GBT 14598.1871-2024 量度继电器和保护装置 第187-1部分：差动保护的功能要求 电动机、发电机和变压器比率制动差动保护和差动速断保护标准立项发展报告

量度继电器和保护装置第187-1部分：差动保护的功能要求电动机、发电机和变压器比率制动差动保护和差动速断保护标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:RequirementsfortheFunctionofDifferentialProtectionofMeasuringRelaysandProtectionEquipment–Part187-1:DifferentialProtectionwithRatioRestraintandDifferentialInstantaneousProtectionforMotors,GeneratorsandTransformers摘要差动保护作为电力系统主设备（电动机、发电机和变压器）内部故障最主要、最有效的电气保护方式，其动作性能和可靠性直接关系到电力系统的安全稳定运行。随着我国新型电力系统建设的深入推进，新能源发电机组大规模并网、特高压交直流混联格局加速形成，电力设备的结构型式与运行工况日趋复杂，对差动保护的功能要求、技术指标和试验方法提出了更高要求。在此背景下，国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）于2024年3月15日正式发布GB/T14598.1871-2024《量度继电器和保护装置第187-1部分：差动保护的功能要求电动机、发电机和变压器比率制动差动保护和差动速断保护》，并于2024年10月1日起实施。本标准是GB/T14598《量度继电器和保护装置》系列标准的重要组成部分，修改采用IEC60255-187-1:2021国际标准。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制原则、主要技术内容及其创新点，分析了其对提升我国继电保护产品技术水平和国际竞争力的重要意义，并对标准实施后的推广应用前景进行了展望。关键词：量度继电器；保护装置；差动保护；比率制动；功能要求；国家标准AbstractDifferentialprotection,asthemostimportantandeffectiveelectricalprotectionmethodforinternalfaultsofprimaryequipment(motors,generators,andtransformers)inpowersystems,directlyaffectsthesafeandstableoperationoftheentirepowersystem.WiththedeepeningconstructionofChina'snew-typepowersystem,thelarge-scaleintegrationofrenewableenergygeneratorsandtheacceleratedformationofUHVAC/DChybridgridshavemadethestructuralformsandoperatingconditionsofpowerequipmentincreasinglycomplex,imposinghigherrequirementsonthefunctionalrequirements,technicalindicators,andtestmethodsofdifferentialprotection.Againstthisbackdrop,theStateAdministrationforMarketRegulation(StandardizationAdministrationofChina)officiallyreleasedGB/T14598.1871-2024onMarch15,2024,whichcameintoeffectonOctober1,2024.ThisstandardisanimportantcomponentoftheGB/T14598seriesandadoptstheIEC60255-187-1:2021internationalstandardwithmodifications.