1、中华人民共和国国家标准电力系统窄带命令式远方保护设备技术要求及试验方法GB/T 15149一94Performance and testing ofteleprotection equipment of power systemsnarrow-band command systems本标准参照采用国际标准IEC 834-1电力系统远方保护设备性能及试验方法第一部分“窄带命令系统”(1988年版)。1主题内容与适用范围木标准规定了电力系统窄带命令式远方保护设备的术语、技术要求与试验方法本标准适用于为电力系统保护装置传送单个或多个命令信号，一单方向频带在4 kH:以内，使用电力线载波、多路载波、微
2、波、光纤、导引线或其他通信系统的音频远方保护设备，作为制定产品标准的依据保护专用电力线载波收发信机也可参照使用。本标准不适用于宽带命令式及模拟比较式远方保护设备2引用标准GB 6162静态继电器及保护装置的电气干扰试验3术语3.1远方保护teleprotection在两个或两个以上保护装置间需要通信联系时，将保护装置发出的信号变换成适于通信传输形式的信号，在通信系统中传输的技术。3.2远方保护设备(保护信号设备)teleprotection equipment (protection signalling equipment)在需要进行通信联系的保护系统中，将保护装置发出的信号变换成适于通信传
3、输形式的信号及进行反变换的设备。13远方保护系统(保护信号系统)teleprotection system (protection signalling system)在需要进行通信联系的保护系统中，远方保护设备与有关通信系统一起所形成的系统】需要进行通信联系的保护系统的组成如图1所示。远方保护系统是保护系统的一个组成部分，不包含保护装K远方保护设备可以与通信设备组合在一起，制成专门传输保护信号的收发信机。例如，保护专用电力线载波收发信机。国家技术监督局1994-07一07批准1995一01一01实施Gs/r 15149一94r-一一一通信系统一远方保护系统_需要通信联系的保护系统图1需要通信
4、联系的保护系统的组成3.4远方保护通道teleprotection channel远方保护设备为实现其功能在通信系统中占用的通道。3.5窄带命令式远方保护系统narrow-band command teleprotection system传输保护信号时单方向占用频带不超过4 kHz的远方保护系统。3.6(远方保护)命令信号(teleprotection) command signal保护装W,控制远方保护设备发出的信号用来使收信端保护装置执行某种规定动作3.7(远方保护)监护信号(teleprotection) guard signal远方保护设备在不发送命令时发出的信一号，用来监视通信系统
5、的传输性能是否符合要求监护信号存在时，收信端不应有命令输出。平时不发信的远方保护设备叮能没有监护信号。18标称频带nominal frequency band远方保护设备为实现其功能在通信系统中占用的频带。3.9标称发信电平nominal transmit level设计制造远方保护设备时确定的命令信号及监护信号发信工作电平的标称值。在音频远方保护设备及保护专用电力线载波收发信机中，命令信号发信电平可以等于或高于监护信号发信电平。电平值在具体产品标准中规定。在电力线载波复用远方保护设备中，远方保护监护信号平时与其他信号以复用方式同时传送在系统发生故障，保护装置动作时，停送其他信号而将远方保护命
6、令信号提升到发信机满功率电平发送。这种设备的命令信号发信电平高于监护信号发信电平。命令信号发信电平的提高有助于改善远方保护设备的系统性能。3.10标称收信电平nominal receive level设计制造远方保护设备时确定的命令信号及监护信号收信工作电平的标称值。和发信电平情况相似，命令信号收信电平可以等于或高于监护信号收信电平。电平值在具休产品标准中规定。注:本标准的标称收信电平相当于保护专用电力线载波收发信机中规定的收信灵敏起动电平与收信裕度之和_3-11总动作时间overall operating time远方保护系统从发信端输人状态改变起到收信端输出状态相应改变止所经历的时间，包括
