CN113327471A - 一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置和方法，通过将一次系统的故障情况、保护装置回路逻辑的执行过程与响应输出可视化，实现了继电保护跳闸回路动态演练、故障排查和考核的功能，有效模拟了现场关键环节，满足了培训要求。本发明不受设备数量、场地环境的限制，为继电保护跳闸回路故障排查培训提供了线上、线下通用的平台。本发明成果以实际现场典型装置建模，不但达到了以实际装置培训的相同效果，而且提高了培训效率，缩短了培训周期；并且本发明极大降低了培训成本，具有良好的经济性。本发明可通过升级不断匹配新设备新回路以更新培训内容适应发展需求。

Description

一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置和方法

技术领域

本发明属于电力维护技术领域，具体涉及一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置和方法。

背景技术

随着电力系统规模的不断扩大，变电站二次系统日益复杂，对继电保护专业人员的理论素质和技能水平要求也越来越高，同时对二次回路相关的培训也提出了更高的要求。目前，变电站二次回路培训手段主要还停留在教师讲课、学员读图及多媒体回路讲解课件等方式上。而少量培训机构采用实际电气设备为培训工具，但一次性投资非常大，后期的维护费用也很高。也有院校开发了“变电站二次回路仿真培训系统”作为培训工具，但主体仍为二次回路图，从培训到能上岗操作仍有过程，而且也不是主要针对跳闸回路的故障查找，本项目提供的“继电保护跳闸回路故障排查训练系统”以现场典型设备为型例，收集大量实际案例并建模设计故障点，真实的通过设备跳闸情况反映回路故障，针对性的对学员进行观、判、查、排和练的训练，剪出了培训到上岗的磨合时间，培训即可上岗，增强了培训效果，提高了培训效率，降低了培训成本。

传统培训一般采用两种培训模式，第一种是结合二次回路图的单纯理论讲解，那么这种培训模式不利于学员理解，效率较低，第二种是结合真实保护装置的实操培训，这种培训模式学员掌握的较好，但是前期投资和维护投资都很大，培训成本很高，且存在逻辑回路不可见、存在安全隐患和培训周期长的弊端。

从经济角度来看，目前继电保护跳闸回路培训效果良好的是采用实际装置培训，但是需要采用专用设备和专用直流电源及模拟断路器，一套装置成本价约二十万，若配备10工位，需二百万元，且受本培训特点制约，对装置的损耗非常大，使用寿命大大缩短，所以培训成本非常高。

从发展角度看，随着电网技术的不断发展，电压等级越来越高，对保护和二次回路的要求也越来越高，相应的人才队伍建设也要跟上脚步，那么培训的重要性也不言而喻。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置和方法，用于实现继电保护跳闸回路动态演练、故障排查和考核的功能。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置，包括依次连接的动态演练模块、故障排查模块、考核模块；动态演练模块包括控制模块、反馈模块、故障类型模块；故障类型模块的信号输出端连接控制模块的信号输入端，反馈模块的信号输入端连接控制模块的信号输出端；控制模块用于模拟一次系统发生故障后保护装置发出的跳闸信号并向反馈模块发送反馈信号、向故障排查模块下发预设故障类型、接收用户选择故障类型并转发给故障排查模块，并将故障排查完毕后再次发送的跳闸信号发送给考核模块；反馈模块用于根据收到的反馈信号以包括声、光的形式提示用户；故障类型模块用于将待选择的故障类型展示给用户，并将用户选择故障类型发送给控制模块；故障排查模块用于判断用户选择故障类型是否与预设故障类型相符，从而验证用户选择的故障类型是否正确，并在用户选择的故障类型正确时向控制模块发送清除故障命令清除故障；考核模块用于根据故障排查完毕后收到的跳闸信号判断考核结果，若收到正确的跳闸信号则给出考评通过的结论；若收到故障的跳闸信号则给出再次排查或直接考核的选项，直至考核时间结束。

按上述方案，动态演练模块还包括图纸管理模块、回路跟踪模块、提示模块；图纸管理模块用于分块存储二次回路的图纸并匹配实际装置供用户调阅；回路跟踪模块用于高亮显示跳闸信号通过的回路以帮助用户判断回路故障的故障点位置；提示模块用于提示用户以帮助用户进一步缩小故障范围直至判断出故障点。

进一步的，回路故障包括断线情况、反接情况和短接情况。

进一步的，提示模块包括跳闸信号提示模块、标号提示模块、流程提示模块；跳闸信号提示模块用于在一次系统发生故障后二次回路无故障的情况下模拟保护装置发出正确的跳闸信号；标号提示模块用于提供回路标号和信号灯的解释功能；流程提示模块用于按目标分解引导用户进行排查故障流程。

