一种不停电预接线的继电保护装置改造方法

技术领域

本发明涉及电力改造技术领域，具体地说，涉及一种不停电预接线的继电保护装置改造方法。

背景技术

继电保护装置是当电力系统在遭受到故障危及电力系统安全或一次设备的安全时，发出告警信号或发出跳闸命令进而隔离故障，实现对一次设备的状态监测及保护一次设备的装置，继电保护装置对电力系统的稳定运行具有极大贡献。

随着运行时间的加长，继电保护装置内部会存在元器件老化，影响继电保护装置的可靠性，电力行业标准中继电保护装置一般运行时间不超过12年，因此，需要对运行超过12年的继电保护装置进行更换，在更换继电保护装置的过程中，需要对一次设备进行停电，由此造成的用户停电可能导致用户满意度下降甚至违约。

继电保护装置原屏柜改造是指不更换继电保护屏柜，仅更换继电保护屏柜内的继电保护装置，通常采用此种方法改造的是部分老旧变电站继电保护控制室内空间狭小，屏柜数量有限，无法新增更多的屏柜，原屏改造的方式的优点为节省空间。

常规继电保护装置原屏柜改造方式为：将一次设备停电后，对原继电保护装置各回路进行拆除，对继电保护装置进行更换，接入新继电保护装置回路后，展开继电保护装置调试，最终将新继电保护装置投入生产，其中接入新继电保护装置回路和新继电保护装置调试时间占比最多。

目前，由于继电保护装置改造时停电时间较长，相关工作人员针对缩短停电时间甚至不停电开展继电保护装置改造工作展开了一些研究：

其一，专利公开号为CN116488044A的专利介绍了一种35kV及以下电压等级保测装置不停电改造方法，通过接入不停电改造平台作为过渡措施完成35kV及以下电压等级保测装置的更换，解决停电计划协调困难与老旧设备改造工作开展之间的矛盾；但该方法有如下不足：

1.采用完全不停电方式开展改造工作，无法对一次设备开展传动试验，存在设备的运行隐患，无法确保故障来临时，一次设备可以正确动作，可靠性不足；

2.对电流电压进行短接、断开处理会导致保护装置短时退出运行，在保护装置退出运行期间如果发生故障，轻则导致一次设备起火爆炸等事故，重则导致大面积停电的事故，存在较大改造风险；

3.不同负荷的保护装置具有不同的风险等级，针对不同的电网风险等级，不能采用该方法一概而论。另外，针对中、高级的电网风险，结合上述3个危险点及不足，可能导致无法承受的后果，因此还需要针对不同的风险等级来综合判断是否开展不停电改造工作。

其二，专利公开号为CN110932227A的专利介绍了一种不停电更换保护设备的方法，在不停电更换保护装置前对断路器状态进行确认，而且采用串接电流的方法实现解决了不停电更换保护装置的难点，但该方法应用于保护装置原屏改造时，新保护装置和原保护装置共处一个屏柜，会导致该屏柜内空间不足，因此该方法不适用于原屏改造方式。

其三，专利公开号为CN110854687A的专利介绍了一种用于智能变电站3/2接线改扩建的不停电传动改造方法，该方法对于智能变电站的智能终端等设备不停电改造方式，但目前智能变电站属于新技术，一般运行年限较短，距离改造周期时间较长，不适用于当下大批量的设备老旧的常规变电站继电保护装置改造工作。

针对上述问题，综合电网风险等级因素的影响，需要一种不停电预接线+短时停电传动结合的继电保护装置改造方式，既能大量减少停电改造时间，又能有效降低改造工作风险，提升改造后保护装置的可靠性，还能适用于原屏改造的方式和大量的常规变电站老旧亟待改造的继电保护装置。鉴于此，我们提出了一种不停电预接线的继电保护装置改造方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不停电预接线的继电保护装置改造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述技术问题的解决，本发明提供了一种不停电预接线的继电保护装置改造方法，包括如下步骤：

S1、负荷的判断：将电缆的电流负荷划分为重载、轻载和正常三种状态，针对每种状态规划不同的改造方法；通过对电缆进行负荷计算判断其状态并选择相应的改造方法；

S2、功率的判断：通过计算电缆的功率和负荷率，根据负荷率曲线计算得出短时停电所需要的时间；

S3、预接线：预接线环节为不停电开展；

S4、新保护装置的调试：在改造前，预先置入正式定值并对新继电保护装置进行调试，置入与被改造间隔相匹配的定值，后进行遥信对点和与保信子站装置的调通并提前完成装置的功能逻辑的验收工作

