華東電力調度新大樓繼電保護機房建設方案

徐 磊

(華東電力設計院，上海 200063)

華東電力調度新大樓繼電保護機房建設方案

徐 磊

(華東電力設計院，上海 200063)

繼電保護專業是電網調度控制中心的重要組成，通過在華東電力調度新大樓內建設繼電保護機房，力求為調度控制中心繼電保護專業的運行和研究搭建一個技術平臺，解決實際運行中產生的問題，更好地服務于調度生產和電網安全。本文對繼電保護機房的建設方案進行了全面的介紹，內容涉及機房基礎設施、機房設備配置和試驗方案搭建等，為調度控制中心類似繼電保護專業機房的建設提供了設計方案的參考和借鑒。

繼電保護；機房；試驗方案。

1 項目概況

繼電保護專業是國家電網華東調度控制分中心生產運行的重要組成部分，為了適應電網新技術的發展，實現對電網繼電保護運行設備更加科學有序地管理，對系統故障實現更細致準確的分析和模擬，使繼電保護的運行管理水平有更大的提高，同時隨著電網繼電保護的相關技術的發展，為適應智能電網發展對繼電保護技術提出的新的要求，幫助繼電保護專業人員熟悉入網保護設備，對入網保護設備實施準確的保護邏輯和整定值校驗，為此在華東電力調度新大樓開展了繼電保護機房的項目建設，機房隨華東電力調度新大樓同步建設，并于2013年5月正式建成。

本文從華東電力調度新大樓繼電保護機房基礎設施環境、機房繼電保護設備配置、繼電保護設備功能試驗實現方案等方面全面介紹機房的建設方案，為同類型的調度大樓繼電保護機房建設提供參考。

2 機房基礎設施及環境

華東電力調度大樓電力調度中心繼電保護機房位于大樓的五層，位于調度中心辦公室隔壁，面積110 m2，機房按照調度大樓機房工藝要求建設，相關環境及工藝要求參照電子設備及信息系統機房建設的相關標準和技術規范，涉及范圍包括：地面及凈空要求、環境要求、照明要求、空調系統、接地系統、消防報警系統及布線系統。

標準繼電保護屏柜高度一般為2260 mm,考慮到架空活動地板及空氣流通，保護機房凈空高度設計為3.1 m，不同于變電站電纜夾層的敷設方式，機房采用架空活動地板用于電纜敷設，地板采用防靜電處理，機房地板承重滿足保護機柜重量的要求。

保護機房溫、濕度，防塵，防靜電，照明，消防等要求按照電子設備機房的規范要求設計，機房采用大樓整體空調系統以實現溫、濕度的控制，消防系統采用煙火報警，氣體滅火的方式。

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

保護機柜間有控制電纜、光纜、數據網線的聯系，同時與大樓自動化系統、通信系統、供配電系統也有纜線的聯系，為了便于施工布線及檢修，根據相關規程，機房布置抗靜電活動地板，并在活動地板下設置走線槽，進行各種線纜的敷設，總體上強電、弱電的走線槽應分開布置，并設置一定的間距，且盡量避免交叉，地板架高度應滿足地板下敷設電纜的空間要求，并保留一定的裕度，地板下強電走線槽位于屏柜后下方，敷設市電、UPS、直流電源及接地線纜等，弱電走線槽位于屏柜前下方，敷設光纜、數據線、網線等。

3 機房設備配置及技術要求

為了實現繼電保護機房的保護設備相關培訓、系統功能驗證、保護通道測試以及保護及故障信息管理系統維護等的功能定位，機房建設包含了保護及相關輔助設備的配置，繼電保護的類型選擇主要選取近年來在華東電網500 kV電壓等級中廣泛采用的保護設備，同時配備了保證繼電保護設備工作運轉的輔助設備。基于現有機房的場所面積，同時為了容納華東電網運行的主流保護設備，保護設備的安裝組屏方式進行了的設計和優化，組屏方式也兼顧了方便對保護設備進行功能性試驗的實現。

3.1 線路保護

線路保護選用目前常用的分相電流差動保護，包含完整的后備保護功能，保護裝置具備雙光口，可分別組織專用光纖通道和復用2 Mbit/s光傳輸設備通道，每套分相電流差動保護按一取一配置遠方跳閘就地判別裝置，保護裝置具有2個MMS光網口，可以實現保護設備與故障信息管理系統的信息通信。

