GB/T 15149.1-2002 电力系统远方保护设备的性能及试验方法 第1部分：命令系统

ICS29.240.30

F21巧日

中华人民共和国国家标准

GB/T15149

idtIEC60834-1

电力系统远方保护设备的性能

及试验方法

第1部分:命令系统

Teleprotectionequipmentofpowersystems-

Performanceandtesting-

PartJ:Commandsystems

2002一03一26发布2002一12一01实施

中华人民共和国发布

国家质量监督检验检疫总局

GB/'r15149.1-2002

前言I

IEC前言刀

1总则···……1

151413曰11范围……1

引用标准l

工作条件1

使用的通信系统·········，··································，························。······················……2

定义·，··································，················································……2

2命令式远方保护系统的特性···················‘···································，·······……’‘·‘”‘二“‘’二”’4

2.1命令式远方保护类型················，····‘·················，·‘··········甲·····················……4

2.2远方保护系统的总动作时间(包括通信电路)············································。············……5

2.3传输时间(不包括通信电路)···················································……““二‘，，’“”·”’‘二“’‘二5

2.4安全性·········································4···················‘····································……5

2.5可信赖性······································································································……6

2.6标称频带或标称比特率········‘···。，，·································，····················，·……‘.‘……‘二6

2.7标称阻抗······························，····································································……6

2.8监护信号和命令信号····················································································……“‘6

2.9监护信号电平(仅用于模拟系统)···‘·····，········，，，·······，，······························…6

2.1。命令信号电平(仅用于模拟系统).·····················································。·················……6

3命令式远方保护系统的要求·········，······················，··········，···……‘··……’…’·”“”‘二’二‘’““7

3.1设备接口的一般要求····，···································，·····················……“‘······……’，’‘·‘二7

3.2电源要求···································································································，··……8

3.3远方保护系统的性能要求···············，········。···········。·，······‘····，·····················……9

4试验方法········································································································……11

4.1设备接口的一般试验···············，············································‘·························……n

4.2电源试验·······················································4·12

4.3远方保护系统的性能试验·············································································……“’12

图························。，····················，，································，··················。···，，··········……16

附录A(提示的附录)远方保护系统的性能试验·······27

附录B(提示的附录)二进制对称通道(BSC)模型·················‘···········、························……30

附录C(提示的附录)简单协议的安全性分析举例········，，·········甲，···，，······‘·········……30

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GB/T151491-2002

前言

本标准等同采用国际标准IEC60834-1:1999《电力系统远方保护设备的性能及试验方法第1部

分:命令系统》。

电力系统发生故障时，线路两端的保护装置要通过远方保护设备传送信息，使它可以选择性地快速

动作，切除故障。远方保护设备分命令式和模拟比较式两种。命令式设备在线路两端间传送直接跳闸、

允许跳闸或闭锁跳闸等命令信号，使有关的开关正确动作。模拟比较式设备在线路两端间传送工频电量

的幅值、相位等信息，使保护装置可以判断故障发生在保护区内或区外，从而相应地正确动作。远方保护

设备对于电力系统安全运行具有重要意义，在国内外应用十分普遍。

国际电工委员会在IEC60834((远方保护设备的性能和试验方法》标题下，曾于1988年发布了IEC

60834-1((窄带命令系统》,1993年发布了IEC60834-2模《拟比较系统》两项国际标准。我们采用这两项

标准相应编制并发布了GB/T15149--1994和GB/T15149.2-1998两项国家标准。后来，国际电工委

员会对IEC60834-1进行了修订，于1999年”月发布了新的远方保护设备命令系统国际标准IEC

60834-1:19990

IEC60834-1修订版规定了命令式远方保护设备的术语、性能要求和试验方法和第1版比较，它

保留了原来的模拟式通信内容，并随着科学技术的进步发展，大量增加了数字式通信有关内容，也补充

或修改了部分性能指标。例如，原标准中模拟式通道远方保护的传输时问偏长，不完全符合超高压线路

保护要求，新标准已予缩短。显然，这样的补充修改十分必要。

本标准在章条编号、技术内容和文字表达方面和IEC60834-1修订版完全相同此外，根据我国采

用国际标准的规定，对个别提法作了一点修改，并在相应条文处加了必要的采用说明。本标准的图样集

中列在标准条文的后面，这也和该国际标准一致。

如上所述，GB/T15149《电力系统远方保护设备的性能和试验方法》包含两部分:

第1部分:命令系统(即GB/T15149.1);

第2部分:模拟比较系统(即GB/T15149.2),

本标准自实施之日起代替GB/T15149-1994.