S5、开展预排线工作，预排线工作为只将二次回路排到指定位置，并不接入端子；

S6、停电后，将预排线到位的二次回路直接接入，并开展传动试验，传动试验合格即可进行送电；

S7、拆除原保护装置及二次回路，改造工作结束。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S1中，对电缆进行负荷计算的方法为：

高压电缆最大载流量I

I

其中，s为电缆断面积，J为电流密度，属于电缆的一般出厂参数，与电缆材质有关。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S1中，将电流负荷划分为重载、轻载和正常三种状态，针对每种状态规划不同的改造方法的划分依据为：

根据电力行业标准：

当负荷电流I

当20％I

当负荷电流I

当步骤S1中电缆的负荷电流判断为重载状态，则结束改造；当步骤S1中电缆的负荷电流判断为轻载或正常状态，则继续后续步骤。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S2中，计算短时停电所需要的时间的具体方法包括如下：

首先，计算需要改造间隔的功率S为：

其中，U为改造间隔的线电压，I为改造间隔的线电流，

设该间隔的日最大功率为S

而后根据负荷率曲线，结合短时停电所需要的时间为T

其中，T

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S3中，预接线环节中需要进行的预接线操作具体分为：

直流二次回路的预接线，电压二次回路的预接线，信号二次回路的预接线，故障录波二次回路的预接线，与另外的关联设备的开入开出回路的二次预接线；

其中，另外的关联设备的开入开出回路主要包括母线保护装置、主变保护装置、小电流接地选线装置等。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S3中，在进行预接线环节过程中，当线路轻载时，此时负荷较为重要，但信号二次回路影响了调度中心的监盘，故障录波二次回路影响对可能发生的故障的分析，因此将故障录波二次回路和信号二次回路转入步骤S5中。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S3中，预接线的方法为：

采用一种现有的预接线的扩展端子进行预接线操作，该端子具有如下优点：

一、可以插在原端子上，同时可以将新保护装置的内配线及外部回路预接入；

二、停电后，可以直接将保护装置更换，并开展传动工作，从而免去在停电期间开展配线工作和调试工作，可以节省大量的停电时间；

三、可以将预接线的端子和外部回路连通后，再拆除原配线，风险更小，效率更高。

作为本技术方案的进一步改进，所述步骤S5中，预排线工作为只将二次回路排到指定位置，并不接入端子，主要为针对运行的电流二次回路、控制二次回路，以及轻载状态下的信号二次回路、故障录波二次回路。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

该不停电预接线的继电保护装置改造方法中，引入负荷率的判断机制，通过不停电预接线+短时停电传动的继电保护装置对原屏柜进行改造，既能大量减少停电改造时间，又能有效降低改造工作风险，提升改造后保护装置的可靠性，还能适用于原屏改造的方式和大量的常规变电站老旧亟待改造的继电保护装置，平衡同屏柜改造方式下保护装置停电改造导致的用户满意度下降和不停电改造的高风险和可靠性不足以及屏柜空间不足的问题。

附图说明

图1为本发明中示例性的整体方法原理流程图；

图2为本发明中示例性的预接线端子的优选例结构示意图；

图3为本发明中示例性的“几”型结构部件的优选例结构示意图；

图4为本发明中示例性的预排线的工作原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，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。

