分布式母线保护子机检修方法和分布式母线保护系统

摘要

本发明涉及分布式母线保护子机检修方法和分布式母线保护系统，分布式母线保护包括N个子机，N≥2，各子机之间通过通讯线路相互连接，每个子机均设置N个检修压板，当某一个子机检修时，检修子机投入所有检修压板，其他各子机投入检修子机对应的检修压板，然后对检修子机进行检修，不影响其他子机之间的信息交互，也不影响其他子机的正常运行，当检修完成后，各子机退出相应的检修压板。因此，通过在分布式母线保护子机中按子机个数设置检修压板以及检修压板的投入控制，不影响其他子机之间的信息交互，解决了分布式母线保护单个子机检修的问题。并且，该方法软件处理简单、可靠性高、易于实现，能够提高就地化母线保护装置的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及分布式母线保护子机检修方法和分布式母线保护系统，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

国家电网公司总结了近几年智能变电站保护控制设备的运行情况，结合中国电科院入网试验的试验情况，在以下主要方面提出了优化提升的意见：一是保护控制装置的运维检修的易用性和便捷性需要进行提升；二是继电保护系统的安全可靠性，特别是单一元器件的损坏保护不能误动作的要求不能够得到满足的情况必须要解决；三是由于前置合并单元的采样传输延时及后续智能终端等环节的增加，导致继电保护整组动作时间相较常规变电站有所增加；四是智能变电站工程配置文件的管控需要进行提升，智能变电站从工程设计到配置、调试及验收阶段严重依赖设备制造厂家，各种配置文件及配置下装工具各不相同，严重影响了智能变电站工程建设周期，并造成运行检修人员不能够独立完成相关检修操作。在此背景下，国网公司科技部、国调中心先后组织了相关设备制造厂家、部分网省公司进行了智能变电站二次设备布局模式的创新方案研究，提出了继电保护装置小型化、就地化无防护安装模式。

申请公布号为CN101699706A的中国专利申请文件公开了一种故障信息系统子站对继电保护装置检修状态的处理方法，其中，在子站中安装有硬压板，在继电保护装置检修时，由人工将对应间隔的硬压板投入，继电保护装置检修结束时，由人工将对应的硬压板退出。并且，通过硬压板状态信息判断相应继电保护装置的检修状态，并送至子站。

近年来，我国智能变电站发展迅速，有力推动了继电保护技术创新，小型化、就地化保护是当前智能变电站继电保护技术发展的方向。就地化变压器保护、母线保护等元件保护采用分布式结构，由多台就地化保护子机构成，各子机共享信息、协同运行。每台子机负责完成若干间隔模拟量、开关量采集，同时接收其它子机的采集数据，然后独立完成保护逻辑运算及跳闸出口。

因此，上述专利申请的处理方法只适用于子站与主站之间的通信，不能适用于分布式母线保护等分布式系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种分布式母线保护子机检修方法，用于对分布式母线保护的子机进行检修。本发明同时提供一种分布式母线保护系统。

为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。

一种分布式母线保护子机检修方法，分布式母线保护包括N个子机，N≥2，各子机之间通过通讯线路相互连接，每个子机能够获取其他各子机的相关信息并独立完成全部保护功能，每个子机均设置N个检修压板，每个子机中的各检修压板与各子机一一对应；当某一个子机检修时，该检修子机投入所有子机对应的检修压板，除了所述检修子机之外的各子机均投入与该检修子机对应的检修压板，然后所述检修子机进行检修，当检修完成后，所述检修子机退出所有的检修压板，除了所述检修子机之外的各子机退出与所述检修子机对应的检修压板。

各子机之间通过通讯线路相互连接，每个子机能够获取其他各子机的相关信息并独立完成全部保护功能，保护具有多少个子机，每个子机均就设置有多少个检修压板，当某个子机检修时，该检修子机投入所有子机对应的检修压板，除了检修子机之外的各子机均投入与该检修子机对应的检修压板，然后对该检修子机进行检修，不影响其他子机之间的信息交互，除了检修子机之外的各子机之间的信息交互不受影响，也不影响其他子机的正常运行，因此单个子机检修不会影响保护的正常运行。当检修完成后，检修子机退出所有的检修压板，除了检修子机之外的各子机退出与检修子机对应的检修压板。因此，该检修方法适用于分布式保护，主要应用于智能变电站就地化分布式母线保护装置中，通过在分布式母线保护子机中按子机个数设置检修压板以及检修压板的投入控制，不影响其他子机之间的信息交互，解决了分布式母线保护单个子机检修的问题。并且，该方法软件处理简单、可靠性高、易于实现，能够提高就地化母线保护装置的可靠性。

