Q GDW 700.5-2012 《±800 kV 特高压直流输电控制与保护设备第5 部分：直流系统保护设备》及编制说明.pdf

1、ICS 29.240 K 45 国家电网公司企业标准 Q / GDW700.52012 800 kV 特高压直流输电控制与保护设备 第 5 部分：直流系统保护设备 Control and protection equipment of 800 kV ultra high-voltage direct current (UHVDC) transmission system Part 5: DC protection equipment 2012-08-10发布 2012-08-10实施 国家电网公司 发 布 Q/GDW Q / GDW 700.5 2012 I 目 次 前言 III 1 范围 1

2、 2 规范性引用文件 1 3 术语和定义 2 4 技术要求 2 4.1 环境 条件 2 4.2 运输、贮存极限环境温度 2 4.3 电源 2 4.4 设备的功能 2 4.5 设备的技术性能 7 4.6 过载 能力 8 4.7 功率 消耗 8 4.8 绝缘 性能 8 4.9 耐湿热性能 9 4.10 机械 性能 9 4.11 电磁兼容要求 9 4.12 连续通电试验 11 4.13 结构及外观要求 12 4.14 安全 要求 12 5 试验方法 12 5.1 试验 条件 12 5.2 结构及外观要求检查 12 5.3 环境温度影响试验 12 5.4 运输、贮存极限环境温度试验 12 5.5 电源

3、变化的影响试验 12 5.6 设备的功能试验 12 5.7 设备的技术性能试验 12 5.8 过载能力试验 12 5.9 功率消耗试验 12 5.10 绝缘性能试验 12 5.11 耐湿热性能试验 12 5.12 机械性能试验 12 5.13 电磁兼容试验 13 5.14 连续通电试验 13 5.15 安全要求试验 13 5.16 通信规约的一致性测试 14 6 检验规则 14 6.1 检验 分类 14 Q / GDW 700.5 2012 II 6.2 型式 检验 14 6.3 出厂 检验 14 7 标志、标签、使用说明书 15 7.1 标志和标签 15 7.2 使用说明书 16 8 包装、

4、运输、贮存 16 8.1 包装 16 8.2 运输 16 8.3 贮存 16 9 供货的成套性 17 9.1 随设备供应的文件 17 9.2 随设备供应的配套件 17 10 质量 保 证 17 编制说明 19 Q / GDW 700.5 2012 III 前 言 本标准按 GB/T 1.12009给出的规则起草。 根据国家特高压直流输电工程建设和成套直流控制保护设备设计制造的需要，以及 2011 年国家电 网公司科技创新重点工作任务的要求，特制定标准800 kV特高压直流输电控制与保护设备 。 800 kV 特高压直流输电控制与保护设备系列标准分为 6 个部分： 第 1 部分：总则； 第 2

5、部分：运行人员控制系统； 第 3 部分：交直流系统站控设备； 第 4 部分：直流系统极控设备； 第 5 部分：直流系统保护设备； 第 6 部分：换流站辅助二次设备。 本标准为800 kV特高压直流输电控制与保护设备系列标准的第 5 部分。 本部分由国家电网公司直流建设部和国家电力调度通信中心提出并解释。 本部分由国家电网公司科技部归口。 本部分起草单位：许继集团有限公司、南京南瑞继保电气有限公司、国家电网公司直流建设分公司、 中国电力科学研究院、国家电网公司直流建设部、国家电力调度通信中心、许昌智能电网装备试验研究 院。 本部分主要起草人：卢宇、张爱玲、石岩、王明新、赵大平、吕鹏飞、李志勇、于

6、飞、黄金海、张 建锋。 Q / GDW 700.5 2012 IV Q / GDW 700.5 2012 1 800 kV 特高压直流输电控制与保护设备 第 5部分：直流系统保护设备 1 范围 本部分规定了800 kV 特高压直流输电控制与保护设备的直流系统保护设备的技术要求、试验方 法、检验规则、包装、运输、贮存、标志、标签、使用说明书、供货的成套性及质量保证等。 本部分适用于采用每极两个 12 脉动换流器单元串联结构的800 kV特高压直流输电系统的直流系 统保护设备（以下简称设备） 。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于

7、本文 件。凡是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/T 28872011 计算机场地通用规范 GB/T 2900.49 电工术语 电力系统保护 GB 42082008 外壳防护等级（IP 代码） GB/T 72612008 继电保护和安全自动装置基本试验方法 GB/T 93612011 计算机场地安全要求 GB/T 99692008 工业产品使用说明书 总则 GB/T 112872000 电气继电器 第 21 部分：量度继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试 验 第 1 篇：振动试验（正弦） GB/T 13498 高压直流输电术语 GB/T 1373020

8、02 地区电网调度自动化系统 GB/T 145371993 量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验 GB/T 14598.162002 电气继电器 第 25部分：量度继电器和保护装置的电磁发射试验 GB 14598.272008 量度继电器和保护装置 第 27 部分：产品安全要求 GB/T 17626.22006 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 GB/T 17626.32006 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T 17626.42008 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T 17626.52008 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（