7、信号在通信线路中的传播时间及由噪声引起的附加时延等。远方保护系统的总动作时间以T表示，是保护系统故障W除时间T。的一部分保护系统动作时间的组成及各部分时间的典型值见图zaGs;T 15149一94故障发生故障切除保护装置远方保护发伯端.，通信线路远方保护收信端t保护装哭断路器故障识别时间IOms-加伯乏起动命令时间uus-ams7ms-ssms最大实际传翔时间有噪声情况卜)图2保护系统动作时间典型值注:1)远方保护发信端包括通信设备发信部分在内2)远方保护收信端包括通信设备收信部分在内3.12标称传输时问nominal transmission time从远方保护系统发信端输入状态改变起到收信
8、端输出状态相应改变止所经历的时间，不包括信号在通信线路中的传播时间，在无噪声情况下测量。标称传输时间以了。表示，见图23.13最大实际传输时fu maximum actual transmission time在有噪声干扰情况下，从远方保护系统发信端输入状态改变起到收信端输出状态相应改变比所经历的时间的最大允许值，不包括信号在通信线路中的传输时间，以7,表示，见图2114 1假命令unwanted signal在远方保护系统发信端未发命令的情况下，因收信端受噪声十扰，输出超过规定脉冲宽度而被误认为有效的命令。3门5丢失命令missing command远方保护系统发信端已发出，而收信端无相应输
9、出的命令。命令由发信端发出后，若出现以下三种情况之一，就认为是丢失命令。a.收信端完全收不到命令;b.收信端收到命令的时延超过规定的最大实际传输时问;。.收信端收到命令的宽度小于规定的最小命令脉冲宽度。3.16安全性security远方保护系统在发信端未发命令的情况.杭御干扰和噪声，不产生虚假命令的能力安全性的数值由下式计算:1一尸其中，八为虚假命令概率测试方法见5.2.1条GB/3 15149一94实际应用时,全性常以虚假命令概率八表达3.17可信赖性dependability远方保护系统在有干扰和噪声的情况下，有效传输命李信号的能力可信赖性的数值由1了式计算P其中，P为丢失命令概率测试方法
10、见，2匕条实际应用时，可信赖性常以丢失命令概率P,表达。4技术要求4.14.1.1一般性能气候环境条件远方保护设备在以下气候环境条件F工作，应能满足技术要求:a.环境温度:一5一+胡(最大变化率团C/h;b.相对湿度5%一95%(最大绝对湿度28 g/m):。大气压力:86108 kPa,如远方保护设备做为保护装置或通信设备的配套设备装在同机柜内其气候环境条件应符合所属装置的规定。4.，.2电源4门.2.1直流电源a额定电压:220 v.110 V,48 v;b.电压允许偏差:十15%一一20% ;c.纹波系数:小于5%。4.1.22交流电源如设备采用交流电源，必须以不间断电源供电a.额定电压
11、:220 v,110 v;b.电压允许偏差: x-10%一一15 yo;。.频率:50 Ha，允许偏差士5%;d.谐波含最:小于5%4.1.3贮存条件设备在运输及贮存过程中，当环境温度为一10一十70 C或制造厂与用户协商决定的其他环境温度范围时，不允许有任何损坏。4门.4绝缘试验4.1.4.1工频耐压试验所有不接地的输入输出电路包括电源端子.对地应能承受规定工频正弦波电压1 ruin而不报坏正弦波电压有效值见表14-1-4.2冲击电压试验所有输入输出电路，包括电源端(,应能承受以共模及差模形式施加的规定冲击电压而不损V:也没有虚假命令输出。冲击波形为1. 2/50 p,s，冲击电压峰值见表t
12、o表中电压值是指被测电路接入之前的电压值有些情况下，例如，被试电路阻抗较低或接有保护放电器，被测电器可能吸收较大电流这时，冲击发生器输出能量应限制为。.51 110,0.%4.1.4.3绝缘电阻所有不接地的输入输出电路，包括电源端子的绝缘电阻，在温度低J之于35，相对湿度小一多一成况下，以直流电J1L 500 V测试，不应小于10 M,f2Gs;r 15149一94一.，.，叫.，一一一-一一一一一-，卜-叫，卜-户-，一一一.-.-.-一一一-_表1绝缘及高频干扰试验电压值1-一-一一一一一-一-一一I.作电服师耐LI有+f值冲士电j.峰恤kVJ颐!扰蜂泊片V-一f一一一户叙1寸1牛“寸1+
13、!咧，州!.1发洁收洁端了交流电源端子二二_二一且直流电源端子接保护装M的直流信号端子及告警端子252.-4.1.5高频千扰所有输人输出电那，包括电1407j端子应能承受以共模及差悦形式施加的规定衰减振荡波肉个损坏.也没有虚假命今输出。衰减振荡波形应符合GB 6162中1.2条规定，振荡频率选1 IVII1/试验持续时问2、振荡波电!)i W i值见表1,4门.6电源电压变化远方保护设备应能承受电源电压山标称值到零和由零到标称值的缓慢变化而不损坏，也不出现错误动作。4门.了电源中断远方保护设备应能承受电源在，5时间内的随机序列中断，舟次中断时间不超过加ills设备不拓坏也不出现错误动作如虚假命