本标准的附录A,附录B和附录C都是提示的附录。

本标准由全国电力系统控制及其通信标准化技术委员会提出并归口。

本标准由国家电力公司电力自动化研究院、国家电力公司西北电力设计院、许继昌南通信设备公

司、江苏宏图高科通信设备公司起草

本标准主要起草人陈道元、李顺、王能桂、邱训勇。

本标准首次发布于1994年7月。本次是首次修订。

GB/'r151491-2002

IEC前言

1)国际电工委员会IEC是一个由各国家电工委员会((IEC国家委员会)组成的国际性标准化组织

IEC的目的是在与电气电子领域标准化有关问题上促进国际间合作。为了这个目的及其他工作，IEC发

布国际标准。标准编制工作委托技术委员会进行。任何对该题目感兴趣的国家委员会，以及与IEC有联

系的国际的、政府的和非政府的组织都可以参加编制工作。IEC与国际标准化组织ISO间按两组织协

议规定的条件实现了紧密合作。

2)由所有特别关切的国家委员会参加的技术委员会所制定的IEC有关技术问题的正式决议或协

议，尽可能接近地表达了对涉及问题的国际间协商一致的意见。

3)这些决议或协议以国际标准、技术报告或指导文件的形式出版，作为建议供国际使用，并在此意

义上为各国家委员会接受

4)为促进国际间的统一，各IEC国家委员会同意在最大可能范围内直接采用IEC国际标准作为他

们的国家或地区标准。IEC标准与相应国家或地区标准间任何不一致处，应在后者文字中明确指出。

5)IEC不设表示其认可的标志程序，也不对任何声称符合其标准的设备承担责任。

6)注意到本国际标准的某些部分可能属专利权对象，IEC不承担辨别任何或所有这类专利权的

责任。

国际标准IEC60834-1由国际电工委员会57技术委员会(电力系统控制及其通信)编制。

本标准第2版废止并代替于1988年发布的第1版。

木标准的文本以下列文件为基础:

最终草案投票报告

57/406/FDIS57/425/RVD

本报告投票通过的全部情况可见上述投票报告。

本标准按ISO/IEC导则第3部分编制。

本标准的附录A,附录B和附录C都是提示的附录。

委员会决定本标准有效期至2004年。那时，根据委员会的决定，本标准将

一确认继续有效;

—废止;

一一以修订版代替;或

—修订

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中华人民共和国国家标准

电力系统远方保护设备的性能

及试验方法GB/T151491-2002

idtIEC60834-1:1999

第1部分:命令系统

代替GB/T15149-1994

Teleprotectionequipmentofpowersystems-

Performanceandtesting-

PartJ:Commandsystems

，总则

11范围

本标准适用于一般与保护装置配合使用，用以传输命令信号的远方保护命令系统。本标准的目的是

规定命令式远方保护设备的性能要求并提出试验方法建议。远方保护设备传送的信息可以是模拟的或

数字的。

本标准所述的命令式远方保护设备可以是电力线载波设备;可以是与各种模拟通信系统，如电力线

载波、无线电、光纤、租用电路、租用或专用电缆等连接的音频设备;也可以是与各种数字通信系统，如光

纤、无线电、租用或专用数字电路等连接的数字设备。

命令式远方保护设备可以是单独的设备，也可以与保护装置组装在一起。

除进行远方保护设备本身的性能试验以外，对远方保护设备的电源也应进行试验。所有试验应为型

式试验。

注:根据国际电工词汇((IEV),型式试验是对按某项设计制造的一台或多台产品进行的试验，目的在于证实产品的

设计是否达到要求

1.2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均

为有效。所有标准都会被修订。使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB9254-1998信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法(idtCISPR22:1997)

