專利名稱：一種基于gps同步相位差動法檢測故障的備自投裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種基于GPS同步相位差動法檢測故障的備自投裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種電力系統(tǒng)保護(hù)裝置，尤其涉及一種基于全球定位系統(tǒng)(GPS， Global Positioning System)同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備用電源自動投 入使用裝置(以下簡稱“備自投裝置”)。
背景技術(shù)：
[0002]識別母線區(qū)域故障(母線故障和出線側(cè)故障)是母線保護(hù)設(shè)備的主要工作，對于 220kV及以上等級的變電站，均裝有母線保護(hù)設(shè)備，備自投裝置可通過母線保護(hù)裝置發(fā)出的 動作閉鎖信號，來區(qū)分系統(tǒng)出現(xiàn)故障時的故障類型是母線區(qū)域故障還是線路區(qū)域故障，從 而保證線路區(qū)域故障時，備自投裝置正確動作，而母線故障則閉鎖備自投裝置動作。[0003]參見圖1，圖1是IlOkV變電站較為典型的一次主接線圖，在該一次系統(tǒng)中，典型 的單母線分段接線方式。正常運行時，有一個開環(huán)點，構(gòu)成備自投開放模式。例如線路I運 行，分段開關(guān)合位，線路2備用，這就形成一主一備的備自投方式。在上述一主一備運行方 式情況下，當(dāng)運行線路出現(xiàn)故障，導(dǎo)致全站失壓，裝置滿足動作條件時，備自投裝置會首先 隔離故障點，延時跳開運行的主供線路開關(guān)，在確保故障點被隔離后，自投線路2，以恢復(fù)母 線電壓正常供電(如圖2所示)。[0004]但是，在針對IlOkV及以下等級的變電站中，卻多數(shù)沒有母線保護(hù)設(shè)備，所以一直 以來，IlOkV及以下等級的備自投裝置在電力系統(tǒng)故障失壓時，備自投裝置均不能區(qū)分故 障區(qū)域在母線區(qū)域還是線路區(qū)域，只能全部默認(rèn)為是線路區(qū)域故障，導(dǎo)致盲目的自投備用 電源，以至于在出現(xiàn)母線區(qū)域故障時，備自投裝置控制備用電源投入運行，造成故障區(qū)域擴 大。[0005]針對IlOkV及以下等級的備自投裝置，可以避免在母線區(qū)域內(nèi)故障時，盲目自投， 造成故障區(qū)域擴大，需要一種新型的備自投裝置，能夠在變電站無母線保護(hù)設(shè)備的情況下， 區(qū)分母線區(qū)域故障還是線路區(qū)域故障，使得電力系統(tǒng)在線路故障時能準(zhǔn)確及時的自投備用 電源，恢復(fù)母線所帶復(fù)合正常供電。相反，在母線故障時能及時準(zhǔn)確的閉鎖裝置。實用新型內(nèi)容[0006]本實用新型實施例所要解決的技術(shù)問題在于，針對IlOkV及以下等級的備自投裝 置，為了避免在電力系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)故障時，盲目自投，造成故障區(qū)域擴大，需要一種新型的備 自投裝置，能夠在該變電站無母線保護(hù)設(shè)備的情況下，區(qū)分母線區(qū)域故障還是線路區(qū)域故 障，使得電力系統(tǒng)在線路故障時能準(zhǔn)確及時的自投備用電源，以恢復(fù)母線所帶復(fù)合能夠正 常供電。相反，在母線故障時能及時準(zhǔn)確的閉鎖裝置。[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型實施例提供了一種基于GPS同步相位差動法 檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法，包括[0008]判定電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，所述電力系統(tǒng)包括母線區(qū)域和線路區(qū)域；[0009]根據(jù)GPS同步相位差動法獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β ;比較所述相位角β與預(yù)置的定值δ之間的大??；所述定值δ是根據(jù)線路參數(shù)和潮流流向設(shè)置的；若相位角β大于δ，則判定母線區(qū)域外故障；否則，判定母線區(qū)域內(nèi)故障。