南方电网安全稳定控制系统技术规范.doc

Q/CSG中国南方电网有限责任公司企业标准Q/CSG110001-2012南方电网安全稳定控制系统技术规范Specification for Stability Control Systems2012-02-10发布2012-02-10实施中国南方电网有限责任公司 发 布目 次 前 言I1范围12规范性引用文件13术语和定义14技术要求25其他7附录A 图纸样本9前 言 电力系统安全稳定控制系统是由两个及以上厂站的安全稳定控制装置通过通信设备联络构成的系统，是确保电力系统安全稳定运行的第二道防线的重要设施。为规范南方电网安全稳定控制系统的基本技术要求，制定本规范。本规范由中国南方电网公司系统运行部提出、归口并负责解释。本规范主要起草单位：中国南方电网电力调度控制中心。本规范主要起草人：徐光虎、余畅、张勇、黄河、杨晋柏。南方电网安全稳定控制系统技术规范1 范围1.1 本规范规定了电力系统安全稳定控制系统（以下简称为稳控系统）的基本技术要求，对于单个厂站的安全稳定控制装置（以下简称为稳控装置）可以参照执行。1.2 本规范适用于南方电网公司。南方电网公司各相关部门和单位、南方电网各并网发电企业，均应遵守本规范；有关单位在南方电网开展稳控系统（或稳控装置）的科研、设计、制造、试验和运行等工作时，也应遵守本规范。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。DL755-2001电力系统安全稳定导则DL/T 1092-2008 电力系统安全稳定控制系统通用技术条件GB/T 26399-2011电力系统安全稳定控制技术导则GB/T 22384-2008 电力系统安全稳定控制系统检验规范DL/T 5147-2001电力系统安全自动装置设计技术规定GB/T 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程DL/T 478-2001 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件DL/T 995-2006 继电保护和电网安全自动装置检验规程IEC 60255-24-2001 电气继电器 第24部分：电力系统暂态数据交换的通用格式（COMTRADE）DL/T 667-1999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 （idt IEC 60870-5-103：1997）【南网新标准编号】中国南方电网安全自动装置检验规范调自200819号 南方电网电力二次系统安全防护技术实施规范1 术语和定义1.1 安全稳定控制装置为保证电力系统在遇到大扰动时的稳定性而在电厂或变电站内装设的控制设备，实现切机、切负荷、快速减出力、直流功率紧急提升或回降等功能，是保持电力系统安全稳定运行的第二道防线的重要设施。1.2 安全稳定控制系统 由两个及以上厂站的安全稳定控制装置通过通信设备联络构成的系统，实现区域或更大范围的电力系统的稳定控制。1.3 整组动作时间 整组动作时间是指从稳控装置跳闸判别所需条件全部满足开始至最后一级稳控装置控制命令出口的时间（包含出口继电器动作时间，但不包含人为设定的延时）。不同跳闸判据整组动作时间示意图如图1、图2所示：图1电气量判元件跳闸整组动作时间示意图图2保护动作信号判元件跳闸整组动作时间示意图2 技术要求2.1 额定电气参数2.1.1 直流电源额定电压：220V、110V；2.1.2 交流回路a) 交流电压： 100V、100/V；b) 交流电流： 5A、1A；c) 频率：50Hz。2.2 功率消耗2.2.1 交流电流回路a) 当二次侧额定电流为1A时，每相功耗不大于0.5VAb) 当二次侧额定电流为5A时，每相功耗不大于1.0VA2.2.2 交流电压回路：当为额定电压时，每相功耗不大于0.5VA2.2.3 直流电源回路a) 稳控装置正常工作时，单套装置功率消耗不大于50Wb) 稳控装置动作时，单套装置功率消耗不大于80W2.3 交流输入回路要求2.3.1 交流输入量的允许工作范围a) 电压：1.2Un允许连续工作、1.4Un允许工作10sb) 电流：2In允许连续工作、10In允许工作10s、50In允许工作1sc) 频率：4060Hz2.3.2 低通滤波：稳控装置交流模拟量输入回路应加低通滤波，把高频分量滤除；并可进一步采取数字滤波。