CN115112970A - 一种继电保护操作回路出口压板状态监测方法及*** - Google Patents

一种继电保护操作回路出口压板状态监测方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种继电保护操作回路出口压板状态监测方法及***，所述方法包括以下步骤：步骤1，构建电压监测回路，并将电压监测回路并接在出口压板上获取测量点实际电压；步骤2，根据跳合闸线圈电压，计算跳闸线圈内阻和合闸线圈内阻；步骤3，根据跳闸线圈内阻，获取跳闸状态下出口压板两端的理论电压；步骤4，根据合闸线圈内阻，获取合闸状态下出口压板两端的理论电压；步骤5，分别在跳闸状态或合闸状态下结合测量点的实际电压和理论电压判断出口压板的状态。本发明通过出口压板自身电气特性实现对出口压板状态的监测，能够对继电保护装置硬压板进行远方实时监测，且不影响继电保护操作回路的正常工作。

Description

一种继电保护操作回路出口压板状态监测方法及***
技术领域
本发明涉及电力***故障检测的技术领域，更具体地，涉及一种继电保护操作回路出口压板状态监测方法及***。
背景技术
电力***变电站的设备包括一次设备和二次设备，其中二次设备是对一次设备进行控制、测量和保护的各类装置，目前的变电站大多已实现无人值守，各一、二次设备状态被保护、测控装置采集后，由自动化***的远动装置传送到远方的监控中心，可实现对设备进行远方监控。
继电保护装置是变电站最主要的二次设备，用于对断路器、变压器等一次设备进行控制和保护，继电保护装置为了方便投退、操作以及适应各种运行方式，在其安装屏柜上都装有可投退的连接片(硬压板)，用于实现接通或断开外部电路，或投入、退出等功能。在实际应用中，正确投退硬压板至关重要，漏投或误投硬压板都可能引起保护拒动、误动，带来严重后果。
现有技术的不足之处在于：由于硬压板串联在各外部电路中，无法直接从电路中获取其状态，各设备生产厂家对硬压板状态均未进行采集，因此不能对其进行远方监视，只能靠运维人员定期巡视、检查。实际工作中因漏投、错投压板导致的继电保护拒动、误动事件屡见不鲜，因此研究如何进行硬压板状态的采集，实现压板状态的在线监视，对于电力***故障检测领域具有重要意义。现有技术提供了一种继电保护硬压板远程监控装置(CN205610350U)，通过对硬压板开合状态进行监控，避免硬压板误投或漏投，提高设备运行的安全性。其采用接近式电磁感应传感器进行测量，电磁式传感器存在自身稳定性差异，在实际使用过程中安装不方便。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种继电保护操作回路出口压板状态监测方法，能够利用变电站现有资源实现对硬压板的状态采集和远方监视。
本发明采用如下的技术方案。
一种继电保护操作回路出口压板状态监测方法，包括以下步骤：
步骤1，构建电压监测回路，并将电压监测回路并接在继电保护操作回路出口压板上获取测量点实际电压；
步骤2，获取操作回路的关键节点电压，计算跳合闸线圈内阻
步骤3，根据跳闸线圈内阻，获取跳闸状态下出口压板两端的理论电压；
步骤4，根据合闸线圈内阻，获取合闸状态下出口压板两端的理论电压；
步骤5，分别在跳闸状态或合闸状态下结合测量点的实际电压和理论电压判断出口压板的状态。
优选地，所述步骤1中，
电压监测回路还包括接入端子回路、分压与限流电阻回路、AD采集器回路和MCU计算回路，测量点为继电保护操作回路的出口压板上下两端的对地点。
优选地，所述步骤2还包括：
步骤2-1，在继电保护操作回路的关键节点处设置电压采集装置，并获取各关键节点电压；
步骤2-2，计算跳闸线圈内阻和闸线圈内阻的值。
优选地，所述步骤2-2还包括：
设跳闸回路总阻抗为RTZ，则跳闸线圈内阻的计算式如下：
