徐 磊

(華東電力設(shè)計(jì)院，上海 200063)

華東電力調(diào)度新大樓繼電保護(hù)機(jī)房建設(shè)方案

徐 磊

(華東電力設(shè)計(jì)院，上海 200063)

繼電保護(hù)專業(yè)是電網(wǎng)調(diào)度控制中心的重要組成，通過在華東電力調(diào)度新大樓內(nèi)建設(shè)繼電保護(hù)機(jī)房，力求為調(diào)度控制中心繼電保護(hù)專業(yè)的運(yùn)行和研究搭建一個(gè)技術(shù)平臺，解決實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)生的問題，更好地服務(wù)于調(diào)度生產(chǎn)和電網(wǎng)安全。本文對繼電保護(hù)機(jī)房的建設(shè)方案進(jìn)行了全面的介紹，內(nèi)容涉及機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施、機(jī)房設(shè)備配置和試驗(yàn)方案搭建等，為調(diào)度控制中心類似繼電保護(hù)專業(yè)機(jī)房的建設(shè)提供了設(shè)計(jì)方案的參考和借鑒。

繼電保護(hù)；機(jī)房；試驗(yàn)方案。

1 項(xiàng)目概況

繼電保護(hù)專業(yè)是國家電網(wǎng)華東調(diào)度控制分中心生產(chǎn)運(yùn)行的重要組成部分，為了適應(yīng)電網(wǎng)新技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行設(shè)備更加科學(xué)有序地管理，對系統(tǒng)故障實(shí)現(xiàn)更細(xì)致準(zhǔn)確的分析和模擬，使繼電保護(hù)的運(yùn)行管理水平有更大的提高，同時(shí)隨著電網(wǎng)繼電保護(hù)的相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，為適應(yīng)智能電網(wǎng)發(fā)展對繼電保護(hù)技術(shù)提出的新的要求，幫助繼電保護(hù)專業(yè)人員熟悉入網(wǎng)保護(hù)設(shè)備，對入網(wǎng)保護(hù)設(shè)備實(shí)施準(zhǔn)確的保護(hù)邏輯和整定值校驗(yàn)，為此在華東電力調(diào)度新大樓開展了繼電保護(hù)機(jī)房的項(xiàng)目建設(shè)，機(jī)房隨華東電力調(diào)度新大樓同步建設(shè)，并于2013年5月正式建成。

本文從華東電力調(diào)度新大樓繼電保護(hù)機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境、機(jī)房繼電保護(hù)設(shè)備配置、繼電保護(hù)設(shè)備功能試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)方案等方面全面介紹機(jī)房的建設(shè)方案，為同類型的調(diào)度大樓繼電保護(hù)機(jī)房建設(shè)提供參考。

2 機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施及環(huán)境

華東電力調(diào)度大樓電力調(diào)度中心繼電保護(hù)機(jī)房位于大樓的五層，位于調(diào)度中心辦公室隔壁，面積110 m2，機(jī)房按照調(diào)度大樓機(jī)房工藝要求建設(shè)，相關(guān)環(huán)境及工藝要求參照電子設(shè)備及信息系統(tǒng)機(jī)房建設(shè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，涉及范圍包括：地面及凈空要求、環(huán)境要求、照明要求、空調(diào)系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)及布線系統(tǒng)。

標(biāo)準(zhǔn)繼電保護(hù)屏柜高度一般為2260 mm,考慮到架空活動(dòng)地板及空氣流通，保護(hù)機(jī)房凈空高度設(shè)計(jì)為3.1 m，不同于變電站電纜夾層的敷設(shè)方式，機(jī)房采用架空活動(dòng)地板用于電纜敷設(shè)，地板采用防靜電處理，機(jī)房地板承重滿足保護(hù)機(jī)柜重量的要求。

保護(hù)機(jī)房溫、濕度，防塵，防靜電，照明，消防等要求按照電子設(shè)備機(jī)房的規(guī)范要求設(shè)計(jì)，機(jī)房采用大樓整體空調(diào)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)溫、濕度的控制，消防系統(tǒng)采用煙火報(bào)警，氣體滅火的方式。

