(高清版)GBT 42149-2022 轨道交通 地面装置 基于数字通信的中压供电系统电流保护技术规范

轨道交通地面装置基于数字通信的中压供电系统电流保护技术规范I 1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14缩略语 15总体要求 l6基于数字通信的中压供电系统电流保护的基本配置 26.1基本要求 26.2环网电缆保护 26.3母线保护 26.4馈线保护 26.5失灵保护 37基于数字通信的中压供电系统电流保护装置及相关设备 37.1继电保护装置 37.2网络及其设备 38继电保护整定 48.1一般要求 48.2环网电缆保护 48.3母线保护 59试验方法 69.1试验条件 69.2温度影响试验 69.3储存、运输的极限环境温度试验 69.4功率消耗试验 69.5功能和性能试验 69.6出口继电器试验 79.7过载能力试验 79.8绝缘试验和绝缘测量试验 79.9耐湿热性能试验 79.10电磁兼容性能试验 79.11直流电源变化影响试验 79.12保护功能整组模拟试验 79.13连续通电试验 79.14机械要求试验 7Ⅱ9.15安全要求试验 10技术要求与试验方法对应关系 8附录A(规范性)变电所内、变电所间过程层GOOSE网络及站控层监控网络构成 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由国家铁路局提出。本文件由全国轨道交通电气设备与系统标准化技术委员会(SAC/TC278)归口。本文件起草单位：中铁电气化勘测设计研究院有限公司、南京南瑞继保电气有限公司、中铁电气化局集团有限公司、南京地铁集团有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司、国电南瑞科技股份有限公司。为规范轨道交通中压供电系统中基于数字通信的电流保护应用，实现各制造厂商方案的规范性、设备的互操作性，提高轨道交通中压供电系统中基于数字通信电流保护的标准方案提出、验证、整定的便1GB/T42149—2022轨道交通地面装置基于数字通信的中压供电系统电流保护技术规范1范围本文件规定了轨道交通中压供电系统中基于数字通信的电流保护及相关设备的技术原则、要求以及试验方法。本文件适用于轨道交通中压供电系统。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T14285继电保护和安全自动装置技术规程GB/T30094工业以太网交换机技术规范DL/T5843kV～110kV电网继电保护装置运行整定规程DL/T860(所有部分)电力自动化通信网络和系统DL/T1075—2016保护测控装置技术条件DL/T1146—2021DL/T860实施技术规范3术语和定义GB/T14285、DL/T584、DL/T860(所有部分)、DL/T1075—2016界定的以及下列术语和定义适用于本文件。中压供电系统mediumvoltagepowersupplysystem由电压等级为10kV～35kV的电源系统和中压配电网络组成的向用电设备输送电能的系统。4缩略语下列缩略语适用于本文件。GOOSE:面向通用对象的变电站事件(GenericObjectOrientedSubstationEvents)5总体要求5.1中压供电系统的基于数字通信的电流保护，不应因继电保护装置、光纤通信通道、交换机等的损坏引起保护误动作跳闸或拒动。5.2中压供电系统的基于数字通信的电流保护，对于二次设备多重故障的运行工况不予考虑。5.3如果中压供电系统中不配置其他类型的保护，应保证基于数字通信的电流保护失效时中压供电系2统故障的切除，可多台断路器同时跳闸，但不应有越级跳闸的情况发生。6基于数字通信的中压供电系统电流保护的基本配置6.1基本要求6.1.1基于数字通信的电流保护的保护范围应包含环网电缆、中压母线、交流断路器失灵等。6.1.2继电保护装置之间的闭锁、失灵启动、装置异常等信息应通过过程层GOOSE网络传输。6.1.3冗余配置的GOOSE网络之间不应直接交换信息。6.1.4基于数字通信的电流保护定值应能适应包括供电方向改变在内的各种运行方式的变化，运行方式的变化不宜进行定值组切换。6.1.5对于设置了基于数字通信电流保护的中压供电系统，与上级变电所直接接口的变电所应与上级变电所进行保护配合。6.1.6基于数字通信的电流保护应包括相间故障的过电流保护，也包括相对地故障的零序电流保护。6.2环网电缆保护6.2.1应能保护被保护电缆的各种短路故障。