RTQ＝VTQ/(VKM+-VKM-)*RTZ
其中，RTQ表示跳闸线圈内阻；
设合闸回路总阻抗为RHZ，则合闸线圈内阻的计算式如下：
RHQ＝VTQ/(VKM+-VKM-)*RHZ
其中，RHQ表示合闸线圈内阻。
优选地，所述步骤3还包括，
跳闸状态下出口压板两端的理论电压计算式如下：
ULPKM+＝-Un·R/(R+RTQ)
ULPKM-＝-Un·R/(R+RTQ+RLP)
其中，ULPKM+为出口压板近操作回路正端电压，ULPKM-为出口压板近操作回路负端电压，R为电压监测回路的内阻，Un为操作回路额定电压，RTQ为跳闸线圈内阻，RLP为出口压板的接触电阻。
优选地，所述步骤4还包括：
合闸状态下出口压板两端的理论电压计算式如下：
ULPKM+＝-Un·R/(R+RHQ)
ULPKM-＝-Un·R/(R+RHQ+RLP)
其中，ULPKM+为出口压板近操作回路正端电压，ULPKM-为出口压板近操作回路负端电压，R为电压监测回路的内阻，Un为操作回路额定电压，RHQ为合闸线圈内阻，RLP为出口压板的接触电阻。
优选地，所述步骤5还包括
步骤5-1，通过电压监测回路获取测量点的实际电压；
步骤5-2，结合理论电压与实际电压的误差，判断出口压板是否投入使用；
步骤5-3，若出口压板投入使用，则结合理论电压与测量电压的差值，判断出口压板是否连接完好。
优选地，所述步骤5-2还包括：
出口压板是否投入使用的判断式为：
|(U-ULPKM-)/U|*100％＜10％
其中，U为测量点实际电压；
若继电保护操作回路为跳闸状态，则判断式中的ULPKM-为步骤3中计算得到的跳闸状态下出口压板近操作回路负端电压；
若继电保护操作回路为合闸状态，则判断式中的ULPKM-为步骤4中计算得到的合闸状态下出口压板近操作回路负端电压；
当测量电压满足判断式时，认定压板投入使用，否则认为压板未投入使用。
优选地，所述步骤5-3还包括：
判断出口压板是否连接完好还包括：
对于220V直流***，判断理论电压与测量电压的差值是否满足：
U-ULPKM+≤22
若满足，则表示出口压板连接完好，否则表示出口压板连接不完好；
对于110V直流***，判断理论电压与测量电压的差值是否满足：
U-ULPKM+≤11
若满足，则表示出口压板连接完好，否则表示出口压板连接不完好。
本发明还提供了一种继电保护操作回路出口压板状态监测***，包括，采集模块、计算模块和判断模块；
其中，采集模块用于获取测量点的实际电压以及继电保护操作回路的关键节点电压，采集模块还包括电压监测回路和电压采集装置；
计算模块用于计算测量点的理论电压，计算模块能够根据操作回路及电压监测模块的参数进行计算，得到理论电压并用于后续判断；
判断模块根据采集模块获取的测量点电压和计算模块得到的理论电压，判断出口压板是否投入使用，以及连接是否完好。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明基于电压关系对继电保护操作回路的出口压板进行监测，监测过程仅依靠出口压板自身电气特性实现线性表达出口压板状态，能够实现对继电保护装置硬压板的远方实时监测，且不影响继电保护操作回路的正常工作。
附图说明
图1是本发明继电保护操作回路出口压板状态监测方法的整体流程示意图；
图2是本发明中电压监测回路的结构示意图；
图3是本发明中节点电压监测的示意图；
图4是本发明继电保护操作回路出口压板状态监测***的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1所示，本发明提供了一种继电保护操作回路出口压板状态监测方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤1，构建电压监测回路，并将电压监测回路并接于继电保护操作回路出口压板上获取测量点实际电压；
