母差及失灵保护装置是保证电网安全稳定运行的重要继电保护装置,其中的母线保护与失灵保护对保证电网供电可靠性具有重要作用。近几年,随着科技水平的不断提高,母差及失灵保护装置不断更新换代。同时,我国继电保护装置技术规程规范不断完善,从早期的“四统一”快速更迭至“六统一”,最终变更至“新六统一”(也称为“九统一”)。由于继电保护装置的快速更新换代与技术规程规范的不断完善,我国早期建设投运的变电站中的母差及失灵保护装置因此亟待改造。220kV HD变电站为连接于500kV永源电站、220kV太平及220kV莫力站中间起到重要电能分配枢纽作用的哈尔滨东部地区重要枢纽变电站。站中母差及失灵保护装置建设投运于2006年9月,其软硬件水平已不满足我国继电保护最新技术规程规范要求,存在诸多问题,亟待改造。针对此问题,亟需研究制定一套改造方案。为开展改造方案的研究,首先介绍母差及失灵保护的原理与逻辑构成,重点介绍比率差动、复式比率差动及失灵保护原理。其次介绍了常见的母线接线方式,并通过实地勘察明确220kV HD变电站220kV母线为双母单分段带旁路接线方式,220kV母差及失灵保护配置为母差保护双套配置,失灵保护单套配置,母差与失灵保护分体配置。再次通过技术排查,发现站中220kV母差及失灵保护存在的问题包括:保护配置不符合不同厂家不用原理的一体化配置要求、双套母差及失灵保护取相同直流电源不满足直流独立要求、母差及失灵保护逻辑及二次回路搭建存在缺陷不满足最新技术规范要求,并针对此三方面问题制定相应解决方案。再者结合解决方案制定并实施相应的改造方案,改造方案主要包括制定停电作业计划与改造项目,停电作业计划明确了停电顺序及相应停电支路的作业内容,按照二套母差保护中失灵功能校验、旁路及原一套母差保护二次回路变更、1、2号主变、9条线路、母联及分段二次回路变更的顺序依次进行。改造项目详细阐释了技术实现方法,通过保护装置的更换升级保护逻辑。通过自动化点表及点号链接源的更改保证后台与保护刀闸状态一致性。通过保护装置相关功能逻辑及回路的变更,实现并完善母差及失灵保护功能。具体变更主要包括:保护逻辑变更、保护功能开入、自动化、直流电源、交流、刀闸、跳闸及启动失灵的回路变更。最终通过保护调试验证改造项目的准确性,解决站中原220kV母差及失灵保护在保护配置、直流电源独立性、保护逻辑及相关二次回路存在的上述技术问题,实现母差及失灵保护一体化配置、双套保护电源各自独立、母差及失灵保护二次回路的规范化与标准化,彻底消除由技术问题带来的潜在安全隐患。改造完成并投运后,站中220kV母差及失灵保护运行状况良好。本研究通过停电计划的合理制定,缩短了停电时间与停电范围。改造完成后,站中220kV母差及失灵保护的运行更为灵活且安全可靠。通过保护装置的升级,在220kV HD变电站母线发生短路故障及主变失灵动作时,保护功能不断完善,保护灵敏度得到增强,保护动作速度进一步提高,主站厂站后台信息。通过部分旧电缆的合理利用,节约保护二次回路的变更的改造成本,至此完成了改造方案研究。此研究成果可推广至哈尔滨地区其他母差及失灵保护配置相近的变电站。