14、令等经较长时间晰电，再投入电源时，设备不应出现错误动作4门.8电源反射噪声育流供电情况下在设备电源端子问测得的噪声电压不应大于噪声计加权值3 T11 V ,或峰峰价扒mV，4.1.9电源极性f1 I倒直流供电情6L卜，设备应采取保护措施，防止因电源电压极性偶然颠倒而损坏4.1.10标称阻抗音频远方保护设备与通信设备接口的输人输出端标称阻抗为6。飞(二9 保护专用电力线载波收发信机的载波输入输出端标称限抗为75 0 IOVF图4隔断直流环流的差模冲击电压试验电路外部电路冲击发生器C1OPF I I州卜一弓JCIOUF远方保幻设备丈被试品图5隔断直流环流的共模冲击电压试验电路对直流电源端子的试验应
15、在设备电源不投入及投入两种状态下进行。设备投人电源后的冲击试验，可以采用图6的电路。设备经过冲击试验投入运行时，检查其运行状况应正常，不出现错误动作259H图6直流电源端子的冲击电压试验电路(设备通电状态下)5. 1. 3高频千扰试验高频千扰试验应按4.1.5条规定进行。5.1.4电源电压变化试验电源电压由标称值渐变到零，由零渐变到标称值，每次变化时间不小于10,，电源电压变化时不庄出现错误动作。发信机与收信机应分别供电，对它们分别试验51.5电源中断试验GB/T 15149一94模拟由于电源线松动而引起的电源短时间中断，电源通过电子开关控制、见图7e为了与实际中断的随机序列近似，可以用伪随机
16、码型发生器控制电子开关，采用2047比特伪随机码，逻辑“1”接通电源，逻辑110 .,断开电源，速率取为600 Bd，其中断时间为1. 67-16.7 ms试验持续20 s不应出现任何错误动作。5.1-6电源反射噪声试验测里由a备产生并lR入外部直流电源的噪声，试验电路见图8图中的电感电齐低通滤波器用以使设备与电源去棍合。5.飞.了电源极性颠倒试验颠倒电源极性，设备不应损坏n试验前，应检查设备是否具有防止极性颠倒的保护措施图7电源中断试验电路Y5mHI N F I 10 OOOPF嗓声汁纸介电容器I电解电容器远方保护48备(故试品图8直流电源反射噪声试验电路5. 2系统性能试验为模拟远方保护信
17、号在传输媒介中受到的噪声影响，进行系统性能试验时应使用白噪声发生器在电路中注入噪声。噪声带宽建议用4 kHz，也可采用标称频带宽度，一般不应低于1 kH:并将噪声电平换算到带宽4 kHz数值，见附录A35.2- 1安全性试验采用白噪声突发脉冲序列进行安全性测试，试验电路见图90每个噪声脉冲持续时间T,为200。二间隔时间为1100 ms,施加一定数量的噪声脉冲，检查收信端输出虚假命令的数量使N=输入噪声脉冲数Nc=输出虚假命令数虚假命令概率的估计值为GBIT 15149一94_N尸。交二二一刊 1l安全性的数值为:1-h._试验巾对每个噪声脉冲只计算1次虚假命令，虚假命令的宽度应超过规定的最小
18、命令脉冲宽度最小命令脉冲宽度一般可取为5 ms,在不同的信噪比情况下测量1,，值，可以得出类似图11的特准曲线测量时，远方保护设备脉冲噪声接收电平应为监护信号标称收信电平与信噪比的和.脉冲发生器计教器刃，嗓声发生。曰。声门日毛几NN匡庶仁夕毛习_!上兰兰全r石噪声计(有效值)下二二计数器rv二二二_被试系统二二图9安全性试验电路5.2-2可信赖性试验对收信端施加连续的噪声，在发信端输入一定数量的命令，检查发送命令和接收命令的数量.试验电路见图10.使NT二发送命令数NR=接收命令数丢失命令概率的估计值为:丛从Pm,N一Nx七.一N万一井可信赖性的数值为:1一八。接收命令的信号宽度应超过规定的最
19、小命令脉冲宽度，最小命令脉冲宽度一般可取为:直接跳闸和允许跳闸式:10 ms闭锁式:100 ms发送命令宽度必须大于最小命令脉冲宽度，可选在10 ms-300 m、之问命令fk7 9时间应大于接收端恢复时间。发送命令周期(命令宽度与命令间隔时间之和)不应太长，否则将增加测量时间、建议命令重复率(命令周期的倒数)为每秒110次。GB/r 15149一94脉冲发生器脉冲总数T十数器嗓声发生器定一二一dB刁二俘理dBt嗓声计(有效值)时钟二只刁ti十数器带时延判别I上已_ 1-A, I_一上JJ“令图10可信赖性试验电路P(因日乙1内诵L娜侧竞遂板分并璨奇盈耀侧V口沪.、!尹loolc一沐尺长-进王
