绿电供应链
赛尔电气
1 引言
智能电网是现代先进的传感测量、信息通信、计算机监控等技术与输配电基础设施高度集成的新型智能化电网。它通过发输配电环节和服务、监控、保护、优化调度、分布式电源(含储能装置)、智能用电设施等连接和互动,实现对用户的高质量服务和电网发展的安全、清洁、高效、经济的目标。
新能源和分布式发电形式的大量出现,柔性交直流输电设备的广泛应用,变电站二次系统的数字化及二次接线的网络化给传统的继电保护带来新挑战,而微电子技术、通信技术等的进步又为继电保护专业的发展创造了新的条件。在这种环境之下,继电保护相关标准也应与时俱进。
2 IEC继电保护标准框架
继电保护是一个传统专业。IEC TC 95量度继电器和保护装置标准化技术委员会负责制定相应的IEC标准。它成立于1992年,其前身为IEC SC 41B,曾在20世纪70、80年代组织制定了一部分功能标准;进入20世纪90年代以后,面对计算机和通信技术的飞速发展,IEC TC 95一时难以适应,无所作为,制定基础标准的工作组也因方方面面的原因纷纷解散。
在沉寂了近10年之后,2002年10月24日,IEC TC 95在北京召开了年度会议,酝酿成立特别工作组来规划继电保护功能标准框架。2004年7月23日特别工作组AHWG01正式成立。工作组分别在瑞士日内瓦、瑞典马尔默、日本东京、意大利罗马、法国巴黎等地连续召开工作会议,形成了工作组报告。报告内容包括功能性标准的内容、保护功能清单、标准文件的编排等方面的建议。在该份报告的建议下,2006年4月6日,IEC TC 95巴黎年度会议决定成立功能标准工作组MT4,要求MT4按照特别工作组的建议逐步展开一系列功能性标准的制订。
经过八年多的努力,IEC TC 95各个工作组的工作成效显著。其中,MT1完成了IEC 60050-447 电工术语 第447部分:量度继电器(对应国标GB/T 2900.17);MT2完成了IEC 60255-26量度继电器和保护装置 第26部分:电磁兼容要求(对应GB/T 14598.20);MT3完成了IEC 60255-1量度继电器和保护装置 第1部分:通用要求(对应GB/T 14598.2)、IEC 60255-27量度继电器和保护装置 第27部分:产品安全要求(对应GB/T 14598.27);MT4完成了IEC 60255-151电流保护、IEC 60255-127电压保护、IEC 60255-149热过负荷保护(对应国标GB/T 14598.15)、IEC 60255-121距离保护,正在制定IEC 60255-187差动保护功能标准;MT DLMT完成了IEC 60255-24电力系统用暂态数据交换通用格式(COMTRADE)(对应GB/T 22386);JWG 1正在制定IEC 60255-118同步相量测量标准(对应IEEE C37.118.1)。
IEC 60255-26电磁兼容要求,主要部分直接引用IEC 61000-4-xx 电磁兼容 试验和测量技术系列标准(对应GB/T 17626),取代了IEC 60255-11直流辅助激励量的中断与交流分量(纹波)(对应GB/T 8367)、IEC 60255-25 量度继电器和保护装置的电磁发射试验(对应GB/T 14598.16)、IEC 60255-22-1 1MHz脉冲群抗扰度试验(对应GB/T 14598.13)、IEC 60255-22-2 静电放电干扰试验(对应GB/T 14598.14)、IEC 60255-22-3 辐射电磁场干扰试验(对应GB/T 14598.9)、IEC 60255-22-4 快速瞬变干扰试验(对应GB/T 14598.10)、IEC 60255-22-5 浪涌抗扰度试验(对应GB/T 14598.18)、IEC 60255-22-7 工频抗扰度试验(对应GB/T 14598.19)、IEC 60255-22-8 工频磁场抗扰度试验。
IEC 60255-27产品安全要求涵盖并取代了IEC 60255-5电气继电器 第5部分:量度继电器和保护装置的绝缘配合要求和试验(对应GB/T 14598.3)。
根据规划,未来IEC TC95所负责的IEC 60255系列标准的标准体系为:
(1)基础标准IEC 60255-x,IEC 60255-xx
IEC 60255-1 通用要求
IEC 60255-21系列:IEC 60255-21-1 振动、IEC 60255-21-2 冲击和碰撞、IEC 60255-21-3 地震试验
IEC 60255-26 电磁兼容要求(对应GB/T 14598.20)
IEC 60255-27 产品安全要求(对应GB 14598.27)
IEC 60255-24 电力系统用暂态数据交换通用格式(COMTRADE)(对应GB/T 22386)(2)功能标准IEC 60255-1xx