2.4 直流电源要求2.4.1 直流电源输入允许偏差：最大允许正偏差为额定电压+15%，最大允许负偏差为额定电压-20%。2.4.2 直流电源输出电压纹波系数应不大于2%。2.4.3 逆变电源的自启动性能a) 当合上稳控装置逆变电源插件上的电源开关，直流电源由零缓慢上升至80%额定电压值，此时逆变电源插件面板上的电源指示灯应亮，稳控装置工作正常。b) 当外部直流电源调至80%额定电压，断开、合上逆变电源开关，逆变电源应能正常启动，稳控装置工作正常。2.5 采样及测量精度要求a) 稳控装置的采样频率不小于1200Hz，即每周波采样点数不小于24；b) 交流电压有效值测量误差1% (0.21.2Un，49Hz51Hz)；c) 交流电流有效值测量误差1% (0.21.5In，49Hz51Hz)；d) 功率测量精度2%；e) 频率测量(必须采自电压)精度0.01Hz ；f) 相位角测量精度1；g) 稳控装置在10s内的零点漂移值应小于额定值的5。2.6 时钟和时钟同步2.6.1 稳控装置应设硬件时钟电路，装置失去直流电源时，硬件时钟应能正常工作。2.6.2 稳控装置应配置与外部授时源的对时接口。2.6.3 稳控装置时钟准确度应满足： a) 在有GPS或北斗对时信号条件下，稳控装置时钟误差10ms；b) 在无GPS或北斗对时信号条件下，24小时稳控装置时钟误差10s；c) 在有GPS或北斗对时信号条件下，整套稳控系统装置之间时钟误差20ms。2.7 跳闸判断时间a) 突变量启动时间5ms；b) 故障跳闸判出时间收到保护动作信号或开关位置变位信号后10ms；c) 无故障跳闸判出时间开关跳开后20ms（不含整定延时)。2.8 稳控装置动作时间a) 本地稳控装置整组动作时间30ms；b) 稳控系统整组动作时间100ms。2.9 稳控装置硬件设计要求2.9.1 稳控装置的硬件组成应模块化，各模块具有良好的可扩展性，单套稳控装置（含从机）接入模拟量可扩展到96路、开入量可扩展到100路。2.9.2 稳控装置应配备专门的信号板卡，提供充足的分类信号接点以便向运行人员提供清晰的稳控装置信息；通道告警信号必须按通道分别给出告警信号接点。稳控装置应提供足够的输出接点供跳闸、信号、远方起信等使用。2.9.3 稳控装置屏柜应满足电力系统继电保护屏柜通用技术要求（DL/T720-2000）；调度端设备、服务器也应组屏。2.9.4 稳控装置的所有引出端子不允许与装置的CPU及A/D的工作电源系统有直接电气联系；针对不同回路，应分别采用光电耦合、继电器转接、带屏蔽层的变压器磁耦合等隔离措施。2.9.5 开入、开出量均须经光电转换或继电器与外部回路可靠隔离，不得有直接电的联系，确保外部环境干扰不引起装置误判。2.9.6 稳控装置总出口压板稳控装置应设置总出口压板，只有在总出口压板投入后，才允许出口跳闸及通过通道向外发送命令信号。总出口压板退出后，闭锁稳控装置的出口跳闸及通过通道向外发送的远方动作命令，稳控装置其余功能保持正常。2.9.7 通道压板稳控装置构成系统时应设置通道压板，进行通道投退。通道压板投入表示维持通信正常收发功能，通道压板退出表示稳控装置不能接收也不能对外发送任何信息，主要用于稳控装置试验期间防止误发远方命令等。2.9.8 输出接点a) 出口接点和信号接点按需要配置，接点工作电压250VDC，允许闭合电流5A,在该电流下能持续工作；b) 全部出口跳闸回路均经过出口压板后输出；c) 跳闸出口接点闭合时间不低于100ms。2.9.9 稳控装置的绝缘性能、耐湿热性能、抗电气干扰性能、机械性能、结构、外观等应满足电力系统安全稳定控制系统通用技术条件（DL/T 1092-2008）要求。2.10 整套稳控系统（稳控装置）的主要功能稳控系统（稳控装置）应具有如下功能：a) 应具有电流、电压、功率、频率等参数监测功能；b) 应能监视主要输电断面功率、判断设备投停状态，识别电力系统运行方式；c) 应能自动判别系统故障、设备跳闸、运行参数异常等；d) 应能根据事故前设定的控制策略表，采取切机、切负荷等控制措施；e) 应能通过通信通道实时交换运行信息，传送控制命令等；f) 应具有单站控制策略表逐项测试的手段；g) 稳控装置应具有自检功能； h) 应设有硬件出口闭锁回路，只有在电力系统发生扰动（含远方命令启动）时，才允许开放出口；i) 稳控装置应具有自复位功能，在正常情况下，稳控装置不应出现程序走死的情况，在因干扰而造成程序走死时，应能通过自复位电路自动恢复正常工作；j) 应能自动检测并记录通信通道中断、误码等异常状态；k) 应具有投退通信通道的功能，宜通过压板实现；l) 稳控装置应记录必要的信息，并能通过通信接口送出，信息不应丢失并可重复输出，记录信息内容至少应满足判别稳控装置各部分工作是否正常、动作是否正确的要求；m) 当稳控装置信息与自动化系统接口时，应满足二次系统安全防护要求；n) 应具有自动对时功能。