電氣、電子設(shè)備等在正常或故障狀態(tài)下，其金屬外殼可能會(huì)帶電，對人與物產(chǎn)生電擊的危險(xiǎn)，因此電氣、電子設(shè)備外殼必須接地，繼電保護(hù)機(jī)房按綜合接地考慮，接地極利用新大樓電纜豎井內(nèi)的共同接地體，接地極通過銅纜與繼電保護(hù)機(jī)房的接地環(huán)母銅排可靠相連，繼電保護(hù)機(jī)房的四周配置銅排環(huán)形接地母線，環(huán)形接地母線通過專用接地體與接地極可靠相連，保護(hù)機(jī)柜通過保護(hù)接地線就近接入至環(huán)形接地母線，參照變電站保護(hù)屏柜的接地要求，環(huán)形接地母線采用截面不小于100 mm2銅排，各設(shè)備或機(jī)柜的接地線采用截面不小于25 mm2的銅纜。

保護(hù)機(jī)柜間有控制電纜、光纜、數(shù)據(jù)網(wǎng)線的聯(lián)系，同時(shí)與大樓自動(dòng)化系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)也有纜線的聯(lián)系，為了便于施工布線及檢修，根據(jù)相關(guān)規(guī)程，機(jī)房布置抗靜電活動(dòng)地板，并在活動(dòng)地板下設(shè)置走線槽，進(jìn)行各種線纜的敷設(shè)，總體上強(qiáng)電、弱電的走線槽應(yīng)分開布置，并設(shè)置一定的間距，且盡量避免交叉，地板架高度應(yīng)滿足地板下敷設(shè)電纜的空間要求，并保留一定的裕度，地板下強(qiáng)電走線槽位于屏柜后下方，敷設(shè)市電、UPS、直流電源及接地線纜等，弱電走線槽位于屏柜前下方，敷設(shè)光纜、數(shù)據(jù)線、網(wǎng)線等。

3 機(jī)房設(shè)備配置及技術(shù)要求

為了實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)機(jī)房的保護(hù)設(shè)備相關(guān)培訓(xùn)、系統(tǒng)功能驗(yàn)證、保護(hù)通道測試以及保護(hù)及故障信息管理系統(tǒng)維護(hù)等的功能定位，機(jī)房建設(shè)包含了保護(hù)及相關(guān)輔助設(shè)備的配置，繼電保護(hù)的類型選擇主要選取近年來在華東電網(wǎng)500 kV電壓等級中廣泛采用的保護(hù)設(shè)備，同時(shí)配備了保證繼電保護(hù)設(shè)備工作運(yùn)轉(zhuǎn)的輔助設(shè)備。基于現(xiàn)有機(jī)房的場所面積，同時(shí)為了容納華東電網(wǎng)運(yùn)行的主流保護(hù)設(shè)備，保護(hù)設(shè)備的安裝組屏方式進(jìn)行了的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，組屏方式也兼顧了方便對保護(hù)設(shè)備進(jìn)行功能性試驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)。

3.1 線路保護(hù)

線路保護(hù)選用目前常用的分相電流差動(dòng)保護(hù)，包含完整的后備保護(hù)功能，保護(hù)裝置具備雙光口，可分別組織專用光纖通道和復(fù)用2 Mbit/s光傳輸設(shè)備通道，每套分相電流差動(dòng)保護(hù)按一取一配置遠(yuǎn)方跳閘就地判別裝置，保護(hù)裝置具有2個(gè)MMS光網(wǎng)口，可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備與故障信息管理系統(tǒng)的信息通信。

線路保護(hù)類型包括：PCS－931、CSC－103A、WXH－803A、PSL603UW線路保護(hù)裝置，每兩套線路保護(hù)裝置與配套遠(yuǎn)方跳閘就地判別裝置同組一面屏，四種類型線路保護(hù)共安裝4面屏，將2套線路保護(hù)裝置安裝于1面屏，可方便實(shí)現(xiàn)同一類型線路保護(hù)裝置之間的光纖通道對調(diào)試驗(yàn)。

各線路保護(hù)裝置配置用于復(fù)用2 Mbit/s光傳輸設(shè)備通道的光電接口裝置，共8套光電接口裝置安裝于1面線路保護(hù)通信接口屏。

3.2 斷路器保護(hù)

斷路器保護(hù)選用1 1/2斷路器主接線方式的保護(hù)型式，包含重合閘功能和失靈保護(hù)功能，保護(hù)裝置具有2個(gè)MMS光網(wǎng)口，可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備與故障信息管理系統(tǒng)的信息通信。

