[发明专利]基于GPS同步相位差动法检测故障的方法及备自投装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统保护装置，尤其涉及一种基于全球定位系统（GPS，Global Positioning System）同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法，及对应的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的备用电源自动投入使用装置（以下简称“备自投装置”）。

背景技术

识别母线区域故障（母线故障和出线侧故障）是母线保护设备的主要工作，对于220kV及以上等级的变电站，均装有母线保护设备，备自投装置可通过母线保护装置发出的动作闭锁信号，来区分系统出现故障时的故障类型是母线区域故障还是线路区域故障，从而保证线路区域故障时，备自投装置正确动作，而母线故障则闭锁备自投装置动作。

参见图1，图1是110kV变电站较为典型的一次主接线图，在该一次系统中，典型的单母线分段接线方式。正常运行时，有一个开环点，构成备自投开放模式。例如线路1运行，分段开关合位，线路2备用，这就形成一主一备的备自投方式。在上述一主一备运行方式情况下，当运行线路出现故障，导致全站失压，装置满足动作条件时，备自投装置会首先隔离故障点，延时跳开运行的主供线路开关，在确保故障点被隔离后，自投线路2，以恢复母线电压正常供电（如图2所示）。

但是，在针对110kV及以下等级的变电站中，却多数没有母线保护设备，所以一直以来，110kV及以下等级的备自投装置在电力系统故障失压时，备自投装置均不能区分故障区域在母线区域还是线路区域，只能全部默认为是线路区域故障，导致盲目的自投备用电源，以至于在出现母线区域故障时，备自投装置控制备用电源投入运行，造成故障区域扩大。

针对110kV及以下等级的备自投装置，为了避免在母线区域内故障时，盲目自投，造成故障区域扩大，需要一种新型的备自投装置，能够在变电站无母线保护设备的情况下，区分母线区域故障还是线路区域故障，使得电力系统在线路故障时能准确及时的自投备用电源，恢复母线所带负荷正常供电。相反，在母线故障时能及时准确的闭锁装置。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，针对110kV及以下等级的备自投装置，为了避免在电力系统区域内故障时，盲目自投，造成故障区域扩大，需要一种新型的备自投装置，能够在该变电站无母线保护设备的情况下，区分母线区域故障还是线路区域故障，使得电力系统在线路故障时能准确及时的自投备用电源，以恢复母线所带负荷能够正常供电。相反，在母线故障时能及时准确的闭锁装置。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法，包括：

判定电力系统出现故障，所述电力系统包括：母线区域和线路区域；

根据GPS同步相位差动法获取故障后正序电流故障分量相对于故障前负载电流的相位角β；

比较所述相位角β与预置的定值δ之间的大小；所述定值δ是根据线路参数和潮流流向设置的；

若相位角β大于δ，则判定母线区域外故障；否则，判定母线区域内故障。

其中，所述判定电力系统出现故障，包括：

检测母线复合电压的变化幅度是否大于复合电压变化幅度阈值；或所述母线三相电压是否低于三相电压低压阈值；

若所述母线复合电压的变化幅度大于所述复合电压变化幅度阈值，或所述母线三相电压低于三相电压低压阈值；则进一步检测线路电流是否突增且过流；

若线路电流突增且过流，则判定所述电力系统出现故障；否则，判定所述电力系统正常。

其中，所述根据GPS同步相位差动法获取故障后正序电流故障分量相对于故障前负载电流的相位角β，包括：

在所述电力系统正常运行时，通过GPS精确授时设备，周期性检测负载电流的相位角；

在判定所述电力系统发生故障后，检测故障后正序电流故障分量的相位角；

根据GPS同步相位差动法获取故障后正序电流故障分量相对于故障前负载电流的相位角β。

其中，所述若相位角β大于δ，则判定母线区域外故障；否则，判定母线区域内故障之后，还包括：

若判定母线区域内故障，则闭锁备自投装置动作；

若判定母线区域外故障，触发备自投装置动作，使备用电源开始工作，恢复母线所带负荷的正常供电。

其中，所述母线区域内故障包括：母线故障和出线侧故障。

相应的，本发明实施例还提供一种基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的备自投装置，包括：