IEC 60255-121 距离保护(对IEC 60255-16的修订)
IEC 60255-124 V/F保护(过激磁保护)
IEC 60255-125 同步和同期检测
IEC 60255-127 电压保护(对IEC 60255-3的修订)
IEC 60255-132 功率保护(对IEC 60255-12的修订)
IEC 60255-140 失磁保护
IEC 60255-149 热保护(对IEC 60255-8的修订)
IEC 60255-151 电流保护(对IEC 60255-3的修订)
IEC 60255-160 电压或电流不平衡保护
IEC 60255-167 方向电流保护
IEC 60255-178 振荡/失步保护
IEC 60255-179 重合闸
IEC 60255-181 频率保护
IEC 60255-185 远方保护
IEC 60255-187 差动保护(对IEC 60255-13的修订)
IEC 60255-118 同步相量测量
(3)应用指南IEC 60255-2xx
IEC 60255-200 发电机保护
IEC 60255-201 电动机保护
IEC 60255-202 变压器保护
IEC 60255-203 电抗器保护
IEC 60255-204 母线保护
IEC 60255-205 线路保护
IEC 60255-206 断路器失灵保护
(4)信息模型IEC 60255-3xx
(5)用例(Use case)IEC 60255-4xx
3 IEC继电保护标准对智能电网的适应性
为应对全球气候变化的同时保障能源供应安全,智能电网建设成为现代电网发展的必然趋势。新能源和分布式发电形式的大量出现,柔性交直流输电设备的广泛应用,使得电力系统短路故障特征发生了变化;变电站二次系统的数字化及二次接线的网络化,使得电流、电压等模拟量信号、开关位置等状态量信号和跳合闸等命令信号的传输等发生了根本性的变化,这给传统的继电保护带来新挑战。例如,配电网分布式电源的接入影响到短路电流的大小和方向,现有的继电保护配置存在适应性问题,局部配电网存在孤网运行的可能。另外,在智能变电站中,过程层数字化及二次接线的网络化使得二次设备信息流环节增加,工程实践中存在诸多因素影响到继电保护的安全可靠运行,需要解决过程层采样数据异常、采样同步、继电保护检验依据等问题。
近年来,智能电网、能效、可再生能源是IEC的热门话题。IEC标准化管理局(SMB)成立了SG1能效和可再生能源战略工作组、SG3智能电网战略工作组,研究相关技术标准体系。2012年10月在挪威奥斯陆召开的IEC第76届年会期间,又将原来SMB/SG1负责的可再生能源部分分离出来单独成立特别工作组AHG42。IEC还成了输配电咨询委员会ACTAD来协调输配电各个相关标准化技术委员会的工作。
为适应智能电网建设的需要,IEC TC 95决定成立特别工作组AHG2--智能电网对继电保护的新要求,为IEC TC 95有关智能电网方面的标准化活动提供建议。AHG2于2013年12月在印度海德拉巴召开了首次会议,其后又在英国伦敦、美国坦帕召开会议。工作组特别关注配电自动化和分布式发电,考虑到这些因素,工作组在2014年12月5日IEC TC 95年度会议上提出了下一步工作建议:MT2应着手修订IEC 60255-26量度继电器和保护装置 第26部分:电磁兼容要求(对应GB/T 14598.20);MT3应着手修订IEC 60255-1通用要求(对应GB/T 14598.2)、IEC 60255-27产品安全要求(对应GB/T 14598.27);MT4应继续完成IEC 60255-187差动保护功能标准,着手制定IEC 60255-181 频率保护,尽快启动IEC 60255-132 功率保护、IEC 60255-167 方向电流保护,考虑启动IEC 0255-125同步和同期检测,规划IEC 60255-179 重合闸;JWG 1应继续完成IEC 60255-118同步相量测量标准(对应IEEE C37.118.1),同时应关注IEC/TR 61850-90-5 遵照IEEE C37.118利用IEC 1850传输同步相量信息。未来几年,各工作组将依照AHG2的建议开展工作。
4 结语
本文笔者在内的中国代表全程实质性地参与了IEC 60255系列标准的体系规划和具体制修订工作。在国际标准制定过程中,中国专家积极主动地承担任务,对标准文本的形成做出贡献,赢得了国际同行的赞誉,也便于及时掌握行业发展动态,了解用户需求和各生产厂家情况。更为重要的是,通过实质性地参与进而主导国际标准的制定,可以使中国企业的技术优势转化为国际标准优势和市场优势。我国智能电网建设的特色鲜明、规模大、经验多,建议有关电力公司、制造厂商、检测机构更多地关注、参与国际标准化活动。