实施例1

如图1-图4所示，本实施例提供了一种不停电预接线的继电保护装置改造方法，包括如下步骤：

S1、负荷的判断：将电缆的电流负荷划分为重载、轻载和正常三种状态，针对每种状态规划不同的改造方法；通过对电缆进行负荷计算判断其状态并选择相应的改造方法；

本步骤中，对电缆进行负荷计算的方法为：

高压电缆最大载流量I

I

其中，s为电缆断面积，J为电流密度，属于电缆的一般出厂参数，与电缆材质有关。

进一步地，将电流负荷划分为重载、轻载和正常三种状态，针对每种状态规划不同的改造方法的划分依据为：

根据电力行业标准：

当负荷电流I

当20％I

当负荷电流I

当步骤S1中电缆的负荷电流判断为重载状态，则结束改造；当步骤S1中电缆的负荷电流判断为轻载或正常状态，则继续后续步骤。

S2、功率的判断：通过计算电缆的功率和负荷率，根据负荷率曲线计算得出短时停电所需要的时间；

本步骤中，计算短时停电所需要的时间的具体方法包括如下：

首先，计算需要改造间隔的功率S为：

其中，U为改造间隔的线电压，I为改造间隔的线电流，

设该间隔的日最大功率为S

而后根据负荷率曲线，结合短时停电所需要的时间为T

其中，T

S3、预接线：预接线环节为不停电开展；

本步骤中，预接线环节中需要进行的预接线操作具体分为：

直流二次回路的预接线，电压二次回路的预接线，信号二次回路的预接线，故障录波二次回路的预接线，与另外的关联设备的开入开出回路的二次预接线；

其中，另外的关联设备的开入开出回路主要包括母线保护装置、主变保护装置、小电流接地选线装置等。

同时，在进行预接线环节过程中，当线路轻载时，此时负荷较为重要，但信号二次回路影响了调度中心的监盘，故障录波二次回路影响对可能发生的故障的分析，因此将故障录波二次回路和信号二次回路转入步骤S5中。

本实施例中，预接线的方法为：

采用一种现有的预接线的扩展端子进行预接线操作，该端子具有如下优点：

一、可以插在原端子上，同时可以将新保护装置的内配线及外部回路预接入；

二、停电后，可以直接将保护装置更换，并开展传动工作，从而免去在停电期间开展配线工作和调试工作，可以节省大量的停电时间；

三、可以将预接线的端子和外部回路连通后，再拆除原配线，风险更小，效率更高。

其中，现有的预接线的扩展端子可以采用如图2所示的预接线端子，其包括端子本体，端子本体的顶面从左到右依次设有左侧端子接入螺丝、左侧预留原端子接线拆除孔、扩展固定点、右侧预留原端子接线拆除孔、预接线锁孔、右侧端子接入螺丝，端子本体的两端部对称开设有左侧接线孔和右侧接线孔；左侧端子接入螺丝与左侧接线孔相连通，右侧端子接入螺丝与右侧接线孔相连通，其具有体积较小，便于携带，放置简单等优点，成品完全适配于现行电压端子，且便于携带、使用便捷、性价比高；

进一步地，现有的预接线的扩展端子还可以配套有如图3所示的“几”型结构部件，其包括呈“几”字型连接的左侧接线臂、左侧金属连片、右侧金属连片和右侧接线臂，左侧金属连片和右侧金属连片之间通过连接上锁螺丝连接；左侧金属连片包括垂直连接的横向连接片和竖向连接片，竖向连接片的截面呈倒置L型，连接上锁螺丝螺纹连接于竖向连接片的顶面中心；右侧金属连片包括垂直连接的第一连接片和第二连接片，第一连接片的截面呈倒置L型，第二连接片上开设有与连接上锁螺丝位置相对应、尺寸相适配且螺纹连接的螺孔；采用上述的预接线端子进行预接线后，该“几”型结构部件采用“几”字型结构，完美适配于预接线端子，为预接线端子提供上锁功能和解锁功能，可以控制预接线端子左右的导通状态，也可以控制预接线的二次回路和原二次回路的导通状态，极大提升了预接线工作的安全性。

S4、新保护装置的调试：在改造前，预先置入正式定值并对新继电保护装置进行调试，置入与被改造间隔相匹配的定值，后进行遥信对点和与保信子站装置的调通并提前完成装置的功能逻辑的验收工作；

S5、开展预排线工作，预排线工作为只将二次回路排到指定位置，并不接入端子；

本步骤中，如图4所示，预排线工作为只将二次回路排到指定位置，并不接入端子，主要为针对运行的电流二次回路、控制二次回路，以及轻载状态下的信号二次回路、故障录波二次回路。

S6、停电后，将预排线到位的二次回路直接接入，并开展传动试验，传动试验合格即可进行送电；

S7、拆除原保护装置及二次回路，改造工作结束。

本方案引入负荷率的判断机制，通过不停电预接线+短时停电传动的继电保护装置对原屏柜进行改造，既能大量减少停电改造时间，又能有效降低改造工作风险，提升改造后保护装置的可靠性，还能适用于原屏改造的方式和大量的常规变电站老旧亟待改造的继电保护装置，平衡同屏柜改造方式下保护装置停电改造导致的用户满意度下降和不停电改造的高风险和可靠性不足以及屏柜空间不足的问题。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例的全部或部分步骤的过程可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。