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,compilationprinciples,maintechnicalcontents,andinnovationsofthestandard,analyzesitssignificanceinenhancingthetechnicallevelandinternationalcompetitivenessofChina'srelayprotectionproducts,andprospectsthepromotionandapplicationprospectsafterimplementation.Keywords:Measuringrelays;Protectionequipment;Differentialprotection;Ratiorestraint;Functionalrequirements;Nationalstandard一、引言电力系统是国民经济和社会发展的重要基础设施，而继电保护作为电力系统的第一道安全防线，其可靠性直接决定着电网能否安全稳定运行。在各类继电保护原理中，差动保护基于基尔霍夫电流定律，通过比较被保护设备两端（或多端）电流的矢量差来识别内部故障，具有选择性好、灵敏度高、动作速度快等突出优点，被公认为电动机、发电机和变压器等电力主设备内部故障的主保护方案。长期以来，我国差动保护装置的设计、制造和检验主要依据GB/T14598系列标准和原电力行业相关标准。然而，随着特高压电网建设、大规模新能源接入以及智能变电站的推广，差动保护面临的运行环境发生了深刻变化：一方面，系统短路电流水平增大，电流互感器饱和问题日益突出；另一方面，电力电子变换器接入带来的谐波污染和非工频分量增加了保护误判的风险。与此同时，国际上IEC60255-187-1:2021标准的发布，为差动保护的功能要求建立了统一的技术框架。为顺应技术发展需求，实现与国际标准的接轨，国家标准化管理委员会批准立项制定GB/T14598.1871-2024。该标准的发布实施填补了我国在差动保护专用功能要求标准方面的空白，对规范产品设计、统一试验方法、提升装备质量具有重要意义。二、标准编制背景与立项必要性2.1我国差动保护标准体系的现状与不足GB/T14598《量度继电器和保护装置》是我国继电保护领域最为重要的基础系列标准，涵盖了通用技术要求、电气性能试验、安全要求等多个方面。然而，在该系列标准体系中，针对差动保护这一特定保护原理的功能要求标准长期处于缺位状态。现行相关标准对差动保护的功能定义、性能指标和试验方法的规范分散于各类产品标准之中，缺乏系统性、统一性和协调性，导致不同制造企业的产品在功能特性、性能水平上存在较大差异，给用户选型、运行维护和入网检测带来了一定困扰。2.2差动保护技术发展提出的新需求近年来，差动保护技术取得了长足进步。在比率制动特性方面，从早期简单的双斜率制动发展到多段折线式制动，乃至自适应制动特性；在励磁涌流识别方面，二次谐波制动、波形对称识别、波形相关性分析等方法不断推陈出新；在TA饱和处理方面，时差法、小波变换法等抗饱和技术日益成熟。技术手段的多样化在提升保护性能的同时，也带来了功能配置不统一、性能评价缺乏依据等新问题。具体而言，不同类型被保护设备（电动机、发电机、变压器）的差动保护在功能配置上差异显著。变压器差动保护需要具备涌流闭锁功能和谐波制动功能，发电机差动保护则更加强调高灵敏度与TA饱和情况下的可靠性，而电动机差动保护则需兼顾启动过程中的暂态行为和堵转保护需求。这些差异需要在一部统一的标准中加以系统梳理和明确规范，方能引导行业规范化发展。2.3国际标准发展的对标需求IEC60255-187-1:2021《Measuringrelaysandprotectionequipment–Part187-1:Functionalrequirementsfordifferentialprotection–Restrainedandunrestraineddifferentialprotectionofmotors,generatorsandtransformers》由IECTC95技术委员会制定，于2021年正式发布。该标准系统规定了电动机、发电机和变压器差动保护的功能要求、性能准则和试验方法，代表了国际上差动保护功能要求领域的最新共识。我国作为IEC积极成员国和继电保护制造大国，有必要将这一国际标准转化为国家标准，既有利于我国产品与国际接轨、减少贸易壁垒，也有利于依托国际标准平台输出中国经验和技术方案。2.4国家政策的有力支撑三、标准编制原则与工作过程3.1编制原则本标准的编制遵循以下基本原则：一是协调一致原则，确保与GB/T14598系列已有标准在术语定义、试验条件、通用要求等方面的协调一致，避免标准间冲突或重复；二是国际接轨原则，在充分考虑我国国情和实际需求的基础上，修改采用IEC60255-187-1:2021，保持与最新国际标准的技术同步；三是科学先进原则，吸收近年来差动保护领域的新技术、新方法和新经验，确保标准内容的技术先进性和前瞻性；四是适用可行原则，兼顾不同电压等级、不同容量设备的需求差异，确保标准条款在实际产品设计、检验和应用中具有可操作性。3.2标准制定过程本标准由国家标准化管理委员会下达立项计划（计划号：20230203-T-604），委托全国量度继电器和保护设备标准化技术委员会（SAC/TC154）归口管理。