Q／GDW 428-2010《智能变电站智能单元技术规范》

Q / GDW 212 2008国家电网公司企业标准Q / GDW428 2010智能变电站智能单元技术规范 The technical specification for Intelligent unit in Smart Substation2010-发布2010-实施国家电网公司发布Q / GDW 428 2010目次前言II1范围12引用标准13基本技术条件14主要性能要求35安装要求46技术服务5编制说明7前言由于现行国家标准、行业标准、企业标准和IEC标准等未统一智能变电站智能组件中的智能单元技术要求等内容，为使智能变电站智能单元选型、设备采购等工作有所遵循，特编制本标准。本标准提出的技术性能参数基于国内变电站中智能单元的设计、制造和运行经验。由于智能变电站技术仍处于发展阶段，本技术规范的相关技术原则将随着技术的发展与成熟逐步修订和完善。本规范由国家电网公司基建部提出并解释。本规范由国家电网公司科技部归口。本规范主要起草单位：河南省电力勘测设计院、中国电力工程顾问集团公司、江苏省电力设计院、四川电力设计咨询有限责任公司，四川电力试验研究院、山东电力工程咨询院有限公司。本规范参与起草单位：浙江省电力设计院、陕西省电力设计院、安徽省电力设计院、国网电力科学研究院、浙江电力试验研究院。本规范主要起草人：于广耀、戴敏、陈志蓉、曾健、黄晓博、耿建凤、王哲、鲁东海、郑旭、李琪林、黄萍、郭宗香、黄国方、阮黎翔、钱锋、宋雪燕、葛斌。11智能变电站智能单元技术规范 1范围本规范规定了智能变电站智能组件中的智能单元的技术要求、安装要求以及技术服务等内容。本规范适用于国家电网公司系统内智能变电站的新建工程，其它扩建、改建工程可参照执行。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本规范书中引用而构成本规范书的条文。所示标准均应采用最新有效版本。GB/T 2423电工电子产品环境试验GB 42081993外壳防护等级（IP代码）GB/T 4798.31990电工电子产品应用环境条件有气候防护场所固定使用GB/T 72612008继电器和继电保护装置基本试验方法GB/T 142852006继电保护和安全自动装置技术规程GB/T 14598.272008量度继电器和保护装置第27部分：产品安全要求GB/T 17626电磁兼容试验和测量技术GB/T 19520.32004电子设备机械结构482.6 mm（19in）系列机械结构尺寸插箱及其插件DL/T 4782001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件DL/Z 7132000500kV变电所保护和控制设备抗干扰度要求DL/T 769电力系统微机继电保护技术导则DL/T 860变电站通信网络与系统DL/T 10752007数字式保护测控装置通用技术条件Q/GDW 3832009智能变电站技术导则Q/GDW 3932009110（66）kV220kV智能变电站设计规范Q/GDW 3942009330kV750kV智能变电站设计规范IEC 61588Precision clock synchronizationprotocol for networked measurement and control systems网络测量和控制系统的精密时钟同步协议3基本技术条件3.1使用环境条件a）海拔高度：1000m；b）环境温度：545 （户内）；25+55 ；（户外）；c）最大日温差：25；d）最大相对湿度：95（日平均）；90（月平均）；e）大气压力：86kPa106kPa；f）抗震能力：水平加速度0.30g，垂直加速度0.15g。注：以上条件应根据工程实际环境条件进行修正。3.2主要技术指标3.2.1电源a）基本参数1）额定电压：DC220/110V；2）允许偏差：-20+15；3）纹波系数：不大于5。b）拉合直流电源以及插拔熔丝发生重复击穿火花时，装置不应误动作；直流电源回路出现各种异常情况（如短路、断线、接地等）时，装置不应误输出。c）按GB/T72612008 中10.4.2的规定进行直流电源中断20ms影响试验，装置不应误动作。