9、冲击）抗扰度试验 GB/T 17626.62008 电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验 GB/T 17626.82006 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验 GB/T 17626.92011 电磁兼容 试验和测量技术 脉冲磁场抗扰度试验 GB/T 17626.101998 电磁兼容 试验和测量技术 阻尼振荡磁场抗扰度试验 GB/T 17626.112008 电磁兼容 试验和测量技术 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验 GB/T 17626.121998 电磁兼容 试验和测量技术 振荡波抗扰度试验 GB/T 22390.42008 高压直流输电系统保护与控制

10、设备 第 4 部分：直流系统保护设备 DL/T 667 远动设备及系统 第 5 部分：传输规约 第 103 篇：继电保护设备信息接口配套标准 DL/T 860（所有部分） 变电站通信网络和系统 DL/T 10872008 800 kV特高压直流换流站二次设备抗扰度要求 国家电网生技（2005）50号 国家电网公司十八项电网重大反事故措施 Q / GDW 700.5 2012 2 国家电网生（2011）961号 国家电网公司防止直流换流站单、双极强迫停运二十一项反事故措施 3 术语和定义 GB/T 2900.49 和 GB/T 13498 界定的术语和定义适用于本文件。 4 技术要求 4.1 环

11、境条件 4.1.1 正常工作大气条件 a） 环境温度： -10 +55 ； b） 大气压力：80 kPa110 kPa； c） 相对湿度：5%95% （设备内部既不应凝露，也不应结冰） 。 4.1.2 试验的标准大气条件 a） 环境温度：15 35 ； b） 大气压力：86 kPa106 kPa； c） 相对湿度：45%75%。 4.1.3 仲裁试验的标准大气条件 a） 环境温度：20 5 ； b） 大气压力：86 kPa106 kPa； c） 相对湿度：45%75%。 4.1.4 使用环境的其它要求 4.1.4.1 使用环境不应有超过本标准规定的振动和冲击。 4.1.4.2 使用环境不应有腐

12、蚀、破坏绝缘的气体及导电介质，对于使用环境内有火灾、爆炸危险的介 质、设备应有防爆措施。 4.1.4.3 户内设备的使用环境应有防御雨、雪、风、沙的设施。 4.1.4.4 场地安全要求应符合 GB/T 93612011中 B 类的规定，接地电阻应符合 GB/T 28872011 中 4.4 的规定。 4.2 运输、贮存极限环境温度 设备的运输、贮存极限环境温度为-25 和+70 。在运输、贮存和安装条件下，不施加激励量的 设备应能耐受此范围内的温度而不出现不可逆变化的损坏。 注 1：对于不能耐受此条件的设备，由制造厂与用户协商。 4.3 电 源 4.3.1 交流电源 a） 额定电压：220 V

13、，允许偏差-15%+15%； b） 频率：50 Hz，允许偏差1 Hz； c） 波形：正弦，畸变因数不大于 5%。 4.3.2 直流电源 a） 额定电压：220 V、110 V，允许偏差-20%+15%； b） 纹波系数：不大于 5%。 4.4 设备的功能 4.4.1 配置要求 4.4.1.1 保护设备 特高压直流系统保护包括直流保护、换流变压器保护、交流滤波器保护和直流滤波器保护等保护设 备。 Q / GDW 700.5 2012 3 设备应具有自检功能，包括设备硬件损坏、功能失效和二次回路异常运行状态的自检。做到只要无 告警，设备即处于正常工作状态。除出口继电器外，设备内的任一元件损坏时，

14、不应误动作跳闸，自检 回路应能发出告警或异常信号，并给出有关信息指明损坏元件的所在部位，应尽可能将故障定位至最小 可更换单元。 设备应具有顺序事件记录的功能，记录信息应包括事件名称及产生事件的时间。在设备直流电源消 失时，不应丢失已记录信息。 设备应具有状态显示，表明设备是否处于运行状态，或存在故障、退出运行、在测试状态等。 设备应设置必要的硬压板，可使用软压板。 设备应具有硬件时钟，在失去电源时时钟应能正常工作。 设备应具有故障录波功能，至少应记录设备所使用测点的原始值（未经运算处理） 、设备的输出量。 设备应具有对应的人机界面，可方便的查看设备的状态、定值、产生的事件；可在保证安全的情况

15、下修改定值。 设备应具有辅助软件用来对事故进行分析。 设备应符合国家电网生技（2005）50 号文件国家电网公司十八项电网重大反事故措施和国家电 网生（2011）961 号文件国家电网公司防止直流换流站单、双极强迫停运二十一项反事故措施的要 求。 4.4.1.1.1 直流保护 特高压直流工程的直流保护由双极保护、极保护和换流器保护等构成。对于双极保护整个换流站可 配置独立的双极保护设备，也可集成在极保护设备中。极保护按极配置，每个直流极配置独立的极保护 设备；换流器保护以 12脉动换流器为单元配置，每个 12 脉动换流器配置独立的换流器保护设备。 直流保护设备保护应能既适用于整流运行，也能适用