标准起草组由国内主要继电保护制造企业、电力科研院所、电网公司和检测机构等单位的专家组成。编制工作经历了草案起草、征求意见、专家审查和报批等阶段，历时约一年。在征求意见阶段，起草组广泛征集了制造企业、运行单位、设计院和检测机构等多方面意见，对标准草案进行了多轮修改完善，确保标准内容的科学性、合理性和适用性。3.3与IEC标准的对应关系本标准修改采用IEC60255-187-1:2021，技术内容与IEC标准保持一致。根据我国电力系统运行特点和相关国家标准的规定，在以下方面进行了适当调整和补充：一是根据我国电网实际运行电压等级，对标准的适用范围做了进一步明确；二是针对我国广泛采用的微机型保护装置，在不改变IEC标准技术要求的条件下，对部分试验方法做了细化说明；三是增加了与国内相关标准（如GB/T14285《继电保护和安全自动装置技术规程》）的协调性说明。四、标准主要内容解析4.1标准范围与定位本标准规定了电动机、发电机和变压器的比率制动差动保护和差动速断保护的功能要求、性能指标和试验方法。标准适用于交流电力系统中额定频率为50Hz（或60Hz）的电动机、发电机和变压器所配置的差动保护装置，涵盖机械式、静态式和数字式（微机型）等各类实现方式。标准规定的差动保护涵盖两类功能：一类是带比率制动特性的差动保护，用于检测被保护设备内部相间短路、匝间短路等故障，具有区外故障时通过制动特性防止误动的能力；另一类是差动速断保护，不带制动特性，以较高定值快速切除严重内部故障。4.2规范性引用文件标准引用了多项关键文件，包括：GB/T14598.2（IEC60255-1）关于量度继电器和保护装置电气试验的一般要求；GB/T14598.26（IEC60255-26）关于电磁兼容要求；GB/T14598.27（IEC60255-27）关于产品安全要求；IEC60044系列关于互感器的标准；以及GB/T7261《继电保护和安全自动装置基本试验方法》等。这些引用文件共同构成了差动保护装置功能验证的基础性技术要求。4.3功能要求标准在第5章对差动保护的功能要求做了系统规定，内容包括：差动保护的基本功能架构（差动元件、制动元件、涌流判别元件、TA断线判别元件等）、比率制动特性的定义和参数要求（起始制动电流、转折点、最大制动系数等）、差动速断保护的整定范围与动作时间要求、以及各类辅助功能（如TA断线闭锁、谐波制动、波形识别等）的功能逻辑和性能准则。标准特别明确了各功能模块之间的逻辑配合关系，以及在不同运行工况（正常负荷、区外故障、区内故障、励磁涌流、过励磁等）下保护装置应呈现的动作行为。4.4性能要求标准对差动保护装置的各项关键性能指标给出了量化规定。在动作时间方面，规定了在2倍整定值下差动速断保护的动作时间应不大于某限定值，比率制动差动保护在区内故障时的动作时间应满足系统稳定性的要求。在准确性方面，规定了差动电流测量误差、比率制动特性偏差的允许范围。在可靠性方面，明确了在TA饱和、电流波形畸变等不利条件下的防误动性能要求。此外，标准还规定了装置的自检功能和异常告警要求。4.5试验方法试验方法部分规定了型式试验、出厂试验和现场试验的具体项目和操作程序。其中，功能试验包括比率制动特性验证、速断动作值验证、涌流闭锁功能验证、TA断线判别功能验证等项目；性能试验包括动作时间测量、暂态响应特性试验等；环境适应性试验包括高低温试验、振动试验、湿热试验等。标准给出了详细的试验接线方案、试验参数设置和合格判据，为不同实验室之间试验结果的可比性提供了保障。4.6主要创新点与以往同类标准相比，本标准具有以下创新点：一是首次将电动机、发电机和变压器三类设备的差动保护功能要求整合于同一标准框架下，形成了统一的评价体系；二是引入了基于IEC61850的数字化接口要求，适应了智能变电站的发展趋势；三是细化了TA饱和工况下的性能试验方法，使标准更具工程针对性和可操作性。五、标准实施的意义与应用前景5.1对行业发展的推动作用本标准的发布实施将对我国继电保护行业产生深远影响。首先，统一的功能要求有助于消除各制造企业产品之间的性能差异，引导行业从价格竞争转向技术竞争和质量竞争。其次，明确的试验方法和合格判据为检测机构提供了统一的评定依据，提高了入网检测的科学性和公正性。第三，标准中体现的先进技术要求将促使企业加大技术研发投入，推动差动保护技术向更高水平发展。5.2对电力系统安全运行的保障作用差动保护作为电厂和变电站核心设备的主保护，其性能优劣直接关系到电力系统的供电可靠性。本标准的实施有利于全面提升差动保护装置的动作准确性、速动性和可靠性，有效防止保护拒动和误动，为特高压电网的安全运行和新能源的大规模接入提供了重要的技术支撑。5.3国际影响与标准"走出去"本标准修改采用IEC60255-187-1:2021，实现了我国差动保护标准与国际标准的技术对齐，有助于消除国际贸易中的技术壁垒。依托"一带一路"倡议和电力装备"走出去"战略，采用本标准设计和制造的继电保护产品将在国际市场上具有更强的竞