電流保護電流定值、零序電流保護電流定值應與進線開關的對應定值相同。b)基于數字通信的過電流保護時間定值和零序電流保護時間定值的I段、Ⅱ段應與進線開關的對應定值相同。c)基于數字通信的過電流保護時間定值和零序電流保護時間定值的Ⅲ段應與進線開關的對應時間定值的設置原則一致。在滿足選擇性的基礎上，宜比進線開關的時間定值Ⅲ段少一個級差。8.3.5饋線定值的設定滿足以下要求。a)基于數字通信的過電流保護定值應大于饋線最大負荷電流，以及變壓器勵磁涌流，取兩者中較大值，并且滿足與低壓進線開關的上下級配合關系。對本線路末端相間故障滿足靈敏度系數不小于1.5的要求。b)基于數字通信的過電流保護時間定值應大于下級變壓器勵磁涌流時間，且與下級開關的對應定值配合，時間定值可取0.3s。c)基于數字通信的零序電流保護定值應大于饋線最大不平衡電流，對本線路末端相對地故障滿足靈敏度系數不小于1.5的要求。d)基于數字通信的零序電流保護時間定值應與過電流時間定值相同。e)對于變壓器饋線，除基于數字通信的電流保護外，還應設置電流速斷保護、過負荷保護。當進線無法作為遠后備保護時，還應設置失靈保護：1)電流速斷保護電流定值應大于下級開關處的最大短路電流，以及變壓器勵磁涌流，取兩者中較大值，對本母線相間故障滿足靈敏度系數不小于2的要求；62)電流速斷保護時間定值可取0.05s～0.1s;3)過負荷保護應根據變壓器的過負荷特性曲線進行整定。宜采用定時限過負荷保護，反時限過負荷保護可根據實際情況確定；4)當設置失靈保護時，失靈保護的電流值可整定為較小的值，如最大負荷電流的二分之一；5)失靈保護時間定值應大于斷路器全分斷時間，時間定值可取0.1s～0.15s。9試驗方法9.1試驗條件9.2溫度影響試驗按照DL/T1075—2016中7.2規(guī)定的方法進行。9.3儲存、運輸的極限環(huán)境溫度試驗按照DL/T1075—2016中7.3規(guī)定的方法進行。9.4功率消耗試驗按照DL/T1075—2016中7.4規(guī)定的方法進行。9.5功能和性能試驗9.5.1保護功能和性能試驗根據7.1.1、7.1.6和7.1.7的要求進行以下試驗：a)繼電保護裝置的保護功能是否依賴外部對時系統(tǒng)；b)繼電保護裝置的GOOSE網絡接口數量是否大于2個，且全部為光纖接口；c)繼電保護裝置是否設置了與變電所綜合自動化系統(tǒng)站控層通信的監(jiān)控網絡接口。a)數據采集系統(tǒng)的精度和準確測量范圍；b)在當地及遠方，保護定值整定，以及各保護功能的投退試驗；c)各保護功能的動作特性；d)各保護功能動作的時間特性；e)各保護功能動作的信號指示、輸出接點、事件記錄和錄波數據的正確性。按照DL/T1146—2021中第10章規(guī)定的方法進行。9.5.3基本功能和性能試驗根據7.1.9的要求，進行以下試驗：a)硬件系統(tǒng)自檢功能；b)硬件系統(tǒng)時鐘功能；c)時鐘同步功能；d)信息顯示及輸出功能；7e)通信接口功能；f)裝置正常運行的操作信息記錄功能。9.6出口繼電器試驗按照DL/T1075—2016中7.6規(guī)定的方法進行。9.7過載能力試驗按照DL/T1075—2016中7.7規(guī)定的方法進行。9.8絕緣試驗和絕緣測量試驗按照DL/T1075—2016中7.8規(guī)定的方法進行。9.9耐濕熱性能試驗按照DL/T1075—2016中7.9規(guī)定的方法進行。9.10電磁兼容性能試驗按照DL/T1075—2016中7.10規(guī)定的方法進行。9.11直流電源變化影響試驗按照DL/T1075—2016中7.11規(guī)定的方法進行。9.12保護功能整組模擬試驗在通過9.5的各項試驗后，根據第5章、第6章和第8章的要求進行以下試驗，試驗時應使用繼電保護試驗設備或電力系統(tǒng)仿真設備搭建測試平臺，對基于數字通信的電流保護進行整組測試，冗余GOOSE網絡的組網方案應滿足附錄A的要求。試驗時要求裝置接入模擬斷路器，通信接口接入監(jiān)控網絡及監(jiān)控后臺機。裝置動作完成后，檢查相應的接點輸出情況，以及動作報文、錄波數據和動作信號燈的正確性。保護裝置功能整組設置方案及功能模擬試驗方案應包括以下內容：a)環(huán)網電纜保護功能測試；b)母線保護功能測試；c)饋線保護功能測試；d)失靈保護功能測試；e)冗余GOOSE網絡單網故障時的保護功能測試；f)基于數字通信的電流保護完全失效時的保護功能測試；g)其他單重故障情況下的保護功能測試。9.13連續(xù)通電試驗按照DL/T1075—2016中7.13規(guī)定的方法進行。9.14機械要求試驗按照DL/T1075—2016中7.14規(guī)定的方法進行。9.15安全要求試驗按照DL/T1075—2016中7.15規(guī)定的方法進行。810技術要求與試驗方法對應關系技術要求與試驗方法對應關系見表1。表1技術要求與試驗方法對應關系序號試驗項目技術要求對應的章條號試驗方法對應的章條號1保護功能和性能試驗7.1.1、7.1.6、7.1.7、7.1.10和7.1.119.5.12GOOSE傳輸協(xié)議