斷路器保護(hù)類型包括：PCS－921、PSL632U、CSC－121A斷路器保護(hù)裝置，三套斷路器保護(hù)裝置組在一面屏，在功能試驗(yàn)中，3套斷路器保護(hù)可模擬對應(yīng)1 1/2斷路器主接線方式中一個(gè)完整串的3只斷路器的保護(hù)。

3.3 變壓器保護(hù)

變壓器保護(hù)選用500 kV變壓器的主保護(hù)，包含差動(dòng)保護(hù)及后備保護(hù)功能。

變壓器保護(hù)類型包括：PCS－978、PST1200U變壓器保護(hù)裝置，兩套變壓器保護(hù)裝置組在一面屏。

3.4 母線保護(hù)

母線保護(hù)選用1 1/2斷路器主接線方式的母線保護(hù)型式，包含母線差動(dòng)保護(hù)功能。

母線保護(hù)類型包括：PCS－915、BP－2C母線保護(hù)裝置，兩套母線保護(hù)裝置組在一面屏。

3.5 故障錄波器

配置故障錄波器供線路保護(hù)、斷路器保護(hù)、主變保護(hù)、母線保護(hù)等事件記錄，共配置3套故障錄波裝置，包括：銀山故障錄波器、天正明日故障錄波器和中元華電故障錄波器，每臺錄波器容量均按64路模擬量和128路開關(guān)量配置，分別安裝于兩面屏內(nèi)。

3.6 智能化保護(hù)

為適應(yīng)智能化變電站的建設(shè)發(fā)展，機(jī)房內(nèi)選配了部分智能化保護(hù)設(shè)備，包括智能化線路保護(hù)和智能化斷路器保護(hù)，其中2套智能化線路保護(hù)PCS－931GMM和常規(guī)互感器采樣合并單元安裝于1面屏內(nèi)，1套智能化斷路器保護(hù)PCS－921－ETB和常規(guī)互感器采樣合并單元、智能終端及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)安裝于1面屏內(nèi)，同時(shí)配置1套網(wǎng)絡(luò)報(bào)文與暫態(tài)故障記錄分析裝置，作為智能化保護(hù)的數(shù)據(jù)記錄單元，用于信號采集分析，以及SV、GOOSE及MMS報(bào)文的采集，智能化保護(hù)、智能終端、合并單元以及數(shù)據(jù)記錄單元通過交換機(jī)組網(wǎng)。

3.7 配套通信、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

機(jī)房內(nèi)配置了1套光端機(jī)及用于復(fù)用2M接口數(shù)據(jù)線連接的數(shù)字配線架，保護(hù)機(jī)房至大樓通信機(jī)房及自動(dòng)化機(jī)房均敷設(shè)了光纜，光纜進(jìn)入機(jī)房后引入光纖配線架，繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)主站服務(wù)器布置于自動(dòng)化機(jī)房，通過網(wǎng)線連接至保護(hù)機(jī)房網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)工作站的延伸應(yīng)用，另外保護(hù)機(jī)房也布置了調(diào)度控制、調(diào)度管理專網(wǎng)的信息點(diǎn)位，光端機(jī)、數(shù)字配線架、光配架及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)安裝于通信及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屏柜內(nèi)。

3.8 配套電源設(shè)備

根據(jù)保護(hù)機(jī)房內(nèi)設(shè)備供電的需求，配置了UPS配電屏、通信－48 V直流配電屏以及交直流配電屏，其中UPS配電屏、通信－48 V直流配電屏由大樓UPS系統(tǒng)及通信電源系統(tǒng)分別提供2路進(jìn)線，經(jīng)分配屏分路開關(guān)提供相關(guān)設(shè)備供電，UPS電源提供故障錄波器管理單元、繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)工作站等供電，通信－48 V電源提供光端機(jī)、線路保護(hù)的2 M光電接口裝置等供電，交直流配電屏由大樓提供1路三相交流進(jìn)線，并配置了高頻開關(guān)電源，通過整流模塊轉(zhuǎn)換為110 V直流為所有保護(hù)裝置供電。

4 機(jī)房試驗(yàn)系統(tǒng)搭建及功能性試驗(yàn)方案

此次保護(hù)機(jī)房建設(shè)通過對上述機(jī)房內(nèi)配置的保護(hù)設(shè)備有機(jī)的搭配組合及回路設(shè)計(jì)，構(gòu)建出與實(shí)際保護(hù)配合回路相類似的運(yùn)行工況，從而使各類型保護(hù)設(shè)備的功能性試驗(yàn)?zāi)芎芊奖愕拈_展，在方案設(shè)計(jì)中充分利用機(jī)房現(xiàn)有的空間條件，構(gòu)造出盡可能多的試驗(yàn)方案。

