CN102768327A - 基于gps同步相位差动法检测故障的方法及备自投装置 - Google Patents

Abstract

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及备自投装置，该方法包括：判定电力系统出现故障，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；比较相位角β与预置的定值δ之间的大小；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。本发明提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法及备自投装置，对没有母线保护设备的变电站也能在故障时判断出故障类型，避免母线区域内故障时盲目自投，扩大故障区域。

Description

基于GPS同步相位差动法检测故障的方法及备自投装置

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：

系统故障判断模块，用于判断电力系统是否出现故障，所述电力系统包括：母线区域和线路区域；

相位角处理模块，用于根据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；并比较所述相位角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；

故障位置判断模块，用于在所述相位角β大于δ时，判定母线区域外故障；否则，判定母线区域内故障；所述母线区域内故障包括：母线故障和出线侧故障。

其中，所述系统故障判断模块包括：

第一检测单元，用于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；

第二检测单元，用于在所述第一检测单元检测到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时，进一步检测线路电流是否突增且过流；

判断单元，用于在所述线路电流突增且过流时，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，所述相位角处理模块包括：

GPS单元，用于通过GPS为相关单元模块提供授时；

相位角检测模块，用于根据所述GPS单元的授时，在所述电力系统正常运行时，周期性检测负载电流的相位角；且在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；

相位角β获取模块，用于根据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，所述装置还包括：

备自投控制模块，用于在判定母线区域内故障时，闭锁备自投装置动作；在判定母线区域外故障时，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。

实施本发明实施例提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法及对应的备自投装置，针对没有母线保护设备的变电站，能够区分母线区域故障还是线路区域故障，以避免在母线区域内故障时，盲目自投，造成故障区域扩大，在变电站无母线保护设备的情况下，使得电力系统在线路区域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，在母线区域故障时能及时准确的闭锁装置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的110kV变电站典型的一次主接线图；

图2是现有的110kV变电站运行线路出现故障后恢复母线电压正常供电流程图；

图3为本发明提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法第一实施例流程示意图；

图4为本发明提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法第二实施例流程示意图；

图5是本发明提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法的逻辑示意图；

图6是本实施例提供的备自投装置判断母线区域内外故障的逻辑示意图；

图7为本发明提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的备自投装置第一实施例结构示意图；

图8为本发明提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的备自投装置第二实施例结构示意图。

具体实施方式

实施本发明实施例提供的检测母线区域内外故障的方法及对应的备自投装置，针对没有母线保护设备的变电站，能够区分母线区域故障还是线路区域故障，以避免在母线区域内故障时，盲目自投，造成故障区域扩大，在变电站无母线保护设备的情况下，使得电力系统在线路区域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，在母线区域故障时能及时准确的闭锁装置。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图3，为本发明提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法第一实施例流程示意图，如图所示，该方法包括：

步骤S100，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。

步骤S101，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。

步骤S102，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，则执行步骤S103；否则，则执行步骤S104。

步骤S103，判定母线区域外故障。

步骤S104，判定母线区域内故障。

本发明实施例提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法，对没有母线保护设备的变电站也可以检测出故障的区域，从而避免在母线区域内故障时，盲目自投，造成故障区域扩大，在变电站无母线保护设备的情况下，使得电力系统在线路区域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，在母线区域故障时能及时准确的闭锁装置。

参见图4，为本发明提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法第二实施例流程示意图。在本实施例中，将更为详细的描述该基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法流程。如图4所示，该方法包括：

步骤S200，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。

步骤S201，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，则执行步骤S202。

更为具体的，如果电力系统出现故障时，除了三相故障、线路远距离等故障复合电压变化不明显以外，其余故障，母线的复合电压均有明显变化，且变化的浮动很大。如果出现系统三相故障，或者线路远距离等故障，虽然母线的复合电压变化不明显，但却会导致母线三相电压很低。故通过步骤S200和步骤S201可以初步检测出电力系统是否出现故障，在本发明实施例中，电力系统故障包括：母线区域故障和线路区域故障。