按上述方案，故障排查模块还包括缩放模块、仪表模块、规范指导模块；缩放模块用于放大回路的任何一部分；仪表模块用于提供现场排查故障的仪表功能以验证故障的具体形式和位置；仪表模块包括万用表的导通档和电压档，用于检查回路有无短路和断路问题，还用于核对回路的端子排图有无反接问题；规范指导模块用于根据继电保护跳闸回路故障排查训练指导机制对用户的每一项操作给出规范操作指导。

一种继电保护跳闸回路故障排查培训方法，包括以下步骤：

S1：搭建一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置，包括依次连接的动态演练模块、故障排查模块、考核模块；动态演练模块包括控制模块、反馈模块、故障类型模块；故障类型模块的信号输出端连接控制模块的信号输入端，反馈模块的信号输入端连接控制模块的信号输出端；

S2：控制模块模拟一次系统发生故障后保护装置发出的跳闸信号，并向反馈模块发送反馈信号、向故障排查模块下发预设故障类型；

S3：反馈模块根据收到的反馈信号以包括声、光的形式提示用户；

S4：故障类型模块将待选择的故障类型展示给用户，并将用户选择故障类型通过控制模块发送给故障排查模块；

S5：故障排查模块判断用户选择故障类型是否与预设故障类型相符，若相符则向控制模块发送清除故障命令并执行步骤S6；若不相符则执行步骤S7；

S6：控制模块发送正确的跳闸信号给考核模块；

S7：控制模块发送故障的跳闸信号给考核模块；

S8：考核模块根据故障排查完毕后收到的跳闸信号判断考核结果，若收到正确的跳闸信号则给出考评通过的结论；若收到故障的跳闸信号则给出再次排查或直接考核的选项供用户选择，直至考核时间结束给出考核结论。

进一步的，所述的步骤S2中，具体步骤为：

S21：选择一次系统故障类型和重合闸方式；

S22：选择有或无跳闸回路故障点；选择单个或多个跳闸回路故障点。

进一步的，在培训过程中还包括以下步骤：

S01：用户通过图纸管理模块调阅匹配实际装置的二次回路图纸；

S02：回路跟踪模块高亮显示跳闸信号通过的回路；

S03：提示模块对用户判断和操作进行提示。

进一步的，所述的步骤S03中，具体步骤为：

S031：提示模块的信号提示模块结合用户所选一次系统故障类型和重合闸方式给出正确跳闸信号提示；

S032：提示模块的标号提示模块给出信号灯和装置标号的解释；

S033：提示模块的流程提示模块给出按目标分解的引导提示。

一种计算机存储介质，其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行一种继电保护跳闸回路故障排查培训方法。

本发明的有益效果为：

1.本发明的一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置和方法，通过将一次系统的故障情况、保护装置回路逻辑的执行过程与响应输出可视化，有效模拟了现场关键环节，满足了培训要求，实现了继电保护跳闸回路动态演练、故障排查和考核的功能。

2.本发明进行继电保护跳闸回路故障排查培训时，不再受设备数量、场地环境的限制，利用本发明不但可以进行线下实操培训，也可以进行线上的实操培训，为继电保护跳闸回路故障排查培训提供了通用的平台。

3.本发明成果以实际现场典型装置建模，保护逻辑和跳闸回路与实际装置相同，并且本发明突破传统培训方法的模式，设计便于学习模式，将二次回路图与真实设备融合，将二次回路图与跳闸信号融合，将一次系统故障类型和继电保护装置逻辑响应与跳闸信号回路联系；不但达到了以实际装置培训的相同效果，而且大大提高了培训效率，缩短了培训周期。

4.本发明成果使学员在达到实际装置培训相同效果的同时，却只采用电脑作为硬件支撑，一套成本价只有五千元，即使同时配备50工位也只需二十五万，培训成本对比非常明显，本成果的应用具有良好的经济性。

5.本发明留有接口，可以不断匹配新设备新回路，更新培训内容适应发展需求。

附图说明

图1是本发明实施例的功能框图。

图2是本发明实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的实施例以典型220kV常规变电站二次设备为对象，总结了真实故障现象与信号灯的逻辑关联，根据各种故障类型与装置信号之间的动作行为联系编写故障排查流程，按照流程搭建继电保护跳闸回路故障排查培训装置并提出了继电保护跳闸回路故障排查培训方法，用于指导并规范学员进行跳闸回路故障排查。参见图1，本发明的实施例包括三个分系统：继电保护跳闸回路动态演练系统、继电保护跳闸回路故障排查系统和考核系统。