6.2.2变电所之间的继电保护装置，开关量信息交换应采用变电所间过程层GOOSE网络传输。6.2.3继电保护装置可直接启动本间隔断路器跳闸，也可经变电所间过程层GOOSE网络启动邻所断路器跳闸。6.2.4每个间隔配备的保护应包含完整的主保护和后备保护功能。6.2.5电缆两端可使用不同变比的电流互感器。6.2.6如果中压供电系统中还有其他保护配置，如线路差动保护、过电流保护、零序电流保护，应保证各保护间的相互配合，实现各保护功能正常时主保护、后备保护功能，应保证装置异常时不会对其他保护产生影响，导致误动作的发生。6.3母线保护6.3.1应能保护被保护母线的各种故障及异常状态，包括母线电压互感器、避雷器故障导致的母线短路故障。6.3.2同一母线上不同间隔之间的继电保护装置，开关量信息交换应采用变电所内过程层GOOSE网络传输。6.3.3继电保护装置可直接启动本间隔断路器跳闸，也可经变电所内过程层GOOSE网络启动同母线其他间隔断路器跳闸。6.3.4母线故障时，宜跳开挂接于该母线上所有间隔的断路器，实现故障隔离。6.3.5母线各支路可使用不同变比的电流互感器。6.3.6母线保护应能自动识别母联断路器的合分闸状态，并根据合分闸状态进行故障隔离。6.4馈线保护6.4.1继电保护装置可直接启动本间隔断路器跳闸，也可经变电所内过程层GOOSE网络闭锁或启动其他间隔断路器跳闸。6.4.2变压器非电量保护动作信号不宜经GOOSE网络跳闸。6.4.3除基于数字通信的电流保护外，还应根据负荷类型设置必要的保护，如电流速断保护、过负荷保护等。6.4.4基于数字通信的电流保护应与其他保护配合，以保证保护的选择性。36.4.5当馈线不具备远后备保护功能时，应设置失灵保护。6.5失灵保护6.5.1断路器失灵信息的判据，除断路器位置信息外，还应采用电流等其他判据。6.5.2断路器失灵信息宜采用变电所内过程层GOOSE网络传输。7基于数字通信的中压供电系统电流保护装置及相关设备7.1继电保护装置7.1.1继电保护装置不应依赖外部对时系统实现其保护功能。7.1.2继电保护装置宜独立分散、就地安装，继电保护装置的一般性技术要求应满足DL/T1075—2016第4章的相关要求。7.1.3中压供电系统的继电保护装置宜采用保护测控装置。7.1.4如果中压供电系统中还有其他保护配置，如线路差动保护、过电流保护、零序电流保护，基于数字通信的电流保护可与过电流保护、零序电流在同一装置内实现，但不宜与差动保护在同一装置内实现。7.1.6继电保护装置的GOOSE网络接口数量不应少于2个，且为光纤接口，不可通过中间光电转换设7.1.7继电保护装置应具备监控网络接口，与变电所综合自动化系统站控层通信。7.1.8继电保护装置的监控网络接口、GOOSE网络接口宜采用相互独立的数据接口控制器。7.1.9继电保护装置的基本功能应满足DL/T1075—2016中5.1的要求。7.1.10继电保护装置的保护功能应满足DL/T1075—2016中5.2.2～5.2.5的要求。7.1.11继电保护装置的技术性能应满足DL/T1075—2016中5.4.1的要求。7.2网络及其设备7.2.1.1过程层GOOSE网络与站控层监控网络宜完全独立配置。7.2.1.2继电保护装置与过程层网络交换机之间应采用光纤连接。运行时，应有实时监测设备状态及光纤连接状态的措施。7.2.1.3过程层GOOSE网络应包括变电所内过程层GOOSE网络和变电所间过程层GOOSE网络。7.2.1.4变电所内过程层GOOSE网络结构宜采用星型结构，双重化冗余配置。7.2.1.5变电所间过程层GOOSE网络结构宜采用总线型结构，双重化冗余配置。每个供电分区的各变电所应在同一网络分区内，也可在保证最大信息传输延时小于5ms的前提下为全线变电所设置一个网络分区。7.2.1.6继电保护装置应具备经站控层监控网络传输“遥控7.2.1.7站控层监控网络结构应满足继电保护信息传送安全可靠的要求，宜采用星型结构。7.2.1.8过程层GOOSE网络应采用最优路径方法结合逻辑进行功能划分。7.2.1.9变电所内、变电所间过程层GOOSE网络及站控层监控网络构成应符合附录A中规定的构成4应满足GB/T30094的要求。8继电保护整定8.1一般要求8.1.1继电保护的运行整定应以保证系统的安全稳定运行为根本目标。继电保护的整定应满足选择性、灵敏性和速动性要求。如果由于运行方式、装置性能等原因不能兼顾，应在整定时保证规定的灵敏系数要求，并按照如下原则合理取舍：a)局部所站服从整体系统；b)下级所站服从上级所站；c)保护供电设备的安全；d)保障重要负荷供电。