d）将输入直流工作电源的正负极性颠倒，装置无损坏，并能正常工作。e）装置加上电源、断电、电源电压缓慢上升或缓慢下降，装置均不应误动作或误发信号；当电源恢复正常后，装置应自动恢复正常运行。f）当正常工作时，装置功率消耗不大于30W；当装置动作时，功率消耗不大于60W。3.2.2绝缘性能a）绝缘电阻在试验的标准大气条件下，装置的外引带电回路部分和外露非带电金属部分及外壳之间，以及电气上无联系的各回路之间，用500V的直流兆欧表测量其绝缘电阻值，应不小于100Mb）介质强度1）在试验的标准大气条件下，装置应能承受频率为50Hz，历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元器件损坏现象；2）工频试验电压值按表3.2-1选择。也可以采用直流试验电压，其值应为表3.2-1规定的工频试验电压值的1.4倍；表3.2-1工频试验电压值被试回路额定绝缘电压（V）试验电压 AC（V）整机引出端子和背板线地602502000直流输入回路地602502000信号输出触点地602502000无电气联系的各回路之间602502000整机带电部分地605003）试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。c）冲击电压在试验的标准大气条件下，装置的直流输入回路、交流输入回路、信号输出触点等诸回路对地，以及回路之间，应能承受1.2/50s的标准雷电波的短时冲击电压试验。当额定绝缘电压大于60V时，开路试验电压为5kV；当额定绝缘电压不大于60V时，开路试验电压为1kV。试验后，装置的性能应符合4.1、4.2的规定。3.2.3耐湿热性能装置应能承受GB/T2423.9规定的恒定湿热试验。试验温度为+402，相对湿度为（933），试验持续时间48h。在试验结束前2h内，用500V直流兆欧表，测量各外引带电回路部分对外露非带电金属部分及外壳之间、以及电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻值应不小于1.5M；介质强度不低于规定值的75。3.2.4抗干扰性能抗电磁干扰能力要求满足IEC61850-3 标准、GB/T17626 系统等标准，并提供型式试验检测报告。抗干扰性能试验和要求见表3.2-2表3.2-2抗干扰性能试验和要求序号试验引用标准等级要求1静电放电抗扰度GB/T 17626. 2级2射频电磁场辐射抗扰度GB/T 17626. 3级3电快速瞬变脉冲群抗扰度GB/T 17626. 4级4浪涌（冲击）抗扰度GB/T 17626. 5级5射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T 17626. 6级6工频磁场抗扰度GB/T 17626. 8级7脉冲磁场抗扰度GB/T 17626. 9级8阻尼振荡磁场抗扰度GB/T 17626. 10级9振荡波抗扰度GB/T 17626. 12级注：以上各项试验评价准则均采用A级。3.2.5结构、外观及其他a）机箱尺寸应符合GB/T 19520.3-2004的规定，高度宜采用6U机箱。b）装置的不带电金属部分应在电气上连成一体，并具备可靠接地点。c）装置应有安全标志，安全标志应符合GB/T 14598.27-2008中的规定。d）金属结构件应有防锈蚀措施。4主要性能要求4.1一般技术要求4.1.1装置应具备高可靠性，所有芯片选用微功率、宽温芯片。装置MTBF时间大于50000小时，使用寿命宜大于12年。4.1.2装置应是模块化、标准化、插件式结构；大部分板卡应容易维护和更换，且允许带电插拔；任何一个模块故障或检修时，应不影响其它模块的正常工作。4.1.3装置电源模块应为满足现场运行环境的工业级或军工级产品，电源端口必须设置过电压保护或浪涌保护器件抑制浪涌骚扰。4.1.4装置内CPU芯片和电源功率芯片应采用自然散热。4.1.5装置应采用全密封、高阻抗、小功耗的继电器，尽可能减少装置的功耗和发热，以提高可靠性；装置的所有插件应接触可靠，并且有良好的互换性，以便检修时能迅速更换。4.1.6装置开关量外部输入信号宜选用DC220/110V，进入装置内部时应进行光电隔离，隔离电压不小于2000V，软硬件滤波。信号输入的滤波时间常数应保证在接点抖动（反跳或振动）以及存在外部干扰情况下不误发信，时间常数可调整。