母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法与流程

1.本发明涉及电力系统继电保护领域，尤其涉及一种母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法。


背景技术：

2.在电力系统中，母线将配电装置中的各个载流分支回路连接在一起，起到汇集、分配和传送电能的作用，是发电厂或变电站输送电能用的总导线。当母线出现故障后，不但会使连接在故障母线上的所有间隔停电，严重时甚至会破坏整个电网的稳定，使事故扩大，后果十分严重。为此，在母线上都装设母差保护，能快速的将故障母线切除，保证非故障母线正常运行，缩小停电损失和故障影响范围。
3.当母线差动保护装置故障元件需要更换时，由于变电站采用双母双分段接线结构，不能将两段母线同时停电，如果直接更换故障元件，将引起母线差动保护装置误动作，造成大面积停电事故。如果将故障母线差动保护装置所保护母线的供电负荷转移至其他母线，完成相应母线停电，更换母差保护装置的故障元件及传动检验保护装置，变电站值班人员进行倒闸操作时间长，站内其余两台变压器将出现严重过载，变压器运行损耗将大幅度增加，破坏现有经济运行状态，设备运行工况将大幅变差。
4.目前，国内其他电力公司总结提炼了一些母线差动保护装置短时带电传动检验母差保护二次回路的方法，如中国专利文件201710461893.3公开的《一种短时带电传动检验母差保护二次回路的方法》，其包括检查母差保护装置是否存在告警信号，是否处于启动状态，保护装置开入、功能压板、模拟量、定值、出口压板是否正常，如有异常需检修人员处理，如母差保护装置无异常使用短时带电传动菜单瞬时传动某支路断路器，同时检查断路器是否正常跳闸。该方案不需将被保护母线停电，母差保护的功能压板，开入、开出回路仍正常连接，实时采集电流电压，若母线区内发生故障，母差保护能正确动作。但该技术方案需将待传动断路器由运行状态转入检修状态，才能具备断路器传动条件，需预先制定待传动断路器间隔停电方案，完成相应供电负荷转移，受系统运行方式影响较大。该方案仅能校验母差保护装置出口回路，不能检验保护cpu、闭锁cpu判断逻辑是否正确，存在一定局限性。


技术实现要素：

5.为了克服母差保护装置更换故障元件及传动检验保护需将被保护母线及馈出线间隔全部停电，或进行供电负荷转移造成其他供电设备严重过载，缩短设备正常运行寿命的问题，本发明提出了一种母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法。
6.本发明提出的一种母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法，包括以下步骤：初步检查母差保护装置，判断所述母差保护装置的初步检查结果是否满足测试条件；若所述母差保护装置的初步检查结果满足所述测试条件，则备份所述母差保护装置参数；初步测试所述母差保护装置的母差屏向量，判断所述母差屏向量的初步测试结果是否合格；若所述母差屏向量的初步测试结果合格，则对母差保护装置故障元件进行在
线更换操作；二次检查所述母差保护装置，判断所述母差保护装置的二次检查结果是否满足调试条件；若满足，则调试所述母差保护装置，并对所述母差保护装置进行一次恢复操作；二次测试所述母差保护装置的母差屏向量，判断所述母差屏向量的二次测试结果是否合格；若所述母差屏向量的二次测试结果合格，对母差保护装置进行二次恢复操作。
7.进一步的，所述测试条件为母差保护装置除保护cpu板告警信号外，无其他告警信号，且母差保护装置的母线部不存在区外故障或电力系统扰动。
8.进一步的，所述初步检查母线保护装置的步骤，包括：检查所述母线保护装置的告警信号，判断所述母线保护装置除保护cpu板告警信号外，是否有其他告警信号；检测所述母线保护装置的母线是否存在区外故障或电力系统扰动；若所述母线保护装置除保护cpu板告警信号外，无其他告警信号，且所述母差保护装置的母线部不存在区外故障或电力系统扰动，则所述母差保护装置满足所述测试条件；否则，不满足。
9.进一步的，所述母差保护装置参数包括母差保护装置系统参数、保护定值、母线及间隔设置。
10.进一步的，所述母差保护装置的母差屏向量包括母差保护装置的双母线小差电流、大差电流、电压幅值和相位；若所述双母线小差电流、大差电流趋近于0，所述电压幅值平衡，所述电压相位满足正序，无零序或负序信号存在，则表明所述母差屏向量的测试结果为合格。