其中，所述判定電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，包括檢測母線復(fù)合電壓的變化幅度是否大于復(fù)合電壓變化幅度閾值；或所述母線三相電壓是否低于三相電壓低壓閾值；若所述母線復(fù)合電壓的變化幅度大于所述復(fù)合電壓變化幅度閾值，或所 述母線三相電壓低于三相電壓低壓閾值；則進(jìn)一步檢測線路電流是否突增且過流；若線路電流突增且過流，則判定所述電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障；否則，判定所述電力系統(tǒng)正常。其中，所述根據(jù)GPS同步相位差動法獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β，包括在所述電力系統(tǒng)正常運行時，通過GPS精確授時設(shè)備，周期性檢測負(fù)載電流的相位角；在判定所述電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，檢測故障后正序電流故障分量的相位角；根據(jù)GPS同步相位差動法獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β。其中，所述若相位角β大于δ，則判定母線區(qū)域外故障；否則，判定母線區(qū)域內(nèi)故障之后，還包括若判定母線區(qū)域內(nèi)故障，則閉鎖備自投裝置動作；若判定母線區(qū)域外故障，觸發(fā)備自投裝置動作，使備用電源開始工作，恢復(fù)母線所帶復(fù)合的正常供電。其中，所述母線區(qū)域內(nèi)故障包括母線故障和出線側(cè)故障。相應(yīng)的，本實用新型實施例還提供一種基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備自投裝置，包括系統(tǒng)故障判斷模塊，用于判斷電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，所述電力系統(tǒng)包括母線區(qū)域和線路區(qū)域；相位角處理模塊，用于根據(jù)GPS同步相位差動法獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β ;并比較所述相位角β與預(yù)置的定值δ之間的大??；所述定值S是根據(jù)線路參數(shù)和潮流流向設(shè)置的；故障位置判斷模塊，用于在所述相位角β大于δ時，判定母線區(qū)域外故障；否則，判定母線區(qū)域內(nèi)故障；所述母線區(qū)域內(nèi)故障包括母線故障和出線側(cè)故障。其中，所述系統(tǒng)故障判斷模塊包括第一檢測單元，用于檢測母線復(fù)合電壓的變化幅度是否大于復(fù)合電壓變化幅度閾值；或所述母線三相電壓是否低于三相電壓低壓閾值；第二檢測單元，用于在所述第一檢測單元檢測到所述母線復(fù)合電壓的變化幅度大于所述復(fù)合電壓變化幅度閾值，或所述母線三相電壓低于三相電壓低壓閾值時，進(jìn)一步檢測線路電流是否突增且過流；[0031]判斷單元，用于在所述線路電流突增且過流時，判定所述電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障；否則，判定所述電力系統(tǒng)正常。[0032]其中，所述相位角處理模塊包括[0033]GPS單元，用于通過GPS 為相關(guān)單元模塊提供授時；[0034]相位角檢測模塊，用于根據(jù)所述GPS單元的授時，在所述電力系統(tǒng)正常運行時，周期性檢測負(fù)載電流的相位角；且在所述電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，檢測故障后正序電流故障分量的相位角；[0035]相位角β獲取模塊，用于根據(jù)GPS同步相位差動法獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β。[0036]其中，所述裝置還包括[0037]備自投控制模塊，用于在判定母線區(qū)域內(nèi)故障時，閉鎖備自投裝置動作；在判定母線區(qū)域外故障時，觸發(fā)備自投裝置動作，使備用電源開始工作，恢復(fù)母線所帶復(fù)合的正常供電。[0038]實施本實用新型實施例提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法及對應(yīng)的備自投裝置，針對沒有母線保護(hù)設(shè)備的變電站，能夠區(qū)分母線區(qū)域故障還是線路區(qū)域故障，以避免在母線區(qū)域內(nèi)故障時，盲目自投，造成故障區(qū)域擴大，在變電站無母線保護(hù)設(shè)備的情況下，使得電力系統(tǒng)在線路區(qū)域故障時能準(zhǔn)確及時的自投備用電源，恢復(fù)母線所帶復(fù)合正常供電。相反，在母線區(qū)域故障時能及時準(zhǔn)確的閉鎖裝置。