4.1 保護(hù)設(shè)備的功能性試驗(yàn)方案

機(jī)房內(nèi)保護(hù)設(shè)備的選型基本覆蓋了華東電網(wǎng)500 kV電壓等級常用的各種類型的保護(hù)，為模擬電網(wǎng)中最普遍的1 1/2斷路器主接線的保護(hù)配置，將3套斷路器保護(hù)裝置組在1面柜中，模擬一個(gè)完整串內(nèi)的3只斷路器，4套線路保護(hù)和2套主變壓器保護(hù)分別配對，構(gòu)成類似線路－變壓器串的保護(hù)配置，2套母線保護(hù)則模擬1 1/2斷路器主接線兩組母線的母線保護(hù)，這樣基本形成完整的1 1/2斷路器主接線的保護(hù)配置框架，而且不同型號的保護(hù)設(shè)備都能相互配合進(jìn)行試驗(yàn)。

(1)線路保護(hù)與斷路器保護(hù)

每套線路保護(hù)與斷路器保護(hù)柜中定義為邊斷路器保護(hù)和中間斷路器保護(hù)的2套裝置進(jìn)行回路配合接線，回路包括線路保護(hù)對邊斷路器保護(hù)的失靈起動(dòng)、重合閘閉鎖及失靈起動(dòng)遠(yuǎn)方跳閘，遠(yuǎn)跳裝置對邊斷路器保護(hù)的失靈起動(dòng)、重合閘閉鎖，線路保護(hù)和中斷路器保護(hù)也有同樣的回路配合。

(2)主變壓器保護(hù)與斷路器保護(hù)

每套主變壓器保護(hù)與斷路器保護(hù)柜中定義為邊斷路器保護(hù)和中間斷路器保護(hù)的2套裝置進(jìn)行回路配合接線，回路包括主變壓器保護(hù)對邊斷路器保護(hù)的失靈起動(dòng)、重合閘閉鎖及失靈起動(dòng)聯(lián)跳主變保護(hù)出口，主變壓器保護(hù)和中斷路器保護(hù)也有同樣的回路配合。

(3)母線保護(hù)與斷路器保護(hù)

2套母線保護(hù)分別與斷路器保護(hù)柜中定義為邊斷路器保護(hù)的2套裝置進(jìn)行回路配合接線，回路包括母線保護(hù)對邊斷路器保護(hù)的失靈起動(dòng)、重合閘閉鎖及失靈保護(hù)動(dòng)作聯(lián)跳母線保護(hù)出口。

保護(hù)配合試驗(yàn)方案框圖參見圖1。

4.2 線路光纖縱差保護(hù)的通道試驗(yàn)方案

機(jī)房內(nèi)配置的光通信設(shè)備為線路光纖縱差保護(hù)提供了多種方式的通道試驗(yàn)方案：

(1)專用光纖通道方式

每面線路保護(hù)屏將2套同型號的光纖縱差保護(hù)組在同一面屏內(nèi)，直接將2套線路保護(hù)裝置用尾纖在屏內(nèi)對接即可進(jìn)行通道測試對調(diào)。

(2)復(fù)用2M光纖通道方式

將同型號的線路保護(hù)裝置用尾纖接至配套的2M光電轉(zhuǎn)換接口裝置，再將2M光電接口裝置之間用2M同軸電纜數(shù)據(jù)線對接即可進(jìn)行通道測試對調(diào)。

(3)通過光傳輸設(shè)備的通道試驗(yàn)

將線路保護(hù)裝置用尾纖接至配套的2 M光電轉(zhuǎn)換接口裝置，光電接口裝置經(jīng)轉(zhuǎn)換后通過2 M電口接入機(jī)房內(nèi)配置的光端機(jī)，經(jīng)通信網(wǎng)管通道組織可以與華東電網(wǎng)變電站內(nèi)的復(fù)用光傳輸設(shè)備的光纖差動(dòng)保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)通道測試對調(diào)，可以模擬進(jìn)行諸如光纖迂回通道時(shí)延、信號衰耗對傳輸光纖差動(dòng)保護(hù)信號所產(chǎn)生影響的測試研究等。