11.进一步的，所述对母差保护装置故障元件进行在线更换操作的步骤，包括：退出所述母差保护装置的所有保护压板；退出所述母差保护装置的保护和闭锁装置的直流电源开关和交流电压开关；拆断所述母差保护装置所有跳闸回路二次接线，并做好绝缘包扎；更换所述母差保护装置的保护cpu板。
12.进一步的，所述测试条件为所述母差保护装置的运行灯点亮，所述母差保护装置的模拟量和开关量正确；所述二次检查所述母差保护装置的步骤，包括：所述母差保护装置上电，检查所述母差保护装置的运行灯状态、模拟量和开关量；判断所述母差保护装置的运行灯是否点亮，模拟量和开关量是否正确；若所述母差保护装置的运行灯点亮，且所述模拟量和所述开关量正确，恢复所备份的所述母差保护装置参数。
13.进一步的，所述调试所述母差保护装置的步骤，包括：分别模拟所述母差保护装置的双母线区内、区外故障，测试所述母差保护装置的出口动作接点启动和闭合情况，检查所述母差保护装置的动作指示灯是否点亮，获取所述母差保护装置动作报告，并判断所述母差保护装置动作是否正确。
14.进一步的，所述母差保护装置的一次恢复操作包括恢复所述母差保护装置的所有跳闸回路二次接线。
15.进一步的，所述母差保护装置进行二次恢复操作包括恢复所述母差保护装置的所有保护压板。
16.通过采用上述的母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法，可以实现母差保护装置故障元件在线更换，更换故障元件完毕后可直接进行母差保护装置传动检验，故障母线差动保护装置所保护母线和馈出线间隔不需停电，也不需转移供电负荷，大大简化了工作流程，减少了检修工作量，节省了人力物力，保护检验的安全性和可靠性大大增加。另外，该方法简单易行，便于推广。
17.上述的母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法，更换母差屏故障元件时，不需将母差屏所保护的双母线及馈出线全部停电，不需转移双母线供电负荷，双母线及馈出线仍保持运行状态；不需转移母差屏所保护的双母线供电负荷；更换故障元件后使用继电保护试验仪在线检测母差保护装置的保护cpu、闭锁cpu等动作逻辑，以及测试母差保护装置动作出口，以完成对母差保护装置的总体检验。
附图说明
18.为了说明而非限制的目的，现在将根据本发明的优选实施例、特别是参考附图来描述本发明，其中：
19.图1是变电站一次系统结构示意图；
20.图2是母差保护装置的内部连接示意图；
21.图3是母差保护装置的跳闸出口接线端子板连接示意图；
22.图4是母差保护装置的跳闸出口压板示意图；
23.图5是本发明实施例提供的母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法的流程示意图一；
24.图6是本发明实施例提供的母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法的流程示意图二。
具体实施方式
25.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
28.图1是变电站一次系统结构示意图。变电站110kv四段母线采用双母联双分段接线结构，两台母差保护装置分别保护110kv i、iii段母线和110kv ii、iv段母线，110kv i、iii段母线差动保护装置保护cpu板出现故障，需110kv i、iii段母线及馈出线不停电或不将110kv i、iii段母线供电负荷转移至110kv ii、iv段母线，完成保护cpu板更换和传动检验母差保护装置功能。
29.图2是母差保护装置内部连接示意图。母差保护保护装置根据交流电压、电流信号和开关量信号，由保护cpu板和闭锁cpu板经过逻辑判断启动故障母线各间隔支路出口跳闸接点。
30.图3为母差保护装置跳闸出口接线端子板连接示意图。母差保护装置共接入14路间隔，端子板分别用1c1d—1c14d表示，跳闸出口线号为：断路器操作箱正电源101，断路器操作箱跳闸线圈r133。
31.图4为母差保护装置跳闸出口压板示意图，母差保护装置共接入14路间隔，对应有14只跳闸出口压板，分别用1c1lp1—1c14lp1表示，母差保护装置接入间隔编号分别用l1—l14表示，l1—l14间隔编号右侧为接入间隔实际名称。
32.传统的更换母差保护装置故障元件及传动检验保护方式，需将故障母差保护装置所保护母线及馈出线间隔全部停电，或将所保护母线供电负荷转移至其它供电设备后再对相关母线和馈出线停电，两种方式一方面会对电网用户造成经济损失，两一方面降低了供电可靠性，使其他设备出现过载运行，以牺牲设备运行寿命为代价，变电站值班人员倒闸操作工作流程复杂，作业强度大，作业时间长，容易出错，需要耗费大量人力物力。