[0039]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0040]圖1是現(xiàn)有的IlOkV變電站典型的一次主接線圖；[0041]圖2是現(xiàn)有的IlOkV變電站運行線路出現(xiàn)故障后恢復(fù)母線電壓正常供電流程圖；[0042]圖3為本實用新型提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法第一實施例流程示意圖；[0043]圖4為本實用新型提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法第二實施例流程示意圖；[0044]圖5是本實用新型提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法的邏輯示意圖；[0045]圖6是本實施例提供的備自投裝置判斷母線區(qū)域內(nèi)外故障的邏輯示意圖；[0046]圖7為本實用新型提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備自投裝置第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；[0047]圖8為本實用新型提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備自投裝置第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0048]實施本實用新型實施例提供的檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法及對應(yīng)的備自投裝置，針對沒有母線保護(hù)設(shè)備的變電站，能夠區(qū)分母線區(qū)域故障還是線路區(qū)域故障，以避免在母線區(qū)域內(nèi)故障時，盲目自投，造成故障區(qū)域擴大，在變電站無母線保護(hù)設(shè)備的情況下，使得電力系統(tǒng)在線路區(qū)域故障時能準(zhǔn)確及時的自投備用電源，恢復(fù)母線所帶復(fù)合正常供電。相反，在母線區(qū)域故障時能及時準(zhǔn)確的閉鎖裝置。下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。參見圖3，為本實用新型提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法第一實施例流程示意圖，如圖所示，該方法包括步驟S100，判定電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，所述電力系統(tǒng)包括母線區(qū)域和線路區(qū)域。 步驟S101，根據(jù)GPS同步相位差動法獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β。步驟S102，比較所述相位角β與預(yù)置的定值δ之間的大?。凰龆ㄖ郸氖歉鶕?jù)線路參數(shù)和潮流流向設(shè)置的；若相位角β大于I則執(zhí)行步驟S103;否則，則執(zhí)行步驟S104。步驟S103，判定母線區(qū)域外故障。步驟S104，判定母線區(qū)域內(nèi)故障。本實用新型實施例提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法，對沒有母線保護(hù)設(shè)備的變電站也可以檢測出故障的區(qū)域，從而避免在母線區(qū)域內(nèi)故障時，盲目自投，造成故障區(qū)域擴大，在變電站無母線保護(hù)設(shè)備的情況下，使得電力系統(tǒng)在線路區(qū)域故障時能準(zhǔn)確及時的自投備用電源，恢復(fù)母線所帶復(fù)合正常供電。相反，在母線區(qū)域故障時能及時準(zhǔn)確的閉鎖裝置。參見圖4，為本實用新型提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法第二實施例流程示意圖。在本實施例中，將更為詳細(xì)的描述該基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法流程。如圖4所示，該方法包括步驟S200，檢測母線復(fù)合電壓的變化幅度是否大于復(fù)合電壓變化幅度閾值；或所述母線三相電壓是否低于三相電壓低壓閾值。