8.1.2继电保护遵循远后备原则，即在邻近故障点的断路器处装设的继电保护或断路器本身拒动时，应能由电源侧上一级断路器处的继电保护动作切除故障。8.1.3为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护，其保护范围及动作时间，在一般情况下应完全配合。如灵敏性和选择性不能兼顾，在整定计算时应保证规定的灵敏度系统要求，由此可能导致两级保护的不完全配合。两级保护之间的选择性由下一级保护的可靠动作来保证，如下一级保护因故拒8.1.4对于环网供电系统，如果按逐级配合的原则导致电源侧保护的动作时间过长时，可将中间变电所分组处理，以减少配合的级数，缩短动作时间。8.1.5对于无法得到远后备保护的供电设备，应设置失灵保护。8.1.6继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则，满足选择性的要求。对于不同原理的保护之间的整定配合，也应满足动作时间上的逐级配合。8.1.7根据断路器全分断时间、保护动作返回时间、计时误差，以及信息采集时间、通信网络传输时间、逻辑处理时间、通信网络异常判断时间等因素，保护配合宜采用0.3s的时间级差，整定困难时可采用8.1.8如果中压供电系统中还有其他保护配置，基于数字通信的电流保护可与其他保护的电流保护定值相同。8.2环网电缆保护8.2.1基于数字通信的电流保护在实现环网电缆保护时，应在环网进线、出线处设置对应的过电流保护定值和零序电流保护定值，且均包含电流定值和时间定值。8.2.2环网电缆的基于数字通信的过电流保护电流定值，应大于线路最大负荷电流，对本线路末端相间故障满足灵敏度系数不小于1.5的要求。8.2.3环网电缆的基于数字通信的过电流保护时间定值I段，应大于环网电缆两端断路器处继电保护装置之间的通信网络传输时间、装置逻辑处理时间，时间定值可取0.05s～0.2s(不包含从系统发生故障到GOOSE网络闭锁信息发出的装置处理时间)。8.2.4环网电缆的基于数字通信的过电流保护时间定值Ⅱ段，考虑到继电保护装置异常、通信网络故障以及断路器失灵时各级保护之间的配合，应比时间定值I段多一个级差。8.2.5为了在基于数字通信的电流保护失效时，中压供电系统仍能切除环网电缆的短路故障，环网电缆的过电流保护应设定时间定值Ⅲ段。环网各开关处的过电流保护时间定值Ⅲ段应比时间定值Ⅱ段多5一个级差，或在比时间定值Ⅱ段多一个级差的基础上，考虑级差配合，逐级增加级差。当不满足外接电源的电流保护时间配合要求时，可将环网开关分组后统筹设定时间级差。8.2.6环网电缆的基于数字通信的零序电流保护定值应大于线路最大不平衡电流，对本线路末端相对地故障满足灵敏度系数不小于1.5的要求。8.2.7环网电缆的基于数字通信的零序电流保护时间定值与过电流时间定值应相同。8.3母线保护8.3.1母线保护是母线相间故障的主保护。8.3.2基于数字通信的电流保护在实现母线保护时，应在环网进线、出线、母联及馈线处设置对应的过电流保护定值和零序电流保护定值，且均应包含电流定值和时间定值。8.3.3环网进线、出线定值的设定满足以下要求。a)母线的基于数字通信的过电流保护电流定值，应大于该母线最大负荷电流及冲击电流，同时兼顾变压器励磁涌流的影响，对本线路末端相间故障满足灵敏度系数不小于1.5的要求。在满足灵敏度的前提条件下，母线保护的电流定值宜与环网电缆保护的电流定值相同。b)母线的基于数字通信的过电流保护时间定值I段，应大于本母线上各断路器通信网络传输时间、装置逻辑处理以及变压器涌流的时间，时间定值可取0.05s～0.3s(不包含从系统发生故障到GOOSE网络闭锁信息发出的装置处理时间)。在满足选择性的基础上，与环网电缆保护的时间定值I段相同。c)母线的基于数字通信的过电流保护时间定值Ⅱ段、Ⅲ段，与环网电缆的对应时间定值的设置原则一致。在满足选择性的基础上，与环网电缆保护的时间定值Ⅱ段、Ⅲ段相同。d)母线的基于数字通信的零序电流保护定值应大于该母线最大不平衡电流，对本线路末端相对地故障满足灵敏度系数不小于1.5的要求。在满足灵敏度的前提条件下，母线保护的零序电流定值宜与环网电缆保护的零序电流定值相同。e)母线的基于数字通信的零序电流保护时间定值与过电流时间定值应相同。8.3.4母联定值的设定满足以下要求。a)基于数字通信的过电流保护电流定值、零序电流保护电流定值应与进线开关的对应定值相同。b)基于数字通信的过电流保护时间定值和零序电流保护时间定值的I段、Ⅱ段应与进线开关的对应定值相同。c)基于数字通信的过电流保护时间定值和零序电流保护时间定值的Ⅲ段应与进线开关的对应时间定值的设置原则一致。