33.为了解决上述的技术问题，本发明提出一种母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法，该方法在故障母差保护装置所保护母线及馈出线不停电的方式下，更换母差保护装置故障元件，对母差保护进行整机调试，不仅保证了电网用户连续供电，而且实现了母差保护装置保护cpu板、闭锁cpu板、出口跳闸回路动作逻辑校验，打破了仅校验出口跳闸回路不能整机调试检验母差保护装置的局限性。
34.图5和图6是本发明提出的母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法的流程图。下面结合图3、图4、图5和图6对本发明提出的母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法进行详细说明。
35.请参阅图5和图6，该母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法包括以下步骤：
36.s100，初步检查母差保护装置，判断母差保护装置的初步检查结果是否满足测试条件，若母差保护装置的初步检查结果满足测试条件，则进入步骤s200。
37.在本实施例中，测试条件为母差保护装置除保护cpu板告警信号外，无其他告警信号，且母差保护装置处于未启动状态。
38.其中，其他告警信号包括pt短线告警、ct断线告警和母差保护装置自身其它异常告警信号。母差保护装置有其它告警时，说明母差保护装置自身有异常，也可能是二次回路有异常。这种情况下，如果不查明原因就进入下一个工作环节，可能导致传动检验保护出现拒动或不正确动作。
39.其中，母差保护装置处于未启动状态是指母差保护装置的母线不存在区外故障或者不存在电力系统扰动。母差保护装置处于启动状态，一般表示母差保护装置的母线有区外故障或者有系统扰动，在该情况下，区外故障可能发展为区内故障，保护要保证区外故障时不误动，区内故障时不拒动，这时不宜进行故障元件更换和传动检验保护母差保护装置。需等待母差保护装置启动状态消除后再进行故障元件更换和传动检验保护。
40.步骤s100中，初步检查母差保护装置的具体实现方式为：
41.通过现场检测设备初步检查母差保护装置的告警信号及启动状态。当现场检测设备检测到母差保护装置除保护cpu板告警信号外，无其他告警信号，且母差保护装置处于未启动状态时，则进入步骤s200。当现场检测设备检测到母差保护装置除保护cpu板告警信号外，有其他告警信号，和/或者母差保护装置的母线存在区外故障或有电力系统扰动，则对母差保护装置进行检修，以解除告警信号和/或解除待启动状态。
42.s200，备份母差保护装置参数。
43.在本实施例中，所述母差保护装置参数包括母差保护装置系统参数、保护定值、母
线及间隔设置。其中，母差保护装置系统参数包括：电压互感器参数、电流互感器一次参数及电流互感器二次参数。保护定值包括：母线差动启动定值，母联、分段失灵和死区保护定值，母联、分段充电保护定值等。母线及间隔设置包括：母线编号设置、间隔运行编号设置、电流相位基准设置等。需要使用母差保护装置配套打印机打印上述参数做好备份，待保护cpu板更换完毕后将备份信息重新录入母差保护装置。
44.s300，初步测试母差保护装置的母差屏向量，判断该母差屏向量的初步测试结果是否合格，若该母差屏向量的初步测试结果合格，则进入步骤s400。
45.在本实施例中，通过现场测试装置初步测试母差保护装置的母差屏向量，根据初步测试结果判断该母差屏向量是否正确无误。若该母差屏向量正确无误，则表明母差屏向量测试合格，进入步骤s400。若该母差屏向量有误，则需查明原因对母差保护装置进行检修，检修完成后，再次测试母差屏向量，重复上述步骤，直至母差屏向量正确无误。
46.示例性的，母差保护装置的母差屏向量包括母差保护装置的双母线小差电流、大差电流、电压幅值和相位。若母差保护装置的双母线小差电流、大差电流应趋近于0，电压幅值应平衡，电压相位满足正序，无零序或负序信号存在，则表明母差屏向量正确无误，即表明闭锁cpu板采样和逻辑运算功能运转正常，不会引发母差保护装置误动作；否则，母差屏向量有误，则需查明原因对母差保护装置进行检修。
47.s400，对母差保护装置故障元件进行在线更换操作。
48.在本实施例中，所述在线更换操作包括退出母差保护装置的所有保护压板、退出母差保护装置的保护和闭锁装置的直流电源开关和交流电压开关、拆断母差保护装置的所有跳闸回路二次接线以及更换母差保护装置的保护cpu板。具体地，步骤s400的具体实现方式为:
49.s401，退出母差保护装置的所有保护压板。
50.在本实施例中，保护压板包括保护跳闸出口压板和母差保护装置差动投入功能硬压板。步骤s401的具体实现方式如下：
51.(1)退出图4所示1c1lp1—1c14lp1保护跳闸压板，共14只。
52.(2)退出母差保护装置差动投入功能硬压板，共1只。
53.(3)退出母差保护装置母联、分段充电保护功能硬压板，共3只。
54.s402，退出母差保护装置的保护和闭锁装置的直流电源开关和交流电压开关。
55.在本实施例中，退出母差保护装置的保护和闭锁装置直流电源开关和交流电压开关，能够防止更换保护cpu板时造成直流接地、短路、人身触电或插件连接错误烧损保护cpu板。
56.s403，拆断母差保护装置所有跳闸回路二次接线，并做好绝缘包扎。
57.步骤s403中，拆断母差保护装置所有跳闸回路二次接线并做好绝缘包扎的具体实现过程为：应先拆断线路、主变二次侧、分段、母联间隔保护屏侧母线差动保护装置跳闸连线，后拆断母线差动保护装置屏侧线路、主变二次侧、分段、母联跳闸连线，两侧接线拆除后同时做好醒目标记和绝缘包扎措施。
58.在本实施例中，先拆断线路、主变二次侧、分段、母联保护屏侧母线差动保护装置跳闸连线，后拆断母线差动保护装置屏侧跳闸连线目的在于：
59.(1)为母差保护装置传动做准备，避免在保护装置传动中引起保护误动作，造成运
行设备断路器跳闸。
60.(2)拆断母差屏所有跳闸回路二次接线后可传动母差保护装置，同时测试保护动作出口接点启动情况。
61.s404，更换母差保护装置的保护cpu板。
62.更换母差保护装置的保护cpu板操作时，检修人员手腕上预先戴好静电释放环，防止静电击穿保护cpu板。
63.s500，二次检查母差保护装置，判断母差保护装置的二次检查结果是否满足调试条件，若满足，则进入步骤s600。
64.在本实施例中，所述调试条件为母差保护装置的运行灯点亮，母差保护装置的模拟量和开关量正确。其中，模拟量包括电流、电压等模拟量采样精度。步骤s500中，二次检查母差保护装置的具体实现方式为：
65.s501，母差保护装置上电。
66.母差保护装置的保护cpu板更换完成后，检查板件连接插件连接正确，固定螺丝紧固后，给上母差保护屏保护和闭锁装置直流电源开关和交流电压开关。
67.s502，检查母差保护装置的运行灯状态、告警信号、启动信号、模拟量和开关量，判断母差保护装置的运行灯是否点亮，无告警信号，模拟量和开关量是否正确；若母差保护装置的运行灯点亮，且模拟量和开关量正确，则进入步骤s503若母差保护装置的运行灯点亮，有告警信号，和/或模拟量和开关量不正确，对母差保护装置进行检修，重复上述步骤，直至母差保护装置的运行灯点亮，且模拟量和开关量正确。
68.其中，母差保护装置的运行灯状态为母差保护装置的保护cpu和闭锁cpu的运行灯状态。
69.其中，判断模拟量和开关量是否正确的方法为：
70.将母差保护装置的电流、电压等模拟量采样精度与线路保护屏采样精度进行对比，若二者相同，则母差保护装置的模拟量正确。
71.母差保护装置上电后，检查母差保护装置的保护cpu和闭锁cpu运行灯是否正常点亮，母差保护装置有无告警信号和启动信号，母差保护装置电压、电流模拟量和开入量是否正确，校对母差保护装置内部时钟，与gps对时吻合，并能实现自动对时。
72.s503，恢复所备份的母差保护装置参数，所述母差保护装置参数包括母差保护装置的系统参数、保护定值、母线及间隔设置等。
73.根据打印设备打印备份的母差保护装置参数，重新录入母差保护装置参数，包括差保护装置的系统参数、保护定值、母线及间隔设置等。
74.s600，调试母差保护装置，并对母差保护装置进行一次恢复操作。
75.在本实施例中，母差保护装置的调试操作包括对母差保护装置单体功能进行调试。示例性的，采用继电保护试验仪分别模拟母差保护装置的双母线区内、区外故障，测试母差保护装置出口动作接点闭合情况，查看并打印母差保护装置动作报告是否正确。
76.步骤s600中，调试母差保护装置的具体实现方式为：
77.(1)断开母差保护屏110kv i母电压开关，开放i母复合电压闭锁，使用母差保护屏两个备用间隔，将母差保护屏两个备用间隔小刀闸位置强合至110kv i母，两备用间隔使用继电保护试验仪通入电流，模拟110kv i段母线区内、区外故障，区外故障时保护装置应可
靠制动，区内故障时应可靠动作，测试与110kv i母所连接所有间隔保护出口动作接点启动情况，检查110kv i母保护动作指示灯是否正常点亮，查看保护装置动作报告是否正确，并打印。