步驟S201，若所述母線復(fù)合電壓的變化幅度大于所述復(fù)合電壓變化幅度閾值，或所述母線三相電壓低于三相電壓低壓閾值，則執(zhí)行步驟S202。更為具體的，如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，除了三相故障、線路遠(yuǎn)距離故障復(fù)合電壓變化不明顯以外，其余故障，母線的復(fù)合電壓均有明顯變化，且變化的浮動很大。如果出現(xiàn)系統(tǒng)三相故障，或者線路遠(yuǎn)距離故障，雖然母線的復(fù)合電壓變化不明顯，但卻會導(dǎo)致母線三相電壓很低。故通過步驟S200和步驟S201可以初步檢測出電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，在本實用新型實施例中，電力系統(tǒng)故障包括母線區(qū)域故障和線路區(qū)域故障。步驟S202，進(jìn)一步檢測線路電流是否突增且過流。若線路電流突增且過流，則判定所述電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障；否則，判定所述電力系統(tǒng)正常。更為具體的，按照故障時的特征分析，如果線路電流突增超過裝置設(shè)定的故障門檻值時，故障一般可以認(rèn)為是母線側(cè)或出線側(cè)故障，但在特殊情況下(如該站有小電源時)，線路出現(xiàn)故障后，線路電流可能因為小電源的倒送，導(dǎo)致電流突增。雖然不能明確故障時的故障類型，但是只要母線故障的發(fā)生，肯定伴隨著電流突增的發(fā)生。對于母線故障，會出現(xiàn)電流突增，肯定也伴隨著電流突增為某個較大的故障電流定值以上。故通過本步驟可以基本判定電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障。步驟S203，在判定所述電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，檢測故障后正序電流故障分量的相位角。該故障后正序電流故障分量的相位角是通過GPS精確授時設(shè)備測量獲得的。更為具體的，按照故障特征分析，當(dāng)線路出現(xiàn)故障時，線路的潮流均會指向故障點，如果故障在線路上，那么線路上的潮流方向為會反向或者為零，如果故障在母線區(qū)域或復(fù)合出線側(cè)，那么線路上的潮流方向會始終維持原先的方向。如是復(fù)合出線故障，保護(hù)切除出線側(cè)開關(guān)，母線恢復(fù)正常，備自投無須動作，如果保護(hù)切除開關(guān)失敗，那么保護(hù)會越級動作，切除進(jìn)線電源，造成母線失壓，由于這種情況無法隔離故障，所以等同于母線區(qū)域故障。 故此，母線故障及出線側(cè)故障，造成母線失壓的故障等同于母線區(qū)域內(nèi)故障。步驟S200至S202的結(jié)合判斷，闡明的是系統(tǒng)故障的典型特征，稱為故障的基本判據(jù)，而本步驟及以下各個步驟是在判斷出故障的情況下，進(jìn)一步區(qū)分故障類型是線路區(qū)域故障還是母線區(qū)域故障，是關(guān)鍵判據(jù)。兩者結(jié)合應(yīng)用，可以準(zhǔn)確無誤的判斷出系統(tǒng)的故障類型。步驟S204，根據(jù)GPS同步相位差動法獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β。所述故障前負(fù)載電流的相位角是在所述電力系統(tǒng)正常運行時，通過GPS精確授時設(shè)備，周期性檢測負(fù)載電流所獲得的。且檢測負(fù)載電流的GPS信號與檢測故障后正序電流故障分量相位角的GPS信號是同步的。更為具體的，GPS作為精確地授時設(shè)備，提供同步采樣時鐘、開入量采集時鐘、計算時鐘、判讀時鐘及數(shù)據(jù)傳輸時鐘，為測量目標(biāo)提供了準(zhǔn)確無誤的參考標(biāo)點。本實用新型根據(jù)故障下元件電流相位的原理可有效識別母線區(qū)域內(nèi)外故障。步驟S205，比較所述相位角β與預(yù)置的定值δ之間的大??；所述定值δ是根據(jù)線路參數(shù)和潮流流向設(shè)置的；若相位角β大于δ，則執(zhí)行步驟S206 ;否則，執(zhí)行步驟S207。更為具體的，本步驟是基于GPS同步信號相位差動法實現(xiàn)的。該相位差動法是針對含有分布式電源的配網(wǎng)電流保護(hù)需要安裝方向元件確保動作的正確性，提出的一種只利用電流信息判斷故障方向的方法。通過分析接入分布式電源的配網(wǎng)發(fā)生短路故障時的電流特征，得出故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β，在不同故障方向上有顯著差異。