保護(hù)通道試驗(yàn)方案框圖參見圖2。

圖1 保護(hù)設(shè)備功能性試驗(yàn)框圖

圖2 線路光纖縱差保護(hù)通道試驗(yàn)框圖

4.3 故障錄波器的試驗(yàn)方案

機(jī)房配置的各種保護(hù)裝置的錄波信號均同時(shí)接入3臺故障錄波器的輸入端，當(dāng)同一保護(hù)裝置動(dòng)作后輸出錄波信號同時(shí)觸發(fā)3臺故障錄波器起動(dòng)錄波，通過這種方式可以對各故障錄波器的錄波精度、靈敏度、錄波效果等進(jìn)行對比測試。

4.4 智能化保護(hù)的試驗(yàn)方案

機(jī)房內(nèi)配置的智能化線路保護(hù)、斷路器保護(hù)、合并單元、智能終端均通過交換機(jī)組網(wǎng)連接，同時(shí)配置網(wǎng)絡(luò)報(bào)文與暫態(tài)故障記錄分析裝置，可對智能化保護(hù)、合并單元、智能終端進(jìn)行SV、GOOSE及MMS報(bào)文分析測試等試驗(yàn)。

智能化保護(hù)試驗(yàn)方案參見圖3。

圖3 智能化保護(hù)功能性試驗(yàn)框圖

4.5 保護(hù)的試驗(yàn)信號源

機(jī)房內(nèi)保護(hù)裝置的試驗(yàn)用交流電流、交流電壓信號利用繼電保護(hù)測試儀產(chǎn)生，為方便試驗(yàn)時(shí)的接線，已將相同類型保護(hù)裝置的電流、電壓回路利用控制電纜串聯(lián)或并聯(lián)固定連接好，試驗(yàn)時(shí)只需通過屏后試驗(yàn)端子短接或空開投退來控制所需連接接入的試驗(yàn)保護(hù)裝置的交流電流、交流電壓回路。

上述各試驗(yàn)方案的回路配合接線均通過控制電纜、光纖、數(shù)據(jù)線固定連接，試驗(yàn)時(shí)只要裝置上電即可進(jìn)行回路配合試驗(yàn)。

5 方案總結(jié)

本文介紹的華東電力調(diào)度新大樓繼電保護(hù)機(jī)房的建設(shè)方案，因地制宜，最大限度地利用了現(xiàn)有機(jī)房的場地條件，并充分利用了大樓建設(shè)時(shí)各相關(guān)通信、自動(dòng)化系統(tǒng)在機(jī)房的延伸，通過保護(hù)裝置靈活合理的配置，構(gòu)造出多種保護(hù)及配套設(shè)備的試驗(yàn)方案，為在調(diào)度大樓內(nèi)進(jìn)行繼電保護(hù)機(jī)房建設(shè)提供了有益的借鑒和參考。

[1]中國電力工程顧問集團(tuán)公司華東電力設(shè)計(jì)院．華東電力調(diào)度大樓繼電保護(hù)機(jī)房項(xiàng)目工程初步設(shè)計(jì)[Z]．上海：中國電力工程顧問集團(tuán)公司華東電力設(shè)計(jì)院，2011．

[2]華東電網(wǎng)有限公司．華東電網(wǎng)500 kV繼電保護(hù)應(yīng)用技術(shù)原則[Z]．上海：華東電網(wǎng)有限公司，2008．

[3]GB/T 14285—2006，繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程[S]．

[4]GB 50174—2008，電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[5]DL/T 364—2010，光纖通道傳輸保護(hù)信息通用技術(shù)條件[S]．

The Scheme of Relay Protection Room in New Power Dispatch BuildingEastern China

XYU Lei
(East China Electric Power Design Institute, Shanghai 200063, China)

Relay protection is one of the important parts of the Grid Dispatch and Control Center. With the constructing of new East China Power Dispatch Building, the Relay Protection Room is included in it. The function of Relay Protection Room is to be the technical platform for operation and research of relay protection in grid control center. In the room, the problem encountered in operation can be solved, and best service for grid operation and safety can be provided. This paper introduces the scheme of the Relay Protection Room, including the elementary environment and facility of room, relay protection equipment and various test schemes offered. The scheme can be helpful for constructing similar relay protection room in dispatch and control center.

relay protection; room; test scheme.

TM77

B

1671-9913(2017)04-0060-05

2015-11-11

徐磊(1969- )，男，安徽無為人，碩士，教授級高級工程師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和研究。