4.1.7网络通信介质宜采用多模光缆，波长1310nm，宜统一采用ST型接口。4.1.8在任何网络运行工况流量冲击下，装置均不应死机或重启，不发出错误报文，响应正确报文的延时不应大于1ms。4.1.9装置的SOE分辨率应小于2ms。4.1.10装置控制操作输出正确率应为100。4.2功能要求4.2.1智能单元具有开关量（DI）和模拟量（AI）采集功能，输入量点数可根据工程需要灵活配置；开关量输入宜采用强电方式采集；模拟量输入应能接收420mA电流量和05V电压量。4.2.2智能单元具有开关量（DO）输出功能，输出量点数可根据工程需要灵活配置；继电器输出接点容量应满足现场实际需要。4.2.3智能单元具有断路器控制功能，可根据工程需要选择分相控制或三相控制等不同模式。4.2.4智能单元宜具备断路器操作箱功能，包含分合闸回路、合后监视、重合闸、操作电源监视和控制回路断线监视等功能。断路器防跳、断路器三相不一致保护功能以及各种压力闭锁功能宜在断路器本体操作机构中实现。4.2.5智能单元应具有信息转换和通信功能，支持以GOOSE方式上传一次设备的状态信息，同时接收来自二次设备的GOOSE下行控制命令，实现对一次设备的实时控制功能。4.2.6智能单元应具备GOOSE命令记录功能，记录收到GOOSE命令时刻、GOOSE命令来源及出口动作时刻等内容，并能提供便捷的查看方法。4.2.7智能单元应至少带有1个本地通信接口（调试口）、2个独立的GOOSE接口（并可根据工程需要扩展）；必要时还可设置1个独立的MMS接口（用于上传状态监测信息）。通信规约遵循DL/T860（IEC61850）标准。4.2.8智能单元GOOSE的单双网模式可灵活设置，宜统一采用ST型接口。4.2.9智能单元安装处应保留总出口压板和检修压板。4.2.10智能单元应有完善的闭锁告警功能，包括电源中断、通信中断、通信异常、GOOSE断链、装置内部异常等信号；其中装置异常及直流消失信号在装置面板上宜直接有LED指示灯。4.2.11智能单元应具有完善的自诊断功能，并能输出装置本身的自检信息，自检项目可包括：出口继电器线圈自检、开入光耦自检、控制回路断线自检、断路器位置不对应自检、定值自检、程序CRC自检等等。4.2.12智能单元应具备接收IEC61588或B码时钟同步信号功能，装置的对时精度误差应不大于1ms。4.2.13智能单元应提供方便、可靠的调试工具与手段，以满足网络化在线调试的需要。4.2.14智能单元可具备状态监测信息采集功能，能够接收安装于一次设备和就地智能控制柜传感元件的输出信号，比如温度、湿度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等，支持以MMS方式上传一次设备的状态信息。4.2.15主变本体智能单元宜具有主变本体非电量保护、启动充氮灭火、遥控/闭锁有载调压、起动风冷控制、上传本体各种非电量信号的功能；重瓦斯保护跳闸宜通过控制电缆直跳方式实现，其余非电量保护跳闸可通过GOOSE方式实现。5安装要求5.1安装地点适用于户内柜或户外柜等封闭空间内安装。5.2防护等级装置应采用密闭壳体，当安装在户外控制柜内时，装置壳体防护等级应达到IP42，安装在户内柜时，防护等级IP40。6技术服务6.1应提供的技术文件6.1.1产品的鉴定证书和满足本规范技术要求的电力设备质检中心出具的产品型式试验质检报告。6.1.2产品的ISO9000（GB/T1900）质量保证体系文件，能够证明该质量保证体系经过国家认证并且正常运转。6.1.3模型一致性说明文档，包括装置数据模型中采用的逻辑节点类型定义、公用数据类型定义以及数据属性类型定义，文档格式采用DL/T860.73和DL/T860.74中数据类型定义的格式。6.1.4协议一致性说明文档，按照DL/T860.72附录A提供协议一致性说明，包括ACSI基本一致性说明、ACSI模型一致性说明和ACSI服务一致性说明三个部分。6.1.5协议补充信息说明文档，包含协议一致性说明文档中没有规定的装置通信能力的描述信息，如支持的最大客户连接数，TCP_KEEPLIVE参数，文件名的最大长度以及ACSI实现的相关补充信息等。6.2应提供的资料6.2.1装置的方框原理图及其说明；6.2.2装置及元件的原理接线和说明。