20、丫一、_尸b!应/j(嗓声带健4000HZ川一51噪比(dB)曲线a无噪声闭锁电路曲线匕:有嗓声闭锁电路图11 20。波特通路虚假命令概率与信噪比关系举例图12是P-与信噪比关系的一组典型曲线。图中，最大实际传输时问1为参变员。!的数叭应又cB/T 15149一94于设备的标称传输时间To,建议在T.-3Z。之问选取。远方保护设备收信端具有噪声闭锁电路时，高噪声电平可能引起闭锁，使可依靠性降低测量时，远方保护设备的收信电平应为命令信号标称收信电平，噪声接收电平应为命令f言号标称收信电平与信噪比的和。11-1o,NI万民二，、丈I叹、下-，卜如.J一ec二12ms、不、一7几一“S一、，入气1又
21、一、入、一卜(iL一、上t41I件二曰帅mI1 T氏s一8一6一一2o ,2，16信噢比(d B)嘴声带宽4000Hz最大实际传愉时间Ta。为参变徽图122。波特通路去失命令概率与信噪比关系举例5.2.3标称传输时间试验标称传输时间试验电路见图13,测量时不加噪声，远方保护设备的收信电平应为命令信号标称收信电平5.2.4告警试验对设备在下列异常情况下是否发出告警进行检查:收信端监护信号中断，在规定时间内没有出现命令信号;b.强烈的噪声使收信端闭锁，闭锁时间超过规定值;5.2.5厂家规定的其他情况(如发信端故障等)多命令试验在按5.2.1及5.2.2条对多命令设备中一个命令进行安全性和可信赖性试
22、验时.检查其他命令输出端应无虚假命令输出。GB/T飞5149一94图13标称传输时间T。试验电路GB/T 15149一94附录A系统性能试验说明(参考件)A1安全性与可信赖性试验测试安全性和可信赖性的数值，要求有一定的可信度。可信度决定于观察到的事件的数量设N=所做试验总次数E-又见察到的事件数则观察到的事件的概率的置信度达95%的近似式为:E，.2Y-11-一二二二N(了 E增加五的数量可以缩小不定性的范围。图A1表示了这种方法的应用。以对数刻度的Y轴为概率P，试验的总次数为N -250,1000,400016000,64000。对于每个N值选取几个E值，命令重复率为S次。图中表示了进行N次
23、试验的时间。一一一E16E4Y16170 1N640一川一IE10E引0E1601，E6:0，.厂了1O00而-一一N一4C丽l.N1610111J:-N64丽 E2l5!E1。口匡_利00 7亡E16UO，巴E64口U，一二N2511一0.5!0o 一2丁hnLn4100 N， 16-81/3min00 N， 64一331令min00-2I h弓次I1对。每次试睁距1I一一每秒发印份1E观察到的事件教N=所作试验总次欲图Al在置信度为95%时，对于不同的E和N值的不定性范围图A2表示r不定性与接收的I假命令的关系。图中曲线a的虚线表示接收虚假命令数一定时置cB/T 15149一94信度为95
24、%的不定性范围如虚假命令数减为1/、:，则不定性增bn ylj叮一倍对于图A2中虚假命今的数fit每次试验需要的时间如卜:P.,.= 10-,.N二1X10，需要11.11,;P=10-,.N=5 X 105,需要55.5 h(2. 25天、;P,=10-,N一3X10,需要333. 3 h(14天).1可见，进行P_1。一“的测试是不实际的r币已冬-闪式恻胭食妻被争)并赚夺始望绷“日/尸尸冬举匕妙遴J洲产-I父1议_入么I一一不_一侠一a50次咸皇假 Qr令、I阵一一一灭 I 一l一一一一一一一!、令认1卜lI一3一)次少)，l诊令呱于伪科b-冲77/1NkII岁门今自图AZ巧一冈汤嗓声带宽
25、41 d)“HZ哈噪比IdB)2。波特通路虚假命令概率与信噪比关系举例AZ运行中试验原则上，如远方保护设备运行不正常，应该发出告警，如设备未发出告警，应表示处于运行正常状态，但完全实现这样的要求是困难的，应在设备运行中对功能进行测试远方保护设备一般处于不发命令状态。在设备运行中，可以自动检测不发虚假命今的能力远方保护设备动作命令不常发出，数量很少。因此，应该定期进行人工或钟控试验，检查其正确传输命令的能力。如在测试中电力系统发生故障，不论情况如何，测试信号必须立即被真正的命令取代以发送真正命令的方式进行运行中测试.对闭锁式完全可能;对允许跳闸式有出现错误跳间的危险;对直接跳IM式必须采取有效措施，防止错误跳闸。A3噪声电平转换关系将zkH7,带宽的噪声电平转换到4 ki-1,带宽的噪声电平的关系式GB/T 15149一94P (.ikflz) (dB。一P(4kHz)(dB、一101g,杀附加说明:本标准由中华人民共和国能源部提出。本标准由全国电力远动通信标准化技术委员会归日。本标准由能源部南京自动化研究所负责起草，西北电力设计院、扬州电讯仪器厂、南京有线电参本标准主要起草人焦群、田守常、陈道元、董柏林、胡长山、徐基鸿