进一步地，当所述检修子机投入所有子机对应的检修压板时，只接收所述检修子机对应的模拟量信息，不接收其他各子机对应的模拟量信息；对于除了所述检修子机之外的任意一个子机，当投入所述检修子机对应的检修压板时，该子机不再接收所述检修子机对应的模拟量信息，而除了所述检修子机之外的各子机之间的模拟量信息交互不受影响。

由于单个子机检修压板投入时，与该子机对应的一次设备已经断开，二次回路中已经没有电流，因此其他子机不再接收检修子机对应的模拟量信息，不会影响母线保护的正常运行，即单个子机检修不会影响保护的正常运行。而且，子机检修时，需要通过继电保护测试仪等设备施加电流检验检修子机电流回路和保护性能的正确性，其他子机如果接收检修子机对应的模拟量信息可能造成正常运行的母线保护误动，因此其他的子机不能接收检修子机对应的模拟量信息。而检修检修子机只接收自己的模拟量信息可隔离其他子机的影响，用于母线保护性能的检验。所以，而除了检修子机之外的各子机之间的模拟量信息交互不受影响，单个子机检修不会影响保护的正常运行。

进一步地，当所述检修子机投入所有子机对应的检修压板时，所述检修子机与其他各子机的定值、压板不一致判别告警退出，其他各子机与所述检修子机的定值、压板不一致判别逻辑退出。

进一步地，各子机将各自的定值、压板计算成CRC后传送给其他各子机，各子机通过比对相应的CRC信息进行定值、压板一致性判别。

一种分布式母线保护系统，包括N个子机，N≥2，各子机之间通过通讯线路相互连接，每个子机能够获取其他各子机的相关信息并独立完成全部保护功能，每个子机均设置N个检修压板，每个子机中的各检修压板与各子机一一对应；当某一个子机检修时，该检修子机投入所有子机对应的检修压板，除了所述检修子机之外的各子机均投入与该检修子机对应的检修压板，然后所述检修子机进行检修，当检修完成后，所述检修子机退出所有的检修压板，除了所述检修子机之外的各子机退出与所述检修子机对应的检修压板。

进一步地，当所述检修子机投入所有子机对应的检修压板时，只接收所述检修子机对应的模拟量信息，不接收其他各子机对应的模拟量信息；对于除了所述检修子机之外的任意一个子机，当投入所述检修子机对应的检修压板时，该子机不再接收所述检修子机对应的模拟量信息，而除了所述检修子机之外的各子机之间的模拟量信息交互不受影响。

进一步地，当所述检修子机投入所有子机对应的检修压板时，所述检修子机与其他各子机的定值、压板不一致判别告警退出，其他各子机与所述检修子机的定值、压板不一致判别逻辑退出。

进一步地，各子机将各自的定值、压板计算成CRC后传送给其他各子机，各子机通过比对相应的CRC信息进行定值、压板一致性判别。

进一步地，为了实现高速高可靠性数据传输，各子机之间通过光纤以太网连接，形成双向双环网，每个子机通过所述双向双环网能够获取其他各子机的相关信息。

进一步地，每个子机均固定接入M个间隔，负责对应M个间隔的模拟量和开关量的采集以及分相跳闸出口，M≥1。

进一步地，各子机均能够发布SV报文，收发GOOSE和MMS报文，其中，SV报文包含对应子机所采集间隔的模拟量信息，GOOSE发送报文包含整套母线保护的跳闸信号和对应子机所采集间隔的开关量信息，GOOSE接收报文为所有间隔的启动失灵信号。

附图说明

图1是分布式母线保护子机布置示意图。

具体实施方式

分布式母线保护系统实施例

本实施例中，分布式母线保护系统(简称为分布式母线保护)采用电缆直接采样和电缆直接跳闸，对外输入输出采用标准连接器，就地贴近一次设备安装。因此，分布式母线保护中采用的分布式母线保护子机检修方法可以适用于贴近一次设备布置的分布式母线保护装置。