6.2.3装置布置和安装接线图，包括设备尺寸和安装尺寸，光纤网络设备的连接及其安装要求等。6.2.4其他资料和说明手册，主要包括:a）装置的装配、运行、检验、维护、零件清单、推荐的部件以及型号等方面的说明；b）试验设备及专用工具的说明和有关注意事项；c）装置的正常试验、运行维护、故障诊断的说明。6.3技术配合包括以下项目：a）配合现场安装和调试。b）负责协助接入全站自动化网络系统。c）配合设备的现场验收、提供测试方案和技术指标。d）其它约定的配合工作。智能变电站智能单元技术规范 编制说明目次一、编制背景9二、编制主要原则及思路9三、与其他标准的关系9四、主要工作过程9五、规范的结构和内容10六、条文说明10为加快建设统一坚强智能电网，提高智能变电站建设效率和效益，规范智能变电站关键技术、设计和工程应用，推动和指导新建工程设计和建设工作，根据公司智能电网第一阶段重点项目实施方案、关于下达智能电网试点工程项目计划的通知（国家电网智能2009909号文）的安排，由公司基建部牵头，组织河南省电力勘测设计院、中国电力工程顾问集团公司、江苏省电力设计院、四川电力设计咨询有限责任公司，四川电力试验研究院、山东电力工程咨询院有限公司等单位，开展了智能变电站智能组件技术规范的制定工作。一、编制背景1. 公司对智能电网、智能变电站建设设计提出的要求。2. 变电站自动化领域中自动化、计算机信息与通信技术快速发展，国内外数字化变电站和无人值班变电站积累一定的设计、运行成果和经验，国际上即将颁布IEC61850第二版，为智能变电站建设设计提供了有力技术支撑。3. 智能单元作为智能变电站中新出现的一种IED设备，现行国家标准、行业标准、企业标准和IEC标准等缺乏统一的技术要求，不能适应智能变电站建设的需要，为使智能变电站智能单元选型、设备采购等工作有所遵循，特编制本标准。二、编制主要原则及思路1. 按照标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写规则（GB/T 1.1-2000）、关于印发的通知（国家电网科（2007）211号和电力企业标准编制规则（DL/T 8002001）的有关要求，开展本规范制定工作。2. 本规范依据智能变电站技术导则（Q / GDW 383 2009）、110（66）kV220kV智能变电站设计规范（Q / GDW393 2009）、330kV750kV智能变电站设计规范（Q / GDW394 2009）等有关要求，进一步细化，并充分总结吸收国内外数字化变电站和无人值班变电站设计、运行成果和经验、以及通用设计等公司标准化成果。3. 本技术规范主要对智能单元的功能提出技术要求；至于该组件的物理构成则不做过多限制，以免阻碍技术的发展。三、与其他标准的关系1. 本规范引用了智能变电站技术导则（Q / GDW 383 2009）、110（66）kV220kV智能变电站设计规范（Q / GDW393 2009）、330kV750kV智能变电站设计规范（Q / GDW394 2009）等的有关规定。2. 智能变电站设计除应执行本标准外，尚应严格执行强制性国家标准和行业标准，应符合现行的国家标准、行业和企业有关标准的规定。四、主要工作过程1.2009年8月14日，在西安组织召开智能变电站智能单元技术规范研究编制工作启动会，成立了编写工作组。会议拟出编制大纲、工作计划，并讨论通过；2.2009年8月9月，按照编制大纲和工作计划，编制标准初稿，并经编写组内部讨论后形成初稿修改稿；3.2009年10月15日，编写组在北京对初稿内容进行了详细讨论，确定技术规范的内容框架；4.2009年11月17日，编写组按照修改意见，修改完善形成征求意见稿；5.2009年12月14日，将征求意见稿发给各网省公司和顾问集团公司广泛征求意见；6.2009年12月14日12月26日，编写组汇总梳理征求意见稿反馈意见，认真讨论，修改完善后形成送审稿；7.2009年12月30日，在北京召开国家电网公司智能变电站智能单元等技术规范的评审会议，对送审稿进行了评审，提出了专家评审意见；8.2010年01月08日，编写组根据评审意见修改完善形成报批稿。五、规范的结构和内容本规范针对智能变电站的特点，重点规范了智能单元的主要技术指标、一般技术要求、基本性能、功能要求、安装、防护等级、出线要求等。