具体的，如图2所示，电压监测回路还包括接入端子回路、分压与限流电阻回路、AD采集器回路和MCU计算回路，且四个回路均为独立回路。
其中，接入端子回路由电阻串并联构成，如图2所示，首先由一个130K电阻与4.99K电阻串联，与一个4.99K电阻并联并与参考点AGND相连；分压与限流电阻回路包括电阻、二极管和电容，如图2所示，首先由两个10K电阻与1nF的电容串联后与二极管并联，二极管一端与参考点AGND相连；AD采集器回路包括AD采集芯片；MCU计算回路包括微型计算机，用于对采集到的电压数据进行计算。
电压监测回路可并接至继电保护操作回路的出口压板一端，也可与出口压板两端同时并接。如图2所示，图2包括四个电压监测回路，图2中各电压监测回路与出口压板并接的端口为第一端口HLP_1_IN、第二端口HLP_2_IN、第三TLP_1_IN和第四端口TLP_2_IN。
如图3所示，通过电压监测回路获取测量点的实际电压，本实施例中，测量点为继电保护操作回路的出口压板上下两端的对地点。如图2和图3所示，测量时第一端口HLP_1_IN与出口压板上端B点相连接，第三端口TLP_1_IN与出口压板下端B1点相连接。
步骤2，获取操作回路的关键节点电压，并计算跳合闸线圈内阻；
具体的，步骤2还包括：
步骤2-1，在继电保护操作回路的关键节点处设置电压采集装置，并获取各关键节点电压；
其中，关键节点包括直流回路正端、跳闸线圈和直流回路负端，视跳闸出口回路为二端口网络，获取的操作回路关键节点电压包括直流回路正端电压VKM+、跳闸线圈电压VTQ和直流回路负端VKM-。
步骤2-2，计算跳闸线圈内阻和闸线圈内阻的值。
以参考点为VKM-为例，当装置处于合闸状态时，操作机构的跳闸线圈节点TQ处于闭合状态，此时跳闸线圈节点TQ与直流回路负端KM-连通；
设跳闸回路总阻抗为RTZ，则跳闸线圈内阻的计算式如下：
RTQ＝VTQ/(VKM+-VKM-)*RTZ
其中，RTQ表示跳闸线圈内阻。
设合闸回路总阻抗为RHZ，则合闸线圈内阻的计算式如下：
RHQ＝VTQ/(VKM+-VKM-)*RHZ
其中，RHQ表示合闸线圈内阻。
步骤3，根据跳闸线圈内阻，获取跳闸状态下出口压板两端的理论电压；
其中，出口压板两端的理论电压包括出口压板近操作回路正端电压和负端电压，跳闸状态下出口压板两端理论电压的计算涉及跳闸线圈的阻值以及出口压板接触电阻。其特征在于不仅可以判定出口压板是否投入使用，还可以判断出口压板与跳闸线圈之间连接是否完好，例如是否旋转到位、是否存在虚接。
具体的，设操作回路额定电压为Un，跳闸线圈的直流阻抗为RTQ，出口压板的接触电阻为RLP，且操作回路额定电压为Un为已知量。
步骤1中所构建的电压监测回路，其回路内阻为高阻抗设计，从而有效避免并接测量影响，其内阻为R，内阻R为限流电阻，如图2所示，电压监测回路的内阻R为图2中的R154，其阻值设置为130kΩ以上，本实施例中设置内阻R为130kΩ。
根据电压监测回路的内阻R、操作回路额定电压Un、跳闸线圈的内阻RTQ和出口压板的接触电阻RLP计算出口压板近操作回路的两端理论电压，计算式如下：
ULPKM+＝-Un·R/(R+RTQ)
ULPKM-＝-Un·R/(R+RTQ+RLP)
其中，ULPKM+为出口压板近操作回路正端电压，ULPKM-为出口压板近操作回路负端电压。
步骤4，根据合闸线圈内阻，确定合闸状态下出口压板两端的理论电压；
其中，合闸压板理论电压的计算，涉及合闸线圈的阻值以及出口压板接触电阻。通过合闸压板理论电压的值不仅可以判定出口压板是否投入，还可以判断出口压板的连接是否完好。
设操作回路额定电压为Un，合闸线圈的内阻为RHQ，出口压板的接触电阻为RLP，则出口压板两端电位的理论值计算式如下：