GB/T15153.1-1998远动设备和系统第2部分:工作条件第1篇:电源和电磁兼容性(idt

IEC60870-2-1:1995)

GB/T15153.2-200。远动设备和系统第2部分:工作条件第2篇:环境条件(气候，机械和

其他非电影响)(idtIEC60870-2-2:1996)

GB/T16927.1-1997高电压试验技术第1部分:一般试验要求(eqvIEC60060-1:1989)

GB/T17626.1-1998电磁兼容试验和测量技术抗扰度试验总论(idtIEC61000-4-1:1992)

IEC60050(151):1978国际电工词汇(IEV)151章:电磁器件

IEC60050(448):1995国际电I词汇(IEV)448章:电力系统保护

ITU-TG.823:1993基于2048kbit/s结构的数据网中抖动和漂移的控制

，.3工作条件

参照GB/T15153.1及GB/T15153.2，以下规定适用于命令式远方保护设备。

中华人民共和国国家质A监督检验检疫总局2002-03-26批准2002一12一01实施

GB/T15149.1-2002

其他环境条件(气候、机械或其他非电影响)的特殊要求或详细要求不包括在以下规定中，应由用户

及制造厂根据设备的运行、寿命要求协商确定，并考虑优先选用上述IEC标准中规定的特殊等级。

C2为严酷环境的优选等级〔温度范围-25C一十55C),但最高相对湿度应规定为95肠

1.3.1环境条件

在B3级环境条件下(封闭场所，空气温度受控制)设备性能应达到要求。B3级主要参数为:

—温度范围:+5C一+40C

1.3.2直流电源电压

直流电源电压的典型标称值为250,220,125,110,60,48或24V

在以下电压容差等级情况下设备性能应满足达到要求:

—电压容差:DC3一20%~十15%

1.3.3交流电源电压

交流电源电压标称值应由230V,220V'〕或110V有效值，单相50Hz或60Hz选取。

在以下容差等级情况下设备性能应达到要求:

—电压容差:AC2+10%一一15%

—频率容差:F3士5%

—谐波含量,HIG5%

1.3.4储存条件

在储存或运输过程中，当储存场所等级为C3级，运输等级为C2级时，设备不应发生任何损坏。这

两种等级的主要参数为:

—温度范围-40C一十70C

1.4使用的通信系统

可以使用以下通信系统:

a)音频电缆电路;

b)电缆或架空线载波电路;

c)电力线添架电缆载波电路;

d)电力线载波(PLC)电路;

。)点对点无线电路(微波);

f)租用电路;

9)光纤电路。

通信系统应慎重选择。它会受噪声、参数变化或其他干扰的影响，使远方保护设备错误动作或拒绝

动作。

以音频方式工作(例如，使用4kHz频带的一部分)的远方保护系统如图1所示远方保护信号通过

通信系统从发送机传送到接收机。

使用电力线载波的远方保护系统如图2所示。

图1,图2适用于发送、接收移频键控载频或经常不发信号的远方保护系统

通过光纤直接连接的数字式远方保护系统如图3所示。

图4为数字式远方保护系统通过复接设备与数字式通信系统连接的另一种方法。

图3、图4适用于发送、接收数字信号的远方保护系统。

图1一图4只是远方保护连接方式示例，还有其他可能的连接方式未在图中表示

，.5定义

采用说明:

11"220V'，是采用时根据我国国家标准GB156-1993《标准电压》(neqIEC38:1983)的规定增加的

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GB/'r15149.1-2002

本标准采用下列定义。图5说明了所用基本术语间的关系。

1.5.1保护protection(IEV448-11-01)

在电力系统中检测故障或其他异常状态从而切除故障，结束异常状态，发出信号或指示的设施。

注

1术语“保护”是保护装置或保护系统的总称。

2术语“保护”可用以说明整个电力系统的保护或电力系统中个别设备的保护，例如变压器保护、线路保护、发电

机保护等。

3保护不包括电力系统本身的设备，例如系统中限制过电压的装置，但包括控制电力系统电压或频率偏移的设备，

例如自动电抗器投人。自动减负荷装置等

1.5.2保护装置protectionequipment(IEV448-11-03)