本规范对的主要结构及内容如下：1.前言2.目次3.正文，共设六章：范围、引用标准、基本技术条件、主要性能要求、安装要求、技术服务。六、条文说明1范围本章规定了本规程的适用范围，适用于国家电网公司系统内智能变电站的新建工程，其它扩建、改建工程可参照执行。2引用标准本节列出了与本技术规范内容相关的标准。引用的原则为：对与本规范内容有关的主要GB、DL标准，均逐条列出；当没有对应的GB、DL标准时，则引用相应的IEC标准。3基本技术条件3.1使用环境条件智能单元一般布置在户外智能控制柜内，其使用环境温度是由智能控制柜来保证的；如果工程实际环境条件比较恶劣，智能控制柜难以保证时，可根据需要进行修正。部分厂家生产的智能单元运行环境温度已可达40+80。3.2主要技术指标3.2.1参照保护装置对电源的一般性要求，给出了智能单元装置对工作电源的相关技术要求。3.2.2参照保护装置对绝缘的一般性要求，给出了智能单元装置对绝缘性能的相关技术要求。3.2.3参照保护装置对耐湿热性的一般性要求，给出了智能单元装置对耐湿热性的相关技术要求。3.2.4本条在参照保护装置对抗干扰性要求的基础上，给出了智能单元装置对抗干扰性的相关技术要求，个别性能指标有所提高。这主要是考虑智能单元一般安装于户外，其电磁干扰环境可能要比安装于户内时更为恶劣。3.2.5装置尺寸应符合GB/T 19520.3-2004的规定，宜朝着小型化、模块化方向发展。目前机箱尺寸不统一要求，但高度宜尽量统一。4主要性能要求4.1一般技术要求4.1.1智能单元是一次系统与二次系统之间的接口设备，重要性与保护装置等同，因此其可靠性及使用寿命不应低于保护装置。4.1.2智能单元目前一般采用单一机箱插件式结构，但未来的发展方向则可能是小型化、标准化和模块化。4.1.3以往IED装置故障率最高的是电源模块，而智能单元的运行环境更为苛刻，因此对其电源模块的品质要求也更高，必要时可采用军工级电源模块。4.1.4智能单元装置内发热量最大的元器件一般是CPU芯片和电源功率芯片，宜尽量采用贴片散热技术，利用装置金属壳体进行散热。这样可以在不降低壳体密封性的前提下，加强装置的散热效能。4.1.5智能单元装置采用低功耗元器件并朝着小型化发展，可以降低自身发热量，从而有利于提高对运行环境的适应性。4.1.6智能单元装置外部信号采用强电采集，可以提高信号采集的准确度；进入装置内部时进行光电隔离，可有效防止干扰信号通过信号端口进入装置内部。4.1.7统一通信介质规格及通信接口，有利于现阶段的工程设计、施工和维护。4.1.8对智能单元抵御网络风暴的能力提出技术要求。4.1.9对智能单元的SOE分辨率提出要求。4.1.10对智能单元的控制输出正确率提出要求。4.2功能要求4.2.1智能单元具有信号采集功能是其基本功能之一，而且应具有可扩展性。在实际工程应用中，信号类型及采集点数可在招标时根据具体使用对象予以明确。4.2.2智能单元基本功能之一是具有控制输出功能，而且应具有可扩展性。在实际工程应用中，输出点数及接点容量可在招标时根据具体使用对象予以明确。4.2.3智能单元宜具有断路器控制功能，目前一般要求实现简单的分合闸控制功能即可。4.2.4智能单元可集成断路器操作箱功能，但应尽量简化配置，以降低智能单元的功耗以及缩小机箱体积。常规操作箱所具备的电气防跳、压力闭锁等功能宜在断路器本体操作机构中实现。4.2.5智能单元具有信息转换和通信功能，当传送重要的状态信息和控制命令时，通信机制采用GOOSE方式，以满足实时性的要求。4.2.6智能单元具有GOOSE命令记录功能，即具有简单的事件顺序记录功能（SOE）。4.2.7智能单元的通信接口宜具备可扩展性，以满足不同的工程需要。本地通信调试口能够和手持式智能终端相连，用于显示装置故障信息或配置信息，以实现就地调试和维护；GOOSE通信接口能够和过程层交换机或保护装置相连，用于过程层设备和间隔层设备之间的信息交换，应至少具备两个互相独立的端口，必要时还可根据工程需要进一步扩展；MMS通信接口能够和状态检测系统交换机相连，用于上传一次设备的状态检测信息，该通信口可根据工程实际情况选择性配置。4.2.8智能单元配置的两个GOOSE接口的工作模式可自由设定：当设定为单网模式时，B口作为A口的备用；当设定为双网