分布式母线保护包括N个母线保护子机(以下简称为子机)，N≥2，各子机完全相同，N的具体个数根据实际需要进行设置。本实施例中，分布式母线保护采用积木式设计，最大按4个子机配置。各子机之间通过通讯线路相互连接，每个子机均能够获取其他各子机的相关信息，本实施例中，各子机之间通过千兆光纤以太网连接，形成高可靠无缝冗余的内部专用双向双环网，每个子机通过该双向双环网能够获取其他各子机的相关信息，并且，各子机均能够独立完成全部保护功能。并且，每个子机均固定接入M个间隔，负责对应M个间隔的模拟量和开关量的采集以及分相跳闸出口，M≥1，M的数值根据实际情况进行设定，本实施例中，M＝8，那么，每个子机固定接入8个间隔，负责对应8个间隔的模拟量和开关量的采集和对应间隔的分相跳闸出口。各子机具备SV、GOOSE、MMS三网合一光口输出功能，该光口采用百兆光纤接口，其中，SV数据输出格式为IEC 61850-9-2，采样率为4kHz。所有子机都接入保护专网，各子机均能够发布SV报文，收发GOOSE和MMS报文，其中，SV报文包含对应子机所采集间隔的模拟量信息，GOOSE发送报文包含整套母线保护的跳闸信号和对应子机所采集间隔的开关量信息，GOOSE接收报文为所有间隔的启动失灵信号。

图1为分布式母线保护的一种具体的子机布置示意图，当然，本发明并不局限于该具体实现方式。

每个子机均设置N个检修压板，也就是说，每个子机都按最大子机个数设置子机检修压板，有多少个子机，每个子机均设置多少个检修压板，每个子机中的各检修压板与各子机一一对应。由于本实施例中，就地化分布式母线保护最大按4个子机配置，那么，每个子机都设置与子机1、子机2、子机3和子机4分别对应的、共4个检修压板。

现有的母线保护大都采用集中式布置，即用一台保护装置完成全部保护功能，因此不存在单个子机检修的问题，而分布式母线保护由多台子机共同完成全部保护功能，当一次设备检修或装置故障时存在单个子机检修的问题。

当某一个子机检修时(将该检修的子机称为检修子机)，该检修子机投入所有子机对应的检修压板，除了该检修子机之外的各子机均投入与该检修子机对应的检修压板，比如：当需要检修子机2时，子机2就是检修子机，那么，子机2投入子机1、子机2、子机3和子机4对应的检修压板，子机1、子机3和子机4均投入与子机2对应的检修压板。检修子机投入所有的检修压板的处理方式与除了检修子机之外的其他各子机投入检修子机对应的检修压板的处理方式不同，其中，当检修子机投入所有子机对应的检修压板时，即子机2投入所有子机对应的检修压板时，只接收检修子机对应的模拟量信息，不接收其他各子机对应的模拟量信息，这种处理方式可以验证检修子机的保护动作行为，进一步地，检修子机的保护动作行为的具体验证过程为：子机检修时通过继电保护测试仪施加电流，通过管理单元检测装置的采样值与施加电流是否一致，可检验检修子机电流回路正确性；而且，通过施加相应的电流验证保护动作行为，比如：施加1.025倍差动保护启动电流定值时差动保护应可靠动作，施加0.975倍差动保护启动电流定值时差动保护应可靠不动作。对于除了检修子机之外的任意一个子机，即子机1、子机3或者子机4，当投入检修子机对应的检修压板时，即投入子机2对应的检修压板时，这些除了检修子机之外的各子机不再接收检修子机对应的模拟量信息，而这些子机(即除了检修子机之外的各子机)之间的模拟量信息交互不受影响。