78.(2)断开母差保护屏110kv iii母电压开关，开放iii母复合电压闭锁，使用母差保护屏两个备用间隔，将母差保护屏两个备用间隔小刀闸位置强合至110kv iiii母，两备用间隔使用继电保护试验仪通入电流，模拟110kv iii段母线区内、区外故障，区外故障时保护装置应可靠制动，区内故障时应可靠动作，测试与110kv iii母所连接间隔保护出口动作接点启动情况，检查110kv iii母保护动作指示灯是否正常点亮，查看保护装置动作报告是否正确，并打印。
79.(3)给上母差保护屏110kv i母电压开关，使用母差保护屏两个备用间隔，将母差保护屏两个备用间隔小刀闸位置强合至110kv i母，两备用间隔使用继电保护试验仪通入电流，模拟110kv i段母线区内故障，此时，110kv i母电压正常，复合电压闭锁不开放，母差保护装置不出口动作，110kv i母复合电压闭锁有效。
80.(4)给上母差保护屏110kv iii母电压开关，使用母差保护屏两个备用间隔，将母差保护屏两个备用间隔小刀闸位置强合至110kv iii母，两备用间隔使用继电保护试验仪通入电流，模拟110kv iii段母线区内故障，此时，110kv iiii母电压正常，复合电压闭锁不开放，母差保护装置不出口动作，110kv iii母复合电压闭锁有效。
81.在本实施例中，母差保护装置的一次恢复操作包括恢复母差保护装置的所有跳闸回路二次接线。母差保护装置单体功能调试完成后，先恢复母线差动保护装置屏侧跳闸连线，后恢复线路、主变二次侧、分段、母联保护屏侧母线差动保护装置跳闸连线。
82.s700，二次测试母差保护装置的母差屏向量，判断该母差屏向量的二次测试结果是否合格，若该母差屏向量的二次测试结果合格，则进入步骤s800。
83.在本实施例中，通过现场测试装置二次测试母差保护装置的母差屏向量，根据二次测试结果判断该母差屏向量是否正确无误。若该母差屏向量正确无误，则表明母差屏向量测试合格，进入步骤s800。若该母差屏向量有误，则，需查明原因对母差保护装置进行检修，检修完成后，再次测试母差屏向量，重复上述步骤，直至母差屏向量正确无误。
84.母差屏向量的二次测试结果合格可反映母差保护装置的保护cpu板和闭锁cpu板采样和逻辑计算是否正确，同时也能反映二次模拟量回路和定值通知单参数是否存在问题。二次测试的测试母差屏向量包括母差保护装置的双母线小差电流、大差电流、电压幅值和相位，小差电流、大差电流应趋近于0，电压幅值应平衡，电压相位应满足正序，无零序或负序信号存在,表明保护cpu板和闭锁cpu板采样和逻辑运算功能运转正常，不会引发母差保护装置误动作。
85.s800，对母差保护装置进行二次恢复操作。
86.在本实施例中，母差保护装置的二次恢复操作包括恢复母差保护装置的所有保护压板。步骤s800中,对母差保护装置进行二次恢复操作的具体实现方式为:
87.根据定值通知单要求，先投入母差保护装置差动投入功能硬压板，使用万用表测试图4所示的1c1lp1—1c14lp1共14只保护跳闸压板上端和下端对地直流电压，压板上端电压为-110v，而压板下端应无电压，检查无误后投入1c1lp1—1c14lp1共14只保护跳闸压板。
88.上述的母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法，可以实现母
差保护装置所保护双母线及馈出线间隔在不停电情况下更换故障元件和传动检验保护功能，避免了传统停电检验方式对电力用户造成的经济损失。由于本发明使用继电保护试验仪对母差保护装置进行功能检测，打破了只校验母差保护装置出口二次回路，无法检测保护cpu板和闭锁cpu板动作逻辑的局限性。
89.上述的母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法，还可避免出现因传动检验保护需进行负荷转移后停用双母线，而造成其它供电设备严重过载，缩短正常使用寿命情况。本发明省略了变电站值班人员进行倒闸操作工序所导致的工作流程复杂，作业强度大，作业时间长，容易出错，需要耗费大量人力物力环节，提高了劳动生产率，压缩了设备检修时间。
90.上述的母线差动保护装置在线更换故障元件及传动检验保护的方法，不仅仅针对保护cpu板更换及保护装置传动检验，还可延伸至闭锁cpu板或管理cpu板更换及传动检验，可拓展性强，操作简单易学，方便上手掌握，工作周期短，劳动强度低。
91.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。