16、于逆变运行。 由直流保护设备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。 直流保护设备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；三重化设计时保护采用“三取二”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，两套三取二逻辑模块 应独立供电。 电压应力保护、大角度监视、开路试验、晶闸管结温监视、不平衡运

17、行保护等保护性监控功能在控 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。 直流系统保护设备宜独立配置，一般不宜与控制系统共用主机。 4.4.1.1.2 直流滤波器保护 直流滤波器保护按极配置，每个直流极可配置独立的直流滤波器保护设备，也可把其保护功能集成 到极保护设备中。当直流滤波器保护与极保护集成设计时，两者之间宜相对独立，投入或退出直流滤波 器的运行， 或对直流滤波器一次二次回路的检修不应影响直流系统的运行。 直流滤波器保护可独立配置， 独立配置的直流滤波器保护可配置双重化的主、后备保护一体的保护装置，也可按三取二配置。 4.4.1.1

18、.3 换流变压器保护 换流变压器保护以 12 脉动换流单元为基础配置，每个 12脉动换流器所对应的换流变压器应分别独 立配置换流变压器保护。 换流变压器保护可配置双重化的主、后备保护一体的换流变压器电气量保护，也可按三取二配置。 换流变非电量保护按照三取二配置，具体要求参照专业管理部门有关文件。 4.4.1.1.4 交流滤波器保护 Q / GDW 700.5 2012 4 交流滤波器保护可为每个滤波器大组母线和小组集中配置滤波器保护设备，也可分别为滤波器大组 母线和其中的每个小组配置独立的保护设备。 交流滤波器保护和交流滤波器大组母线保护配置主、后备一体的双重化保护装置。 4.4.1.2 测量

19、及 I/O 单元 保护装置模拟量测量要求： a） 保护装置的采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 5 kHz，其中用于直流线路行波保护的通道采样率不应低于 10 kHz； c） 保护装置应能适应电子式测量设备的数字量输出，采用 TDM 或标准通信规约。 分布式 I/O宜采用模块化结构，易维护和更换，任何一个模块故障不应影响其它模块的正常工作。 4.4.1.3 设备的通信与接口功能 设备应提供与换流站内下列设备的接口功能： a） 对时接口：保护装置可接收对时系统发出的 IRIG-B（DC）码

20、、脉冲对时信号和网络对时； b） 通信接口：保护装置应提供至少三个网络接口；宜采用 DL/T 860 规定的相关通信协议； c） 直流系统保护设备与直流控制设备之间宜配置高速通信接口，以实现控制与保护系统之间的配 合。当保护采用三重化冗余设计时，三重化的保护设备与双重化冗余控制系统的接口宜通过三 取二逻辑单元实现。 直流系统保护设备应具备与运行人员控制系统和保护信息子站的通信功能，以便向运行人员控制系 统和保护信息子站传送保护的动作信息及设备运行状态等。通信协议宜采用 DL/T 860 或 DL/T 667规定 的相关通信协议 直流系统保护设备与其测量系统和 I/O 层设备之间宜具备通信接口，

21、实现数据采集和保护动作输出 功能。 直流系统保护设备宜具备站间数字通信通道，直流保护的站间通信通道宜独立于控制系统配置，以 满足保护系统站间通信的可靠性和实时性要求。 4.4.2 功能和性能 4.4.2.1 一般要求 特高压直流工程直流系统保护的保护功能配置宜符合 GB/T 22390.42008 中 4.3的规定。同时，可 按照特高压直流系统的主回路结构和运行方式， 对双极层、 极层和换流器层的保护功能进行合理的分配， 并增加与特高压直流工程运行相关的保护功能，以满足特高压直流工程需要。 特高压直流系统保护的功能设计应满足保护灵敏度和选择性要求，对于单极、单 12 脉动换流单元 等直流系统的

22、局部故障保护应正确清除，不应造成健全极、健全换流器保护设备的误动作。 直流保护系统的保护功能和定值应能根据特高压直流系统的主回路运行方式，包括完整和不完整双 极、完整和不完整单极、金属和大地返回、降压运行、空载加压试验等，在运行过程中进行动态的配置 和调整，自动适应工程所有确定的运行方式，并且不应在运行方式切换过程中产生误动。 保护的动作时间应与控制系统调节参数相配合，本极直流保护动作不应导致非故障极停运。 在无通讯情况下为避免设备出现过应力，安全可靠停运直流系统，直流保护应具有下列功能： a） 无通讯情况下整流侧闭锁后，逆变侧依靠低电流判据闭锁； b） 无通讯情况下逆变侧闭锁后，整流侧依靠直流电压低或无流过压判据任一满足即可闭锁。 4.4.2.2 保护分区 保护区域的划分应确保对所有相关的直流设备均能提供完备的保护，相邻保护区域之间宜重叠，不 存在保护死区。特高压直流系统的保护分区与 GB/T 22390.42008中 4.3.2的规定基本一致。但针对换 流变压器保护区和换