1.1继电保护跳闸回路动态演练系统

系统按照真实一次系统运行情况设置故障类型，将继电保护跳闸回路的各故障类型与动作行为反馈信号对应起来，并根据每相跳闸回路可能出现故障的位置预设回路故障点，通过下拉菜单，灵活重组成各种符合现实逻辑的回路故障情况，进而模拟出真实现场的各类二次回路故障现象。因为大多继电保护跳闸回路故障为隐形故障，一般都是在一次系统发生故障，继电保护动作后才显现出来，因此本系统设定了各种一次系统的故障类型，并通过编程使保护装置正确跳闸，发出跳闸命令，设置不同的预设故障点，使学员通过观察包括操作箱和断路器信号灯的响应来判断跳闸回路正常与故障情况，实现动态演练功能，帮助学员根据反馈信号初步判断回路是否有故障，且通过信号灯的反馈情况初判故障范围，定位故障位置。

继电保护回路动态演练系统还设计了三个辅助功能：调取图纸功能、继电保护跳闸回路跟踪功能和提示功能。

(1)调取图纸功能：将庞大的二次回路图纸分块且与实际装置匹配，提供随时调阅图纸功能，帮助学员将二次回路图对应际设备，达到简单直观识图的目的。

(2)继电保护跳闸回路跟踪功能：将跳闸信号通过的回路图标红，区别其它二次回路，帮助学员通过回路跟踪功能判断回路存在断线情况、反接情况和短接情况的故障点位置。

(3)提示功能：包括三个子功能，一是正确信号反馈提示功能，提供二次回路无故障情况下，对应模拟的一次系统故障，保护装置的正确跳闸信号反馈，以此帮助学员比较有回路故障情况的信号反馈。二是排查流程引导功能，针对基础薄弱学员，引导学员有分解、有目标的进行回路故障排查，解决基础薄弱学员排除回路故障时的无思路、无方法问题。三是提供回路标号和信号灯的解释功能，以方便学员直观识别图纸和设备。以上三个辅助功能帮助学员在动态演练功能的基础上进一步缩小故障范围，甚至可以判断出故障点。

1.2继电保护跳闸回路故障排查系统

根据继电保护跳闸回路动态演练系统查找出来的回路故障点，由继电保护跳闸回路故障排查系统完成验证并清除故障功能；本系统可放大装置任何一部分，并提供现场排查故障的仪表功能，包括万用表的量通断和量电压功能、核对端子排图的功能，利用万用表检查回路有无短路和断路问题，利用核对端子排图检查回路有无反接问题。通过继电保护跳闸回路故障排查系统提供的仪表验证了故障的具体形式和位置，点击清除故障功能清除故障。本发明还通过制定继电保护跳闸回路故障排查技能训练指导机制，对学员进行的每一项操作给出了规范的操作指导。

1.3考核系统

清除故障后，再发一次相同一次系统故障类型的保护跳闸命令，再进行继电保护跳闸回路的一次动态演练，如果故障已全部清除，则系统给出正确的跳闸信号反馈，并自动和预定正确跳闸信号反馈进行比较，给出考评通过的结论；如果故障仍然存在或存在其它故障，则继电保护跳闸回路动态演练系统给出回路故障的跳闸信号反馈，此时系统会提示选择再次排查故障还是给出考评结果，学员可以继续排查故障，直到考核时间结束，系统自动给出考评结果。本发明通过建立继电保护跳闸回路故障排查技能训练评价机制，帮助学员确定找到的故障点是否与故障现象对应，排查故障的方法是否合理，回路是否已恢复运行状态，能否正常执行跳令到机构箱；对学员完成检修任务的情况进行考核和综合评价。

本发明针对继电保护跳闸回路故障分析、判断、查找及排除，制定培训流程及方法，并通过开发系统平台作为培训硬件支撑。本方法结合现场实际情况，采用现场典型继电保护设备跳闸回路设计培训方法，确保逻辑真实性和严谨性，缩短学员参培到上岗的时间，有效提高技能培训效率。本发明突破传统培训方法的模式，将二次回路图与真实设备融合，将二次回路图与跳闸信号融合，将一次系统故障类型和继电保护装置逻辑响应与跳闸信号回路联系。打造技艺精湛的新型继电保护专业队伍提供训练手段，提高实操培训的效率，有效降低培训成本，在不影响设备使用寿命和稳态运行的情况下提高运检人员的消缺能力，加速继电保护高技能人才的培养。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置，其特征在于：

包括依次连接的动态演练模块、故障排查模块、考核模块；

动态演练模块包括控制模块、反馈模块、故障类型模块；故障类型模块的信号输出端连接控制模块的信号输入端，反馈模块的信号输入端连接控制模块的信号输出端；

控制模块用于模拟一次系统发生故障后保护装置发出的跳闸信号并向反馈模块发送反馈信号、向故障排查模块下发预设故障类型、接收用户选择故障类型并转发给故障排查模块，并将故障排查完毕后再次发送的跳闸信号发送给考核模块；反馈模块用于根据收到的反馈信号以包括声、光的形式提示用户；