2.11 稳控装置测量、判别方面要求2.11.1 电流、电压等电气参数的显示和输出均应采用一次值；整定值的输入、显示及输出也应采用一次值。2.11.2 频率测量应采用电压量测量。2.11.3 就地判断故障，就地执行策略前，应尽量选取与主判据不同的电气量（或开关量）进行防误校验。2.11.4 对于潮流容易反转的线路或主变跳闸判据宜采用开关量信号加电气量信号综合判断，防止误判。2.11.5 设备过载宜采用两相电流和有功功率进行综合判别，设备持续过载时稳控系统动作次数不宜超过三次。2.11.6 稳控装置应能针对CT二次回路“拖尾”现象，设计合理的滤波算法和防误判据，确保稳控装置在CT暂态和饱和情况下，不发生误动和拒动。2.12 稳控装置的通信要求2.12.1 稳控装置间通信宜采用光纤通道。a) 不同厂站的稳控装置之间交换信息应采用全双工高速2048kbit/s数字通道接口。接口标准符合CCITT.G703接口要求；b) 具有通道保护的光纤通道（即在一路光纤通道损坏后可自动切换到另一光纤通道），应保证通道切换时间小于50ms，且在此切换期间稳控装置不应出现异常或误动。2.12.2 站间通信方式宜采用数字报文的形式传递运行信息及控制命令。2.12.3 在通信通道中断、切换、退出、异常期间，稳控系统（稳控装置）不应误动。2.12.4 稳控装置与厂站监控系统或调度端稳控管理系统间的通信传输规约应符合DL/T667-1999（IEC60870-5-103）；与调度端稳控管理系统接口方式优先采用调度数据网通道，也可采用2M或64K光纤通道转以太网接口方式。稳控装置与监控系统之间的通讯模式应同时具备稳控装置定期向监控系统发送数据、及监控系统向各稳控装置召唤数据的要求。2.13 稳控装置可靠性要求2.13.1 稳控装置通讯软硬件应具备四种以上不同原理的校验，确保错误报文通过校验的概率小于10-6。2.13.2 稳控装置应采取高可靠性的校验方式，使传送故障信息、动作命令的报文误码通过校验的概率小于通道设备的误码率（如光纤通道为10-9 ），且不得高于10-8。2.13.3 稳控系统软硬件设计和制造时应尽量减少通过通道传送故障信息。2.13.4 对引入的开关量信号应采用必要的防抖措施。2.13.5 稳控装置应可采用小键盘或PC机进行定值整定，装置应设置定值整定范围，超出时告警。2.13.6 稳控装置应具备允许修改定值的安全校验，以防止误改定值；稳控装置正确输入定值后，在下次修改前应确保稳控装置定值保持不变。2.13.7 当稳控装置需要执行其它厂站远方命令时，应对远方命令进行控制量有效范围确认，必要时辅以就地或其它站信息作防误判据。原则上远方命令必须至少连续确认3帧正确命令。2.13.8 当稳控装置需要向其它厂站发送远方命令时，至少持续发送100ms，以确保接收侧稳控装置能可靠接收到命令。2.13.9 为防止输入回路及采样回路出错，软件需用输入量的物理含义校核输入量的正误，防止稳控装置误动。2.13.10 稳控装置死机后具备自动复归功能。2.13.11 稳控装置应具备完善的在线自检功能，包括硬件损坏、功能失效和二次回路异常、通道异常等。当任一元件（出口继电器可除外）损坏后，能及时发现异常状态，发出告警指示，并根据异常对稳控装置功能的影响分析做出处理，闭锁受影响的稳控装置功能输出（含通道发出的动作命令）。2.13.12 稳控装置严重异常闭锁及报警CT、PT断线、直流电源消失等严重影响稳控装置功能的异常发生后，稳控装置应有防止误动作的措施并闭锁相关功能，异常期间稳控装置面板上的异常闭锁信号灯保持，异常消失后自动熄灭，并自动解除闭锁（直流电源消失除外），同时稳控装置应留有相应记录并自动打印异常报告。2.14 数据记录要求2.14.1 稳控装置的故障录波记录格式应符合IEC60255-24-2001的规定。2.14.2 稳控装置在动作结束后，应确保动作过程中设置的标志可靠清除，需要记录的信息应保留在另外的记录区。2.14.3 稳控装置异常报告应说明异常类型、异常开始时间、异常消失时间、损坏元件及所在部位（至少应能将故障定位至插件、板卡或某一具体通道）。