由一个或多个保护继电器以及，如必要，逻辑元件组合在一起，以实现一项或多项保护功能的装置。

注:保护装置是保护系统的一部分。

例如:距离保护装置，相位比较保护装置。(相位比较保护装置是相位比较保护系统一端的一部分。)

1.5.3保护系统protectionsystem(IEV448-11-04)

由一台或多台保护装置和其他设备组成，以实现一项或多项保护功能的成套设备

注

1保护系统包括一台或多台保护装置、互感器、接线、跳闸电路、辅助电源，以及如果有的通信系统。根据保护系统

的原理，它的范围可以包括被保护区段的一端或各端，和可能有的自动重合闸装置

2保护系统不包括断路器

1.5.4保护的选择性selectivityofprotection(IEV448-11-06)

保护识别电力系统故障区段和故障相的能力。

1.5.5元件保护unitprotectionQEV448-11-09)

动作和区段的选择性取决于保护区段各端电量的比较的保护

注:“元件”指主设备。“元件保护”在美国明确为发电机保护

1.5.6非元件保护non-unitprotectionQEV448-11-10)

动作和区段的选择性取决于测量继电器对保护区段一端的电量的测量，以及有时在保护区段各端

间交换信号的保护

注非元件保护的区段的选择性可取决于其整定值，特别是和时间有关

1.5.7距离保护distanceprotectionQEV448-14-01)

动作和选择性取决于以本地电量的测量值和保护段整定值相比较而计算出故障等效距离的非元件

保护。

1.5.8欠范围underreachQEV448-14-05)

保护(一般为距离保护)的最短的保护段整定值的等效距离短于保护线路的长度

1.5.9超范围overreachQEV448-14-07)

保护(一般为距离保护)的最短的保护段整定值的等效距离长于保护线路的长度。

1.5门0远方保护设备teleprotectionequipment

专门设计的和保护装置配套的设备，与保护线路两端间的通信电路连接，将保护装置发出的信息变

换成适于通信传输的形式。

远方保护系统teleprotectionsystem

由远方保护设备和有关的被保护线路两端间的通信系统组成的系统。

远方保护通道teleprotectionchannel

通信系统为传输保护信息而提供的频带或比特率。

注:远方保护通道可以是模拟的或数字的在模拟通道中，即使所传输的信息是数字的，信号的瞬时值也是连续变

化的。在数字通道中，信号的瞬时值只能是几种(一般是2或3种)离散电平值。在数字系统中，时钟信息常与数

GB/T15149.1-2002

据同步地传送。它可以与数据组合在一起，也可以以时钟信号形式单独传送，由接口类型决定。时钟信息应视为

远方保护通道的一部分。

通信系统—通信电路telecommunicationsystem-telecommunicationlink

通信系统(通信电路)由通信设备和有关实体电路组成，用以将信号传送一定距离。

1.5.11导引线保护pilotwireprotectionUEV448-15-04)

使用金属通信线路的保护

1.5.12电力线载波保护powerlinecarrierprotectionUEV448-15-05)

使用电力线载波通信电路的保护。

1.5.13微波保护microwavelinkprotectionUEV448-15-06)

使用微波通信电路的保护。

1.5-14通信辅助式距离保护communication-aideddistanceprotection

使用通信技术以改善性能的距离保护。

1.5.15允许式保护permissiveprotection(IEV448-14-09)

收到信号后才允许本地跳闸起动的保护，一般是距离保护。

1.5门6允许式欠范围保护permissiveunderreachprotection(PUP)(IEV448-15-11)

线路两端都装有使用通信的欠范围保护，一般是距离保护;一端的欠范围保护检测到有故障后发出

信号，另一端的允许式欠范围保护如也检测到故障，收到该信号后就起动跳闸。

15.17允许式超范围保护permissiveoverreachprotection(POP)(IEV448-03-09)

线路两端都装有使用通信的超范围保护，一般是距离保护;一端的超范围保护检测到有故障后发出

信号，另一端的允许式超范围保护如也检测到故障，收到该信号后就起动跳闸。

15.18加速式欠范围保护acceleratedunderreachprotection(AUP)(IEV448-15-13)