故障类型模块用于将待选择的故障类型展示给用户，并将用户选择故障类型发送给控制模块；

故障排查模块用于判断用户选择故障类型是否与预设故障类型相符，从而验证用户选择的故障类型是否正确，并在用户选择的故障类型正确时向控制模块发送清除故障命令清除故障；

考核模块用于根据故障排查完毕后收到的跳闸信号判断考核结果，若收到正确的跳闸信号则给出考评通过的结论；若收到故障的跳闸信号则给出再次排查或直接考核的选项，直至考核时间结束。

2.根据权利要求1所述的一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置，其特征在于：动态演练模块还包括图纸管理模块、回路跟踪模块、提示模块；

图纸管理模块用于分块存储二次回路的图纸并匹配实际装置供用户调阅；

回路跟踪模块用于高亮显示跳闸信号通过的回路以帮助用户判断回路故障的故障点位置；

提示模块用于提示用户以帮助用户进一步缩小故障范围直至判断出故障点。

3.根据权利要求2所述的一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置，其特征在于：回路故障包括断线情况、反接情况和短接情况。

4.根据权利要求2所述的一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置，其特征在于：提示模块包括跳闸信号提示模块、标号提示模块、流程提示模块；

跳闸信号提示模块用于在一次系统发生故障后二次回路无故障的情况下模拟保护装置发出正确的跳闸信号；

标号提示模块用于提供回路标号和信号灯的解释功能；

流程提示模块用于按目标分解引导用户进行排查故障流程。

5.根据权利要求1所述的一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置，其特征在于：故障排查模块还包括缩放模块、仪表模块、规范指导模块；

缩放模块用于放大回路的任何一部分；

仪表模块用于提供现场排查故障的仪表功能以验证故障的具体形式和位置；

仪表模块包括万用表的导通档和电压档，用于检查回路有无短路和断路问题，还用于核对回路的端子排图有无反接问题；

规范指导模块用于根据继电保护跳闸回路故障排查训练指导机制对用户的每一项操作给出规范操作指导。

6.一种基于权利要求1至5中任意一项所述的继电保护跳闸回路故障排查培训装置的培训方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：搭建一种继电保护跳闸回路故障排查培训装置，包括依次连接的动态演练模块、故障排查模块、考核模块；动态演练模块包括控制模块、反馈模块、故障类型模块；故障类型模块的信号输出端连接控制模块的信号输入端，反馈模块的信号输入端连接控制模块的信号输出端；

S2：控制模块模拟一次系统发生故障后保护装置发出的跳闸信号，并向反馈模块发送反馈信号、向故障排查模块下发预设故障类型；

S3：反馈模块根据收到的反馈信号以包括声、光的形式提示用户；

S4：故障类型模块将待选择的故障类型展示给用户，并将用户选择故障类型通过控制模块发送给故障排查模块；

S5：故障排查模块判断用户选择故障类型是否与预设故障类型相符，若相符则向控制模块发送清除故障命令并执行步骤S6；若不相符则执行步骤S7；

S6：控制模块发送正确的跳闸信号给考核模块；

S7：控制模块发送故障的跳闸信号给考核模块；

S8：考核模块根据故障排查完毕后收到的跳闸信号判断考核结果，若收到正确的跳闸信号则给出考评通过的结论；若收到故障的跳闸信号则给出再次排查或直接考核的选项供用户选择，直至考核时间结束给出考核结论。

7.根据权利要求6所述的培训方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体步骤为：

S21：选择一次系统故障类型和重合闸方式；

S22：选择有或无跳闸回路故障点；选择单个或多个跳闸回路故障点。

8.根据权利要求6所述的培训方法，其特征在于：在培训过程中还包括以下步骤：

S01：用户通过图纸管理模块调阅匹配实际装置的二次回路图纸；

S02：回路跟踪模块高亮显示跳闸信号通过的回路；

S03：提示模块对用户判断和操作进行提示。

9.根据权利要求8所述的培训方法，其特征在于：所述的步骤S03中，具体步骤为：

S031：提示模块的信号提示模块结合用户所选一次系统故障类型和重合闸方式给出正确跳闸信号提示；

S032：提示模块的标号提示模块给出信号灯和装置标号的解释；

S033：提示模块的流程提示模块给出按目标分解的引导提示。

10.一种计算机存储介质，其特征在于：其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行如权利要求6中任意一项所述的一种继电保护跳闸回路故障排查培训方法。

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