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

各線路保護裝置配置用于復用2 Mbit/s光傳輸設備通道的光電接口裝置，共8套光電接口裝置安裝于1面線路保護通信接口屏。

3.2 斷路器保護

斷路器保護選用1 1/2斷路器主接線方式的保護型式，包含重合閘功能和失靈保護功能，保護裝置具有2個MMS光網口，可以實現保護設備與故障信息管理系統的信息通信。

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

3.3 變壓器保護

變壓器保護選用500 kV變壓器的主保護，包含差動保護及后備保護功能。

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

3.4 母線保護

母線保護選用1 1/2斷路器主接線方式的母線保護型式，包含母線差動保護功能。

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

3.5 故障錄波器

配置故障錄波器供線路保護、斷路器保護、主變保護、母線保護等事件記錄，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路開關量配置，分別安裝于兩面屏內。

3.6 智能化保護

為適應智能化變電站的建設發展，機房內選配了部分智能化保護設備，包括智能化線路保護和智能化斷路器保護，其中2套智能化線路保護PCS－931GMM和常規互感器采樣合并單元安裝于1面屏內，1套智能化斷路器保護PCS－921－ETB和常規互感器采樣合并單元、智能終端及網絡交換機安裝于1面屏內，同時配置1套網絡報文與暫態故障記錄分析裝置，作為智能化保護的數據記錄單元，用于信號采集分析，以及SV、GOOSE及MMS報文的采集，智能化保護、智能終端、合并單元以及數據記錄單元通過交換機組網。

3.7 配套通信、網絡設備

機房內配置了1套光端機及用于復用2M接口數據線連接的數字配線架，保護機房至大樓通信機房及自動化機房均敷設了光纜，光纜進入機房后引入光纖配線架，繼電保護故障信息系統主站服務器布置于自動化機房，通過網線連接至保護機房網絡交換機實現繼電保護故障信息系統工作站的延伸應用，另外保護機房也布置了調度控制、調度管理專網的信息點位，光端機、數字配線架、光配架及網絡交換機安裝于通信及網絡設備屏柜內。

3.8 配套電源設備

根據保護機房內設備供電的需求，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系統及通信電源系統分別提供2路進線，經分配屏分路開關提供相關設備供電，UPS電源提供故障錄波器管理單元、繼電保護故障信息系統工作站等供電，通信－48 V電源提供光端機、線路保護的2 M光電接口裝置等供電，交直流配電屏由大樓提供1路三相交流進線，并配置了高頻開關電源，通過整流模塊轉換為110 V直流為所有保護裝置供電。

4 機房試驗系統搭建及功能性試驗方案

此次保護機房建設通過對上述機房內配置的保護設備有機的搭配組合及回路設計，構建出與實際保護配合回路相類似的運行工況，從而使各類型保護設備的功能性試驗能很方便的開展，在方案設計中充分利用機房現有的空間條件，構造出盡可能多的試驗方案。

4.1 保護設備的功能性試驗方案

機房內保護設備的選型基本覆蓋了華東電網500 kV電壓等級常用的各種類型的保護，為模擬電網中最普遍的1 1/2斷路器主接線的保護配置，將3套斷路器保護裝置組在1面柜中，模擬一個完整串內的3只斷路器，4套線路保護和2套主變壓器保護分別配對，構成類似線路－變壓器串的保護配置，2套母線保護則模擬1 1/2斷路器主接線兩組母線的母線保護，這樣基本形成完整的1 1/2斷路器主接線的保護配置框架，而且不同型號的保護設備都能相互配合進行試驗。

(1)線路保護與斷路器保護

每套線路保護與斷路器保護柜中定義為邊斷路器保護和中間斷路器保護的2套裝置進行回路配合接線，回路包括線路保護對邊斷路器保護的失靈起動、重合閘閉鎖及失靈起動遠方跳閘，遠跳裝置對邊斷路器保護的失靈起動、重合閘閉鎖，線路保護和中斷路器保護也有同樣的回路配合。