步骤S202，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。

更为具体的，按照故障时的特征分析，如果线路电流突增超过装置设定的故障门槛值时，故障一般可以认为是母线侧或出线侧故障，但在特殊情况下（如该站有小电源时），线路出现故障后，线路电流可能因为小电源的倒送，导致电流突增。虽然不能明确故障时的故障类型，但是只要母线故障的发生，肯定伴随着电流突增的发生。对于母线故障，会出现电流突增，肯定也伴随着电流突增为某个较大的故障电流定值以上。故通过本步骤可以基本判定电力系统是否出现故障。

步骤S203，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。该故障后正序电流故障分量的相位角是通过GPS精确授时设备测量获得的。

更为具体的，按照故障特征分析，当线路出现故障时，线路的潮流均会指向故障点，如果故障在线路上，那么线路上的潮流方向为会反向或者为零，如果故障在母线区域或负荷出线侧，那么线路上的潮流方向会始终维持原先的方向。如是负荷出线故障，保护切除出线侧开关，母线恢复正常，备自投无须动作，如果保护切除开关失败，那么保护会越级动作，切除进线电源，造成母线失压，由于这种情况无法隔离故障，所以等同于母线区域故障。故此，母线故障及出线侧故障，造成母线失压的故障等同于母线区域内故障。

步骤S200至S202的结合判断，阐明的是系统故障的典型特征，称为故障的基本判据，而本步骤及以下各个步骤是在判断出故障的情况下，进一步区分故障类型是线路区域故障还是母线区域故障，是关键判据。两者结合应用，可以准确无误的判断出系统的故障类型。

步骤S204，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。所述故障前负载电流的相位角是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所获得的。且检测负载电流的GPS信号与检测故障后正序电流故障分量相位角的GPS信号是同步的。

更为具体的，GPS作为精确地授时设备，提供同步采样时钟、开入量采集时钟、计算时钟、判读时钟及数据传输时钟，为测量目标提供了准确无误的参考标点。本发明根据故障下元件电流相位的原理可有效识别母线区域内外故障。

步骤S205，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，则执行步骤S206；否则，执行步骤S207。

更为具体的，本步骤是基于GPS同步信号相位差动法实现的。该相位差动法是针对含有分布式电源的配网电流保护需要安装方向元件确保动作的正确性，提出的一种只利用电流信息判断故障方向的方法。通过分析接入分布式电源的配网发生短路故障时的电流特征，得出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，在不同故障方向上有显著差异。依线路参数和潮流流向设置整定值δ，当故障发生在母线区外电源侧时，β大于δ，而故障发生在母线区域内时，β小于δ，由此可以结合过流突变和复合电压突变等条件判断出故障的方向及类型（参见图5，图5是本发明提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法的逻辑示意图）。

步骤S206，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。

步骤S207，判定母线区域内故障，闭锁备自投装置动作，阻止备用电源投入工作，避免故障区域扩大。

进一步的，参见图6，图6是本实施例提供的备自投装置判断母线区域内外故障的逻辑示意图。如图所示，当母线出现故障时，首先满足的是条件3母线复合电压或者条件4母线电压三相低压，此时因为压差的原因，导致线路电流突增为一个很大的故障电流，由此可同时满足条件1和条件2，达到故障的基本判断条件。然后进一步判断故障的类型，如上述描述，在母线区域故障时，由于潮流方向均按照原先的潮流方向流入母线，故此时的相位差动突变量就没有那么的明显，故此，装置结合上述电流和电压等判据判断出是母线区域内故障，则立刻闭锁备自投装置。

由上述可知，本发明实施例提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法，所有的判据均和传统的备自投装置一致，不需要增加任何输入量，只是在原有输入量的基础上，将电压、电流等相关判据加以分析，充分的利用，判断原理严密、可靠，可独立于备自投装置投入应用，也可在原有的备自投装置上升级实现。

本发明实施例提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法，对没有母线保护设备的变电站也可以检测出故障的区域，从而避免在母线区域内故障时，盲目自投，造成故障区域扩大，在变电站无母线保护设备的情况下，使得电力系统在线路区域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，在母线区域故障时能及时准确的闭锁装置。