依線路參數(shù)和潮流流向設(shè)置整定值S，當(dāng)故障發(fā)生在母線區(qū)外電源側(cè)時，β大于δ，而故障發(fā)生在母線區(qū)域內(nèi)時，β小于δ，由此可以結(jié)合過流突變和復(fù)合電壓突變等條件判斷出故障的方向及類型(參見圖5，圖5是本實用新型提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法的邏輯示意圖)。步驟S206，判定母線區(qū)域外故障，觸發(fā)備自投裝置動作，使備用電源開始工作，恢復(fù)母線所帶復(fù)合的正常供電。步驟S207，判定母線區(qū)域內(nèi)故障，閉鎖備自投裝置動作，阻止備用電源投入工作，避免故障區(qū)域擴大。進(jìn)一步的，參見圖6，圖6是本實施例提供的備自投裝置判斷母線區(qū)域內(nèi)外故障的邏輯示意圖。如圖所示，當(dāng)母線出現(xiàn)故障時，首先滿足的是條件3母線復(fù)合電壓或者條件4 母線電壓三相低壓，此時因為壓差的原因，導(dǎo)致線路電流突增為一個很大的故障電流，由此可同時滿足條件I和條件2，達(dá)到故障的基本判斷條件。然后進(jìn)一步判斷故障的類型，如上述描述，在母線區(qū)域故障時，由于潮流方向均按照原先的潮流方向流入母線，故此時的相位差動突變量就沒有那么的明顯，故此，裝置結(jié)合上述電流和電壓等判據(jù)判斷出是母線區(qū)域內(nèi)故障，則立刻閉鎖備自投裝置。[0073]由上述可知，本實用新型實施例提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法，所有的判據(jù)均和傳統(tǒng)的備自投裝置一致，不需要增加任何輸入量，只是在原有輸入量的基礎(chǔ)上，將電壓、電流等相關(guān)判據(jù)加以分析，充分的利用，判斷原理嚴(yán)密、可靠， 可獨立于備自投裝置投入應(yīng)用，也可在原有的備自投裝置上升級實現(xiàn)。[0074]本實用新型實施例提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法，對沒有母線保護(hù)設(shè)備的變電站也可以檢測出故障的區(qū)域，從而避免在母線區(qū)域內(nèi)故障時，盲目自投，造成故障區(qū)域擴大，在變電站無母線保護(hù)設(shè)備的情況下，使得電力系統(tǒng)在線路區(qū)域故障時能準(zhǔn)確及時的自投備用電源，恢復(fù)母線所帶復(fù)合正常供電。相反，在母線區(qū)域故障時能及時準(zhǔn)確的閉鎖裝置。[0075]參見圖7，為本實用新型提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備自投裝置第一實 施例結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例提供的裝置可以實現(xiàn)本實用新型提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法第一實施例中的流程。如圖7所示， 該裝置包括系統(tǒng)故障判斷模塊1、相位角處理模塊2、故障位置判斷模塊3。[0076]系統(tǒng)故障判斷模塊1，用于判斷電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，所述電力系統(tǒng)包括母線區(qū)域和線路區(qū)域。[0077]相位角處理模塊2，用于根據(jù)GPS同步相位差動法獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β ;并比較所述相位角β與預(yù)置的定值δ之間的大?。?所述定值S是根據(jù)線路參數(shù)和潮流流向設(shè)置的。[0078]故障位置判斷模塊3，用于在所述相位角β大于δ時，判定母線區(qū)域外故障；否則，判定母線區(qū)域內(nèi)故障；所述母線區(qū)域內(nèi)故障包括母線故障和出線側(cè)故障。[0079]本實用新型實施例提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備自投裝置，對沒有母線保護(hù)設(shè)備的變電站也可以檢測出故障的區(qū)域，從而避免在母線區(qū)域內(nèi)故障時，盲目自投，造成故障區(qū)域擴大，在變電站無母線保護(hù)設(shè)備的情況下，使得電力系統(tǒng)在線路區(qū)域故障時能準(zhǔn)確及時的自投備用電源，恢復(fù)母線所帶復(fù)合正常供電。