ULPKM+＝-Un·R/(R+RHQ)
ULPKM-＝-Un·R/(R+RHQ+RLP)
其中，ULPKM+为出口压板近操作回路正端电压，ULPKM-为出口压板近操作回路负端电压。
步骤5，分别在跳闸状态或合闸状态下结合测量点的实际电压和理论电压判断出口压板的状态；
具体的，判断得到出口压板状态包括出口压板是否投入使用以及出口压板是否连接完好，步骤5还包括：
步骤5-1，通过电压监测回路获取测量点的实际电压；
步骤5-2，结合理论电压与实际电压的误差，判断出口压板是否投入使用；
具体的，在操作回路中每个元器件都有其自身阻抗，因此会存在分压效应。同时，由于会存在寄生回路、虚接等现象，实际电压将不等于是理论值，而是会小于理论值，因此在本发明中：
当测量电压与理论推算电压的误差小于10％时，认定出口压板可靠投入。因此，本发明中出口压板是否投入使用的判断式为：
|(U-ULPKM-)/U|*100％＜10％
其中，U为测量点实际电压。
若继电保护操作回路为跳闸状态，则判断式中的ULPKM-为步骤3中计算得到的跳闸状态下出口压板近操作回路负端电压；
若继电保护操作回路为合闸状态，则判断式中的ULPKM-为步骤4中计算得到的合闸状态下出口压板近操作回路负端电压；
当测量电压满足判断式时，认定压板投入使用，否则认为压板未投入使用。
步骤5-3，若出口压板投入使用，则结合理论电压与测量电压的差值，判断出口压板是否连接完好。
具体的，判断出口压板是否连接完好还包括：
对于220V直流***，判断理论电压与测量电压的差值是否满足：
U-ULPKM+≤22
若满足，则表示出口压板连接完好，否则表示出口压板连接不完好；
对于110V直流***，判断理论电压与测量电压的差值是否满足：
U-ULPKM+≤11
若满足，则表示出口压板连接完好，否则表示出口压板连接不完好。
如图4所示，本发明还提供了一种继电保护操作回路出口压板状态监测***，上述继电保护操作回路出口压板状态监测方法能够基于该***实现，具体的，该***包括采集模块、计算模块和判断模块；
其中，采集模块用于获取测量点的实际电压以及继电保护操作回路的关键节点电压，采集模块还包括电压监测回路和电压采集装置；
计算模块用于计算测量点的理论电压，计算模块能够根据操作回路及电压监测模块的参数进行计算，得到理论电压并用于后续判断；
判断模块根据采集模块获取的测量点电压和计算模块得到的理论电压，判断出口压板是否投入使用，以及连接是否完好。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过出口压板自身电气特性实现对出口压板状态的监测，能够对继电保护装置硬压板进行远方实时监测，且不影响继电保护操作回路的正常工作。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种继电保护操作回路出口压板状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，构建电压监测回路，并将电压监测回路并接在继电保护操作回路出口压板上获取测量点实际电压；
步骤2，获取操作回路的关键节点电压，计算跳闸线圈内阻和合闸线圈内阻；
步骤3，根据跳闸线圈内阻，获取跳闸状态下出口压板两端的理论电压；
步骤4，根据合闸线圈内阻，获取合闸状态下出口压板两端的理论电压；
步骤5，分别在跳闸状态或合闸状态下结合测量点的实际电压和理论电压判断出口压板的状态。
2.根据权利要求1所述的继电保护操作回路出口压板状态监测方法，其特征在于，
所述步骤2还包括：
步骤2-1，在继电保护操作回路的关键节点处设置电压采集装置，并获取各关键节点电压；
步骤2-2，计算跳闸线圈内阻和闸线圈内阻的值。
3.根据权利要求2所述的继电保护操作回路出口压板状态监测方法，其特征在于，