线路两端都装有使用通信的欠范围保护，一般是距离保护;一端的欠范围保护检测到有故障后发出

信号，另一端收到该信号后允许超范围段进行测量，如故障在保护范围以内，就起动跳闸。

1.5.19闭锁式保护blockingprotection(IEV448-14-10)

收到对端信号后就闭锁本地保护不起动跳闸的保护，一般是距离保护

15.20闭锁式超范围保护blockingoverreachprotection(BOP)QEV448-15-14)

线路的各端都装有使用通信的超范围保护，一般是距离保护;一端的超范围保护检测到反向区外故

障后发出信号，另一端收到该信号后，闭锁该端的超范围保护不起动跳闸。

1.5.21纵联差动式保护longitudinaldifferentialprotection(IEV448-14-16)

动作和选择性取决于保护线路各端电流的幅值比较或电流的幅值和相位比较的保护。

1.5.22相位比较式保护phasecomparisonprotectionUEV448-14-18)

动作和选择性取决于保护线路各端电流的相位比较的保护

1.5.23远方跳闸intertripping(IEV448-15-08)

断路器的跳闸由对端发出的信号起动，不论本地保护的动作状况如何

2命令式远方保护系统的特性

以下条文涉及本标准所用术语和远方保护系统的规范，参见3.3.1

2.1命令式远方保护类型

a)允许跳闸式(见1.5)

以接收到命令和本地保护装置动作为判据而起动跳闸的方式。命令通道可以是音频频带、电力线载

波频带或数字比特率对通道的首先要求常是动作的高度可信赖性，即使是在电力系统的故障使通信介

质受到严重干扰情况下

b)远方跳闸(或直接跳闸式，见1.5)

4

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GB/T151491-2002

不论本地保护装置如何动作接收到命令就起动跳闸的方式。所用通道的原理和允许跳闸式相同，

但无错误动作的安全性和不拒绝动作的可信赖性是首先要求。为实现安全性和可信赖性要求，常适当降

低动作速度，特别是在模拟通信系统情况下

c)闭锁保护式(见1.5)

接收到的命令使本地保护装置闭锁的方式。所用通道的原理和允许跳闸式相同，但可信赖性和传输

速度是首先要求

2.2远方保护系统的总动作时间(包括通信电路)

远方保护系统的总动作时间T是从命令输人端状态改变时刻起到命令输出端状态相应改变时刻

止所经历的时间，包括信号传播时间及由噪声引起的附加时延

远方保护系统总动作时间对故障切除时间有影响(图6)0

注:图6中的故障切除时间了只是典型值

2.3传输时间(不包括通信电路)

远方保护系统的传输时间是从命令输人端状态改变的时刻起到命令输出端状态相应改变的时刻止

所经历的时间，不包括信号在通信电路中的传播时间。

标称传输时间T。是无噪声情况下的传输时间(参见4.3.3)

最大实际传输时间孔是在给定的信噪比5/N或比特差错率BER的有噪声情况下，达到规定的可

信赖性的最大传输时间。

根据远方保护系统类型的不同，传输时间可以在向传输路径中施加连续的自噪声或随机的比特差

错情况下测量。最大实际传输时间(典型值2ms-65ms，如图6所示)决定于信噪比或比特差错率值。

传输时间的测量应在尽可能接近实际的情况下进行。

有的远方保护设备具有动作籍位或禁止功能，这种功能会影响噪声情况下的传输时间

2.4安全性

安全性是指未发命令信号情况下，远方保护抗御干扰和噪声，接收端不出现命令状态的能力。

为便于实际操作，一般都测量虚假命令概率P(见和)

安全性为:

1一丸〕

虚假命令是指未发命令情况下接收端输出的超过规定持续时间的命令。

如一个虚假的命令输出状态的持续时间T超过规定值，它就被认为是实际的命令。对于允许跳闸

式，虚假命令产生错误跳闸动作的危险性一般要小一些;对于远方跳闸或直接跳闸式，每个虚假命令都

可能产生一次错误跳闸。

对于闭锁式，根据虚假命令持续时间T的长短，可能推迟跳闸或不跳闸，使远方保护的可信赖性

降低。

在模拟式远方保护系统中，虚假命令概率以向传输路径施加白色噪声脉冲群的方法测量虚假命令

概率P.为各种信噪比情况下接收端虚假命令数与施加的规定持续时间的白色噪声脉冲群数的比值。

这种施加噪声脉冲群方法已尽可能地与实际情况一致(例如断路器、隔离开关的动作，电弧噪声

等)，不同设备的测试结果也可以互相比较(见4.3)。虚假命令的概率应以施加噪声脉冲群方法测量，因

为在连续噪声情况下，经过一定时间，接收机的输出会闭锁。两个噪声脉冲群问应有使接收机可以恢复

的足够间隔。

在数字式远方保护系统中，虚假命令的概率以施加随机差错脉冲群方法测量这样作对于具有禁止

电路的远方保护设备是需要的，在一定的比特差错率情况下禁止电路会动作。对于没有禁止或闭锁电路

的远方保护设备，两个差错脉冲群间的间隔可以减少一些。还需要通过试验确定在数字式远方保护通道

完全中断或重新接人时是否产生虚假命令。虚假命令的概率九为各种比特差错率情况下接收端虚假命

令数与施加的差错脉冲群数的比值。

GB/T15149.1-2002

2.5可信赖性

可信赖性是存在干扰或噪声情况下，有效地发出并接收命令的能力。

为便于实际操作，一般都测量丢失命令概率P.,(见和),

可信赖性为:

1一户二

命令由发送端发出后，如有以下情况，就认为是丢失命令:

a)接收端不出现命令状态，或出现命令的时延过长;

b)接收端命令状态的持续时间小于规定值。

以上a),b)情况，对于跳闸式或允许跳闸式远方保护系统，会使保护系统在区内故障时拒绝动作或

延时跳闸。对于闭锁式远方保护系统，会使保护系统在区外故障时错误动作，降低安全性。

丢失命令的概率以在向传输路径施加白噪声脉冲群或随机比特差错脉冲群情况下发送命令的方法

测量。丢失命令的概率P.,为各种信噪比或比特差错率情况下未在规定时间内收到的(或持续时间小于

规定值，见上述情况b))命令数与发送机发出的命令数的比值。对于没有或未用闭锁电路的远方保护系

统，可以用施加连续的白噪声或连续的随机比特差错方法试验。

这种方法已尽可能地与实际情况一致，也便于将不同设备的测试结果互相比较。

2.6标称频带或标称比特率

模拟式远方保护标称频带是设备实现其功能(包括与噪声有关的要求)需要的频带宽度。带宽影响

传输时间。在模拟式远方保护系统中，使用频带和同一通道中的其他通信业务有关。

数字式远方保护所用的通道的频带应足够地宽，从而使远方保护信号的比特率足够地高。比特率的

高低影响传输时间。

2.7标称阻抗

标称阻抗是远方保护设备在标称频带内输人输出特性要求的阻抗值。音频远方保护设备的标称阻

抗一般是600n。电力线载波远方保护设备的标称阻抗应与其他电力线载波设备一致，典型值为不平衡

式:50d2或75a;平衡式:150S1

数字式远方保护设备的标称阻抗由所用的数字接口决定

2.8监护信号和命令信号

监护信号是为监视远方保护系统工作是否正常而发出的信号，可以有效地监视通道传输信号的质

量。也可以采用其他监视方法。监护信号存在时，远方保护接收端不应有命令输出。

命令信号是为改变接收端输出状态而发出的信号。对命令信号的要求决定于2.1定义的远方保护

的类型。

2.9监护信号电平(仅用于模拟系统)

在专用远方保护设备中，监护信号电平和发送机输出功率有关，应符合其峰值包络功率(PEP)的要

求。在电力线载波远方保护设备中，载波电路上常复用着其他通信业务，保护装置起动时，可能要求中断

其他信号而将监护信号电平提升到全部发送功率电平。

有的专用远方保护设备也采用提升监护信号电平的方法，例如平时不发信号的系统，或电力线载波

保护收发信机。

2.10命令信号电平(仅用于模拟系统)

在专用远方保护设备中，命令信号电平和监护信号电平一样，也和发送机