直流电源消失等无法给出详细事件记录的异常,应给出接点信号至监控系统。2.14.4 稳控装置应具有就地和远方信息变位记录和自动打印功能，稳控装置应能可靠记录一帧或多帧的远方变位信息。2.14.5 稳控装置应具备故障判别记录及自动打印功能。2.14.6 稳控装置应具备动作数据记录（录波）功能a) 单次记录应能连续记录从本次动作启动前200ms开始到整组复归完成之间稳控装置的详细信息。b) 至少能存储20次动作数据记录，录波频率不应低于100Hz。c) 要求能通过USB口或串口调取录波数据。d) 动作数据记录应至少包含稳控装置在上述记录持续时间内输入电气量（电压、电流、功率、频率等）、开关量、本地判断的故障及类型、稳控装置内部关键数字继电器的动作情况、计算控制量、实际控制量和控制对象、通道接收或发送的系统方式、故障信息、动作命令。e) 稳控装置启动和动作前后200ms的数据记录，采样频率不应低于200Hz。f) 动作数据记录中的变量名称应与软硬件框图等技术资料中名称一致。g) 稳控装置事件记录要求具有掉电保持功能。h) 稳控装置应具有离线软件供分析、打印动作数据记录，离线分析时可将电流、电压、功率等电气量的数据记录用波形表示，远方命令、出口跳闸、内部数字继电器动作情况等二进制信息用方波图表示。2.15 策略表测试软件稳控装置应配有良好的策略表测试软件，并至少具备以下功能：a) 人为设定系统运行方式；b) 人为设定本站策略表测试用的电气量；c) 故障类型设定；d) 人工启动装置动作记录；e) 通信防误校验设定；f) 准确记录动作时序。2.16 稳控装置外回路设计要求2.16.1 电源回路a) 双套配置的稳控装置及其对应的通信接口设备均宜采用完全独立的两组直流电源；b) 稳控装置及其对应的通信接口设备不宜采用两组电源在屏上进行切换的模式；c) 稳控装置通信接口设备应与其连接的通信设备采用同一路通信电源，避免同一通道上不同直流电源混用。2.16.2 模拟量回路a) 两套稳控装置应取自不同的PT回路和CT回路；b) 稳控装置交流电压、交流电流宜取用PT或CT的保护级绕组；c) 交流电压回路在接入屏柜后需经过空气开关再接入稳控装置；d) 稳控装置和继电保护、录波装置共用CT绕组时，应保证绕组负载不超过其额定容量。e) 应尽量避免稳控装置电流回路串接在差动保护回路上。2.17 通道录波装置2.17.1 供货商对重要的通信通道应提供独立的通道录波装置，用于记录稳控装置的通信接口设备与通信系统设备之间的收信、发信报文。报文记录时间要求等同于对稳控装置动作数据记录的要求。2.17.2 录波装置对记录的报文不加任何校验。2.17.3 录波装置可由稳控装置动作接点启动录波，或检测到指定通道收信、发信报文指定位有变位时启动录波。2.17.4 通道录波能连续记录启动前200ms到整组复归完成之间的报文。2.17.5 供货商所提供的录波装置及其接口设备不得因任何原因影响稳控装置的正常收发信。2.18 供货商提供的图纸资料要求供货商应向业主提供正式的详细图纸资料，至少应包括：a) 稳控装置内部的硬件回路图以及修改历史记录（见附件1：硬件回路图样本）；b) 软件框图、软件版本号、修改日期以及修改历史记录（见附件2：软件逻辑框图样本，附件3：软件流程框图样本）；c) 通讯硬软件实现框图，包括通讯硬件结构和软件流程图，说明所用的通信协议、帧格式、校验方法等；d) 技术说明书和使用操作说明书：（1）技术说明书主要写明稳控装置的技术特点、硬件结构、关键技术指标、软件框架、计算方法、动作时序图等，让使用者全面掌握稳控装置的技术特性；（2）操作说明书重在指导运行维护人员掌握定值输入更改、打印报告、监视稳控装置状态、调取稳控装置记录、解除闭锁等工作的具体操作步骤和方法、设备故障及异常处理方法；e) 定值清单和整定说明：定值说明主要阐述每项定值的含义，整定范围、步长；整定说明重点阐明有关定值的整定依据、计算方法、参考定值等，定值清单必须与现场装置保持一致；f) 稳控装置试验大纲：试验大纲应说明稳控装置检验的内容、周期、方法等，指导稳控装置维护工作。3 其他3.1 稳控系统（或稳控装置）的试验、检验参照电力系统安全稳定控制系统检验规范、南方电网安全自动装置检验规范执行。3.2 稳控装置的标志、包装、运输、贮存应符合电力系统安全稳定控制系统通用技术条件的要求。附录A（资料性附录） 图纸样本附图A1 硬件回路图样本附图A2 软件逻辑框图样本附图A3 软件流程框图样本