所述步骤2-1中，关键节点包括直流回路正端、跳闸线圈和直流回路负端，视跳闸出口回路为二端口网络，获取的操作回路关键节点电压包括直流回路正端电压VKM+、跳闸线圈电压VTQ和直流回路负端VKM-。
4.根据权利要求3所述的继电保护操作回路出口压板状态监测方法，其特征在于，
所述步骤2-2还包括：
设跳闸回路总阻抗为RTZ，则跳闸线圈内阻的计算式如下：
RTQ＝VTQ/(VKM+-VKM-)*RTZ
其中，RTQ表示跳闸线圈内阻；
设合闸回路总阻抗为RHZ，则合闸线圈内阻的计算式如下：
RHQ＝VTQ/(VKM+-VKM-)*RHZ
其中，RHQ表示合闸线圈内阻。
5.根据权利要求4所述的继电保护操作回路出口压板状态监测方法，其特征在于，
所述步骤3还包括，
跳闸状态下出口压板两端的理论电压计算式如下：
ULPKM+＝-Un·R/(R+RTQ)
ULPKM-＝-Un·R/(R+RTQ+RLP)
其中，ULPKM+为出口压板近操作回路正端电压，ULPKM-为出口压板近操作回路负端电压，R为电压监测回路的内阻，Un为操作回路额定电压，RTQ为跳闸线圈内阻，RLP为出口压板的接触电阻。
6.根据权利要求4所述的继电保护操作回路出口压板状态监测方法，其特征在于，
所述步骤4还包括：
合闸状态下出口压板两端的理论电压计算式如下：
ULPKM+＝-Un·R/(R+RHQ)
ULPRM-＝-Un·R/(R+RHQ+RLP)
其中，ULPKM+为出口压板近操作回路正端电压，ULPKM-为出口压板近操作回路负端电压，R为电压监测回路的内阻，Un为操作回路额定电压，RHQ为合闸线圈内阻，RLP为出口压板的接触电阻。
7.根据权利要求6所述的继电保护操作回路出口压板状态监测方法，其特征在于，
所述步骤5还包括
步骤5-1，通过电压监测回路获取测量点的实际电压；
步骤5-2，结合理论电压与实际电压的误差，判断出口压板是否投入使用；
步骤5-3，若出口压板投入使用，则结合理论电压与测量电压的差值，判断出口压板是否连接完好。
8.根据权利要求7所述的继电保护操作回路出口压板状态监测方法，其特征在于，
所述步骤5-2还包括：
出口压板是否投入使用的判断式为：
|(U-ULPKM-)/U|*100％＜10％
其中，U为测量点实际电压；
若继电保护操作回路为跳闸状态，则判断式中的ULPKM-为跳闸状态下出口压板两端的理论电压；
若继电保护操作回路为合闸状态，则判断式中的ULPKM-为合闸状态下出口压板两端的理论电压；
当测量电压满足判断式时，认定压板投入使用，否则认为压板未投入使用。
9.根据权利要求8所述的继电保护操作回路出口压板状态监测方法，其特征在于，
所述步骤5-3还包括：
判断出口压板是否连接完好还包括：
对于220V直流***，判断理论电压与测量电压的差值是否满足：
U-ULPKM+≤22
若满足，则表示出口压板连接完好，否则表示出口压板连接不完好；
对于110V直流***，判断理论电压与测量电压的差值是否满足：
U-ULPKM+≤11
若满足，则表示出口压板连接完好，否则表示出口压板连接不完好。
10.一种实现权利要求1～9任意一项所述的继电保护操作回路出口压板状态监测方法的继电保护操作回路出口压板状态监测***，其特征在于，包括，采集模块、计算模块和判断模块；
其中，采集模块用于获取测量点的实际电压以及继电保护操作回路的关键节点电压，采集模块还包括电压监测回路和电压采集装置；
计算模块用于计算测量点的理论电压，计算模块能够根据操作回路及电压监测模块的参数进行计算，得到理论电压并用于后续判断；
判断模块根据采集模块获取的测量点电压和计算模块得到的理论电压，判断出口压板是否投入使用，以及连接是否完好。
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