因此，由于分布式母线保护由多台子机共同完成全部保护功能，当一次设备检修或装置故障时存在单个子机检修的问题。每个子机中都设置了N个检修压板分别对应N个子机，当某台子机检修时，需将该检修子机中所有子机的检修压板均投入，此时检修子机只接收自己的模拟量信息，不接收其他各子机对应的模拟量信息；其他子机只需投入该检修子机的检修压板，此时其他子机不再接收检修子机对应的模拟量信息，而除了检修子机之外的各子机之间的模拟量信息交互不受影响，因此单个子机检修不会影响保护的正常运行。而且，单个子机检修压板投入时，与该子机对应的一次设备已经断开，二次回路中已经没有电流，因此其他子机不再接收检修子机对应的模拟量信息，不会影响母线保护的正常运行。因为子机检修时，需要通过继电保护测试仪施加电流检验检修子机电流回路和保护性能的正确性，其他子机如果接收检修子机对应的模拟量信息可能造成正常运行的母线保护误动，因此其他的子机不能接收检修子机对应的模拟量信息。而检修子机只接收自己的模拟量信息可隔离其他子机的影响，用于母线保护性能的检验。

分布式母线保护由多台子机共同完成全部保护功能，正常运行时各子机的定值和压板完全一致。当某个子机的定值或压板与其他子机不一致时，表明该子机的定值或压板出现异常，可能造成保护误动，因此各子机定值和压板不一致时需要闭锁保护。因此，通常情况下，即系统正常运行时，各子机间要进行定值、压板不一致判别并告警。当检修子机投入所有子机对应的检修压板时，也需要进行定值、压板不一致判别，其中，当检修子机投入所有子机对应的检修压板时，检修子机与其他各子机的定值、压板不一致判别告警退出，其他各子机与检修子机的定值、压板不一致判别逻辑退出。当一次设备检修或装置故障时存在单个子机检修的问题。当某台子机检修时，该检修子机中所有子机的检修压板均投入，其他子机只需投入该检修子机的检修压板，此时其他子机和检修子机的压板投入状态是不一致的，而检修子机仍需要独立完成母线保护功能试验，因此不再判别检修子机和其他子机的定值和压板是否一致。

进一步地，各子机将各自的定值、压板计算成CRC后通过内部专用双向双环网传送给其他各子机，各子机通过比对相应的CRC信息进行定值、压板一致性判别，以下给出一种具体的实现过程：各子机将各自的定值、压板作为一个总的数据块，采用循环冗余校验码计算CRC：在K位信息码后再拼接R位的校验码，整个编码长度为N位，因此，这种编码也叫(N，K)码。对于一个给定的(N，K)码，可以证明存在一个最高次幂为N-K＝R的多项式G(x)。根据G(x)可以生成K位信息的校验码，而G(x)叫做这个CRC码的生成多项式。校验码的具体生成过程为：假设要发送的信息用多项式C(x)表示，将C(x)左移R位(可表示成C(x)*2R)，这样C(x)的右边就会空出R位，这就是校验码的位置。用C(x)*2R除以生成多项式G(x)得到的余数就是校验码。任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为‘0’和‘1’取值的多项式一一对应。例如：代码1010111对应的多项式为x⁶+x⁴+x²+x+1，而多项式为x⁵+x³+x²+x+1对应的代码101111。各子机通过CRC信息独立进行定值、压板一致性判别。每个子机接收到其他N-1个子机的CRC信息后，将自己的CRC信息与其他子机分别进行比对，如果自己的CRC信息与任一个子机的CRC信息不一致且该子机的检修压板未投入则报定值、压板不一致并闭锁保护。

然后，对检修子机进行检修。

当检修完成后，检修子机退出所有的检修压板，除了检修子机之外的各子机退出与检修子机对应的检修压板，各子机正常参与分布式母线保护的逻辑判别。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于分布式母线保护子机检修方法，并不局限于该方法所应用的系统结构，即并不局限于上述给出的具体的系统结构，基于该检修方法的任何分布式母线系统均在本发明的保护范围内。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

分布式母线保护子机检修方法实施例

本实施例提供一种分布式母线保护子机检修方法，分布式母线保护包括N个子机，N≥2，各子机之间通过通讯线路相互连接，每个子机能够获取其他各子机的相关信息并独立完成全部保护功能，每个子机均设置N个检修压板，每个子机中的各检修压板与各子机一一对应；当某一个子机检修时，该检修子机投入所有子机对应的检修压板，除了检修子机之外的各子机均投入与该检修子机对应的检修压板，然后检修子机进行检修，当检修完成后，检修子机退出所有的检修压板，除了检修子机之外的各子机退出与检修子机对应的检修压板。

由于上述系统实施例中已对检修方法进行了详细地描述，这里就不再具体说明。