(2)主變壓器保護與斷路器保護

每套主變壓器保護與斷路器保護柜中定義為邊斷路器保護和中間斷路器保護的2套裝置進行回路配合接線，回路包括主變壓器保護對邊斷路器保護的失靈起動、重合閘閉鎖及失靈起動聯跳主變保護出口，主變壓器保護和中斷路器保護也有同樣的回路配合。

(3)母線保護與斷路器保護

2套母線保護分別與斷路器保護柜中定義為邊斷路器保護的2套裝置進行回路配合接線，回路包括母線保護對邊斷路器保護的失靈起動、重合閘閉鎖及失靈保護動作聯跳母線保護出口。

保護配合試驗方案框圖參見圖1。

4.2 線路光纖縱差保護的通道試驗方案

機房內配置的光通信設備為線路光纖縱差保護提供了多種方式的通道試驗方案：

(1)專用光纖通道方式

每面線路保護屏將2套同型號的光纖縱差保護組在同一面屏內，直接將2套線路保護裝置用尾纖在屏內對接即可進行通道測試對調。

(2)復用2M光纖通道方式

將同型號的線路保護裝置用尾纖接至配套的2M光電轉換接口裝置，再將2M光電接口裝置之間用2M同軸電纜數據線對接即可進行通道測試對調。

(3)通過光傳輸設備的通道試驗

將線路保護裝置用尾纖接至配套的2 M光電轉換接口裝置，光電接口裝置經轉換后通過2 M電口接入機房內配置的光端機，經通信網管通道組織可以與華東電網變電站內的復用光傳輸設備的光纖差動保護裝置實現通道測試對調，可以模擬進行諸如光纖迂回通道時延、信號衰耗對傳輸光纖差動保護信號所產生影響的測試研究等。

保護通道試驗方案框圖參見圖2。

圖1 保護設備功能性試驗框圖

圖2 線路光纖縱差保護通道試驗框圖

4.3 故障錄波器的試驗方案

機房配置的各種保護裝置的錄波信號均同時接入3臺故障錄波器的輸入端，當同一保護裝置動作后輸出錄波信號同時觸發3臺故障錄波器起動錄波，通過這種方式可以對各故障錄波器的錄波精度、靈敏度、錄波效果等進行對比測試。

4.4 智能化保護的試驗方案

機房內配置的智能化線路保護、斷路器保護、合并單元、智能終端均通過交換機組網連接，同時配置網絡報文與暫態故障記錄分析裝置，可對智能化保護、合并單元、智能終端進行SV、GOOSE及MMS報文分析測試等試驗。

智能化保護試驗方案參見圖3。

圖3 智能化保護功能性試驗框圖

4.5 保護的試驗信號源

機房內保護裝置的試驗用交流電流、交流電壓信號利用繼電保護測試儀產生，為方便試驗時的接線，已將相同類型保護裝置的電流、電壓回路利用控制電纜串聯或并聯固定連接好，試驗時只需通過屏后試驗端子短接或空開投退來控制所需連接接入的試驗保護裝置的交流電流、交流電壓回路。

上述各試驗方案的回路配合接線均通過控制電纜、光纖、數據線固定連接，試驗時只要裝置上電即可進行回路配合試驗。

5 方案總結

本文介紹的華東電力調度新大樓繼電保護機房的建設方案，因地制宜，最大限度地利用了現有機房的場地條件，并充分利用了大樓建設時各相關通信、自動化系統在機房的延伸，通過保護裝置靈活合理的配置，構造出多種保護及配套設備的試驗方案，為在調度大樓內進行繼電保護機房建設提供了有益的借鑒和參考。

[1]中國電力工程顧問集團公司華東電力設計院．華東電力調度大樓繼電保護機房項目工程初步設計[Z]．上海：中國電力工程顧問集團公司華東電力設計院，2011．

[2]華東電網有限公司．華東電網500 kV繼電保護應用技術原則[Z]．上海：華東電網有限公司，2008．

[3]GB/T 14285—2006，繼電保護和安全自動裝置技術規程[S]．

[4]GB 50174—2008，電子信息系統機房設計規范[S]．

[5]DL/T 364—2010，光纖通道傳輸保護信息通用技術條件[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，主要從事電力系統繼電保護的設計和研究。