相反，在母線區(qū)域故障時能及時準(zhǔn)確的閉鎖裝置。[0080]參見圖8，為本實用新型提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備自投裝置第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例提供的裝置可以實現(xiàn)本實用新型提供的檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法第二實施例中的流程。如圖8所示，該裝置包括系統(tǒng)故障判斷模塊1、相位角處理模塊2、故障位置判斷模塊3。[0081]系統(tǒng)故障判斷模塊1，用于判斷電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，所述電力系統(tǒng)包括母線區(qū)域和線路區(qū)域。更為具體的，該系統(tǒng)故障判斷模塊I包括[0082]第一檢測單元11，用于檢測母線復(fù)合電壓的變化幅度是否大于復(fù)合電壓變化幅度閾值；或所述母線三相電壓是否低于三相電壓低壓閾值。更為具體的，如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，除了三相故障、線路遠(yuǎn)距離故障復(fù)合電壓變化不明顯以外，其余故障，母線的復(fù)合電壓均有明顯變化，且變化的浮動很大。如果出現(xiàn)系統(tǒng)三相故障，或者線路遠(yuǎn)距離故障，雖然母線的復(fù)合電壓變化不明顯，但卻會導(dǎo)致母線三相電壓很低。故第一檢測單元11可以初步檢測出電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，在本實用新型實施例中，電力系統(tǒng)故障包括母線區(qū)域故障和線路區(qū)域故障。第二檢測單元12，用于在所述第一檢測單元12檢測到所述母線復(fù)合電壓的變化幅度大于所述復(fù)合電壓變化幅度閾值，或所述母線三相電壓低于三相電壓低壓閾值時，進(jìn)一步檢測線路電流是否突增且過流。更為具體的，按照故障時的特征分析，如果線路電流突增超過裝置設(shè)定的故障門檻值時，故障一般可以認(rèn)為是母線側(cè)或出線側(cè)故障，但在特殊情況下(如該站有小電源時)，線路出現(xiàn)故障后，線路電流可能因為小電源的倒送，導(dǎo)致電流突增。第二檢測單元12雖然不能明確故障時的故障類型，但是只要母線故障的發(fā)生，肯定伴隨著電流突增的發(fā)生。對于母線故障，會出現(xiàn)電流突增，肯定也伴隨著電流突增為某個較大的故障電流定值以上。故第二檢測單元12可以基本判定電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障。判斷單元13，用于在所述線路電流突增且過流時，判定所述電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障；否則，判定所述電力系統(tǒng)正常。由此可知，系統(tǒng)故障判斷模塊I可以根據(jù)系統(tǒng)故障的典型特征作出故障的基本判據(jù)。而本實施例中的相位角處理模塊2、故障位置判斷模塊3可以在系統(tǒng)故障判斷模塊I判定電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，進(jìn)一步區(qū)分故障類型是線路區(qū)域故障還是母線區(qū)域故障，是關(guān)鍵判據(jù)。兩者結(jié)合應(yīng)用，可以準(zhǔn)確無誤的判斷出系統(tǒng)的故障類型。相位角處理模塊2，用于根據(jù)GPS同步相位差動法獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β ;并比較所述相位角β與預(yù)置的定值δ之間的大?。凰龆ㄖ郸氖歉鶕?jù)線路參數(shù)和潮流流向設(shè)置的。更為具體的，所述相位角處理模塊2包括GPS單元21，用于通過GPS為母線區(qū)域內(nèi)外故障檢測裝置的相關(guān)單元模塊，例如相位角檢測模塊22和相位角β獲取模塊23提供授時。GPS作為精確地授時設(shè)備，提供同步采樣時鐘、開入量采集時鐘、計算時鐘、判讀時鐘及數(shù)據(jù)傳輸時鐘，為測量目標(biāo)提供了準(zhǔn)確無誤的參考標(biāo)點。本實用新型根據(jù)故障下元件電流相位的原理可有效識別母線區(qū)域內(nèi)外故障。相位角檢測模塊22，用于根據(jù)所述GPS單元的授時，在所述電力系統(tǒng)正常運行時，周期性檢測負(fù)載電流的相位角；且在所述電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，檢測故障后正序電流故障分量的相位角。