在满足选择性的基础上，宜比进线开关的时间定值Ⅲ段少一个级差。8.3.5馈线定值的设定满足以下要求。a)基于数字通信的过电流保护定值应大于馈线最大负荷电流，以及变压器励磁涌流，取两者中较大值，并且满足与低压进线开关的上下级配合关系。对本线路末端相间故障满足灵敏度系数不小于1.5的要求。b)基于数字通信的过电流保护时间定值应大于下级变压器励磁涌流时间，且与下级开关的对应定值配合，时间定值可取0.3s。c)基于数字通信的零序电流保护定值应大于馈线最大不平衡电流，对本线路末端相对地故障满足灵敏度系数不小于1.5的要求。d)基于数字通信的零序电流保护时间定值应与过电流时间定值相同。e)对于变压器馈线，除基于数字通信的电流保护外，还应设置电流速断保护、过负荷保护。当进线无法作为远后备保护时，还应设置失灵保护：1)电流速断保护电流定值应大于下级开关处的最大短路电流，以及变压器励磁涌流，取两者中较大值，对本母线相间故障满足灵敏度系数不小于2的要求；62)电流速断保护时间定值可取0.05s～0.1s;3)过负荷保护应根据变压器的过负荷特性曲线进行整定。宜采用定时限过负荷保护，反时限过负荷保护可根据实际情况确定；4)当设置失灵保护时，失灵保护的电流值可整定为较小的值，如最大负荷电流的二分之一；5)失灵保护时间定值应大于断路器全分断时间，时间定值可取0.1s～0.15s。9试验方法9.1试验条件9.2温度影响试验按照DL/T1075—2016中7.2规定的方法进行。9.3储存、运输的极限环境温度试验按照DL/T1075—2016中7.3规定的方法进行。9.4功率消耗试验按照DL/T1075—2016中7.4规定的方法进行。9.5功能和性能试验9.5.1保护功能和性能试验根据7.1.1、7.1.6和7.1.7的要求进行以下试验：a)继电保护装置的保护功能是否依赖外部对时系统；b)继电保护装置的GOOSE网络接口数量是否大于2个，且全部为光纤接口；c)继电保护装置是否设置了与变电所综合自动化系统站控层通信的监控网络接口。a)数据采集系统的精度和准确测量范围；b)在当地及远方，保护定值整定，以及各保护功能的投退试验；c)各保护功能的动作特性；d)各保护功能动作的时间特性；e)各保护功能动作的信号指示、输出接点、事件记录和录波数据的正确性。按照DL/T1146—2021中第10章规定的方法进行。9.5.3基本功能和性能试验根据7.1.9的要求，进行以下试验：a)硬件系统自检功能；b)硬件系统时钟功能；c)时钟同步功能；d)信息显示及输出功能；7e)通信接口功能；f)装置正常运行的操作信息记录功能。9.6出口继电器试验按照DL/T1075—2016中7.6规定的方法进行。9.7过载能力试验按照DL/T1075—2016中7.7规定的方法进行。9.8绝缘试验和绝缘测量试验按照DL/T1075—2016中7.8规定的方法进行。9.9耐湿热性能试验按照DL/T1075—2016中7.9规定的方法进行。9.10电磁兼容性能试验按照DL/T1075—2016中7.10规定的方法进行。9.11直流电源变化影响试验按照DL/T1075—2016中7.11规定的方法进行。9.12保护功能整组模拟试验在通过9.5的各项试验后，根据第5章、第6章和第8章的要求进行以下试验，试验时应使用继电保护试验设备或电力系统仿真设备搭建测试平台，对基于数字通信的电流保护进行整组测试，冗余GOOSE网络的组网方案应满足附录A的要求。试验时要求装置接入模拟断路器，通信接口接入监控网络及监控后台机。装置动作完成后，检查相应的接点输出情况，以及动作报文、录波数据和动作信号灯的正确性。保护装置功能整组设置方案及功能模拟试验方案应包括以下内容：a)环网电缆保护功能测试；b)母线保护功能测试；c)馈线保护功能测试；d)失灵保护功能测试；e)冗余GOOSE网络单网故障时的保护功能测试；f)基于数字通信的电流保护完全失效时的保护功能测试；g)其他单重故障情况下的保护功能测试。9.13连续通电试验按照DL/T1075—2016中7.13规定的方法进行。9.14机械要求试验按照DL/T1075—2016中7.14规定的方法进行。9.15安全要求试验按照DL/T1075—2016中7.15规定的方法进行。810技术要求与试验方法对应关系技术要求与试验方法对应关系见表1。表1技术要求与试验方法对应关系序号试验项目技术要求对应的章条号试验方法对应的章条号1保护功能和性能试验7.1.1、7.1.6、7.1.7、7.1.10和7.1.119.5.12GOOSE传输协议