檢測負(fù)載電流的GPS信號與檢測故障后正序電流故障分量相位角的GPS信號是同步的。相位角β獲取模塊23，用于根據(jù)獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β。更為具體的，相位角β獲取模塊23是基于GPS同步信號相位差動法實現(xiàn)的上述功能。該相位差動法是針對含有分布式電源的配網(wǎng)電流保護(hù)需要安裝方向元件確保動作的正確性，提出的一種只利用電流信息判斷故障方向的方法。通過分析接入分布式電源的配網(wǎng)發(fā)生短路故障時的電流特征，得出故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β，在不同故障方向上有顯著差異。依線路參數(shù)和潮流流向設(shè)置整定值S，當(dāng)故障發(fā)生在母線區(qū)外電源側(cè)時，β大于δ，而故障發(fā)生在母線區(qū)域內(nèi)時，β小于δ，由此可以結(jié)合過流突變和復(fù)合電壓突變等條件判斷出故障的方向及類型(參見圖5，圖5是基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的方法的邏輯示意圖)。[0089]故障位置判斷模塊3，用于在所述相位角β大于δ時，判定母線區(qū)域外故障；否則，判定母線區(qū)域內(nèi)故障；所述母線區(qū)域內(nèi)故障包括母線故障和出線側(cè)故障。[0090]進(jìn)一步的，本實施例提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備自投裝置還包括備自投控制模塊4。備自投控制模塊4用于在故障位置判斷模塊3判定母線區(qū)域內(nèi)故障時，閉鎖備自投裝置動作，避免故障區(qū)域擴大；在故障位置判斷模塊3判定母線區(qū)域外故障時，觸發(fā)備自投裝置動作，使備用電源開始工作，恢復(fù)母線所帶復(fù)合的正常供電。[0091]進(jìn)一步的，參見圖6，圖6是本實施例提供的備自投裝置判斷母線區(qū)域內(nèi)外故障的邏輯示意圖。如圖所示，當(dāng)母線出現(xiàn)故障時，首先滿足的是條件3母線復(fù)合電壓或者條件4 母線電壓三相低壓，此時因為壓差的原因，導(dǎo)致線路電流突增為一個很大的故障電流，由此可同時滿足條件I和條件2，達(dá)到故障的基本判斷條件。然后進(jìn)一步判斷故障的類型，如上述描述，在母線區(qū)域故障時，由于潮流方向均按照原先的潮流方向流入母線，故此時的相位差動突變量就沒有那么的明顯，故此，裝置結(jié)合上述電流和電壓等判據(jù)判斷出是母線區(qū)域內(nèi)故障，則立刻閉鎖備自投裝置。[0092]由上述可知，本實用新型實施例提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備自投裝置，所有的判據(jù)均和傳統(tǒng)的備自投裝置一致，不需要增加任何輸入量，只是在原有輸入量的基礎(chǔ)上，將電壓、電流等相關(guān)判據(jù)加以分析，充分的利用，判斷原理嚴(yán)密、 可靠，可獨立于備自投裝置投入應(yīng)用，也可在原有的備自投裝置上升級實現(xiàn)。[0093]本實用新型實施例提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備自投裝置，對沒有母線保護(hù)設(shè)備的變電站也可以檢測出故障的區(qū)域，從而避免在母線區(qū)域內(nèi)故障時，盲目自投，造成故障區(qū)域擴大，在變電站無母線保護(hù)設(shè)備的情況下，使得電力系統(tǒng)在線路區(qū)域故障時能準(zhǔn)確及時的自投備用電源，恢復(fù)母線所帶復(fù)合正常供電。相反，在母線區(qū)域故障時能及時準(zhǔn)確的閉鎖裝置。[0094]進(jìn)一步的，本實施例提供的新型備自投裝置跟以前的備自投比較，不用增加接線即可區(qū)分故障類型，增加了·備自投動作的可靠性。同時本實施例提供的備自投裝置和以往的備自投裝置一樣，配置母差保護(hù)動作閉鎖信號，在有母差保護(hù)設(shè)備的變電站，當(dāng)收到母差閉鎖動作信號時，裝置亦能夠閉鎖備自投功能，由此，新型裝置與以往備自投裝置相兼容， 增加了備自投動作可靠性的同時更增加了靈活性。[0095]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory, ROM)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory, RAM)等。[0096]以上所揭露的僅為本實用新型一種較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實用新型之權(quán)利范圍，因此依本實用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求1.一種基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備用電源自動投入使用裝置，其特征在于，包括 系統(tǒng)故障判斷模塊，用于判斷電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，所述電力系統(tǒng)包括母線區(qū)域和線路區(qū)域； 相位角處理模塊，用于根據(jù)GPS同步相位差動法獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β ;并比較所述相位角β與預(yù)置的定值δ之間的大?。凰龆ㄖ礢是根據(jù)線路參數(shù)和潮流流向設(shè)置的； 故障位置判斷模塊，用于在所述相位角β大于δ時，判定母線區(qū)域外故障；否則，判定母線區(qū)域內(nèi)故障；所述母線區(qū)域內(nèi)故障包括母線故障和出線側(cè)故障。
2.如權(quán)利要求1所述的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備用電源自動投入使用裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)故障判斷模塊包括 第一檢測單元，用于檢測母線復(fù)合電壓的變化幅度是否大于復(fù)合電壓變化幅度閾值；或所述母線三相電壓是否低于三相電壓低壓閾值； 第二檢測單元，用于在所述第一檢測單元檢測到所述母線復(fù)合電壓的變化幅度大于所述復(fù)合電壓變化幅度閾值，或所述母線三相電壓低于三相電壓低壓閾值時，進(jìn)一步檢測線路電流是否突增且過流； 判斷單元，用于在所述線路電流突增且過流時，判定所述電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障；否則，判定所述電力系統(tǒng)正常。
3.如權(quán)利要求1所述的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備用電源自動投入使用裝置，其特征在于，所述相位角處理模塊包括 GPS單元，用于通過GPS為相關(guān)單元模塊提供授時； 相位角檢測模塊，用于根據(jù)所述GPS單元的授時，在所述電力系統(tǒng)正常運行時，周期性檢測負(fù)載電流的相位角；且在所述電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，檢測故障后正序電流故障分量的相位角； 相位角β獲取模塊，用于根據(jù)GPS同步相位差動法獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備用電源自動投入使用裝置，其特征在于，所述裝置還包括 備自投控制模塊，用于在判定母線區(qū)域內(nèi)故障時，閉鎖備用電源自動投入使用裝置動作；在判定母線區(qū)域外故障時，觸發(fā)備用電源自動投入使用裝置動作，使備用電源開始工作，恢復(fù)母線所帶復(fù)合的正常供電。
專利摘要本實用新型提供了一種基于GPS同步相位差動法檢測故障的備自投裝置，包括系統(tǒng)故障判斷模塊，用于判斷電力系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障；相位角處理模塊，用于根據(jù)GPS同步相位差動法獲取故障后正序電流故障分量相對于故障前負(fù)載電流的相位角β；并比較相位角β與預(yù)置的定值δ之間的大?。还收衔恢门袛嗄K，用于在所述相位角β大于δ時，判定母線區(qū)域外故障；否則，判定母線區(qū)域內(nèi)故障；所述母線區(qū)域內(nèi)故障包括母線故障和出線側(cè)故障。。本實用新型提供的基于GPS同步相位差動法檢測母線區(qū)域內(nèi)外故障的備自投裝置，對沒有母線保護(hù)設(shè)備的變電站也能區(qū)別故障類型，避免母線區(qū)域內(nèi)故障時盲目自投，擴大故障區(qū)域。
文檔編號H02J9/06GK202840665SQ20122033810
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者王世祥, 張宇 申請人:深圳供電局有限公司, 江蘇華瑞泰科技股份有限公司