参见图7，为本发明提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的备自投装置第一实施例结构示意图。本实施例提供的装置可以实现本发明提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法第一实施例中的流程。如图7所示，该装置包括：系统故障判断模块1、相位角处理模块2、故障位置判断模块3。

系统故障判断模块1，用于判断电力系统是否出现故障，所述电力系统包括：母线区域和线路区域。

相位角处理模块2，用于根据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；并比较所述相位角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。

故障位置判断模块3，用于在所述相位角β大于δ时，判定母线区域外故障；否则，判定母线区域内故障；所述母线区域内故障包括：母线故障和出线侧故障。

本发明实施例提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的备自投装置，对没有母线保护设备的变电站也可以检测出故障的区域，从而避免在母线区域内故障时，盲目自投，造成故障区域扩大，在变电站无母线保护设备的情况下，使得电力系统在线路区域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，在母线区域故障时能及时准确的闭锁装置。

参见图8，为本发明提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的备自投装置第二实施例结构示意图。本实施例提供的装置可以实现本发明提供的检测母线区域内外故障的方法第二实施例中的流程。如图8所示，该装置包括：系统故障判断模块1、相位角处理模块2、故障位置判断模块3。

系统故障判断模块1，用于判断电力系统是否出现故障，所述电力系统包括：母线区域和线路区域。更为具体的，该系统故障判断模块1包括：

第一检测单元11，用于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。更为具体的，如果电力系统出现故障时，除了三相故障、线路远距离故障复合电压变化不明显以外，其余故障，母线的复合电压均有明显变化，且变化的浮动很大。如果出现系统三相故障，或者线路远距离故障，虽然母线的复合电压变化不明显，但却会导致母线三相电压很低。故第一检测单元11可以初步检测出电力系统是否出现故障，在本发明实施例中，电力系统故障包括：母线区域故障和线路区域故障。

第二检测单元12，用于在所述第一检测单元12检测到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时，进一步检测线路电流是否突增且过流。更为具体的，按照故障时的特征分析，如果线路电流突增超过装置设定的故障门槛值时，故障一般可以认为是母线侧或出线侧故障，但在特殊情况下（如该站有小电源时），线路出现故障后，线路电流可能因为小电源的倒送，导致电流突增。第二检测单元12虽然不能明确故障时的故障类型，但是只要母线故障的发生，肯定伴随着电流突增的发生。对于母线故障，会出现电流突增，肯定也伴随着电流突增为某个较大的故障电流定值以上。故第二检测单元12可以基本判定电力系统是否出现故障。

判断单元13，用于在所述线路电流突增且过流时，判定所述电力系统出现故障；否则，判定所述电力系统正常。由此可知，系统故障判断模块1可以根据系统故障的典型特征作出故障的基本判据。而本实施例中的相位角处理模块2、故障位置判断模块3可以在系统故障判断模块1判定电力系统出现故障的情况下，进一步区分故障类型是线路区域故障还是母线区域故障，是关键判据。两者结合应用，可以准确无误的判断出系统的故障类型。

相位角处理模块2，用于根据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；并比较所述相位角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。更为具体的，所述相位角处理模块2包括：

GPS单元21，用于通过GPS为母线区域内外故障检测装置的相关单元模块，例如相位角检测模块22和相位角β获取模块23提供授时。GPS作为精确地授时设备，提供同步采样时钟、开入量采集时钟、计算时钟、判读时钟及数据传输时钟，为测量目标提供了准确无误的参考标点。本发明根据故障下元件电流相位的原理可有效识别母线区域内外故障。

相位角检测模块22，用于根据所述GPS单元的授时，在所述电力系统正常运行时，周期性检测负载电流的相位角；且在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。检测负载电流的GPS信号与检测故障后正序电流故障分量相位角的GPS信号是同步的。

相位角β获取模块23，用于根据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。更为具体的，相位角β获取模块23是基于GPS同步信号相位差动法实现的上述功能。该相位差动法是针对含有分布式电源的配网电流保护需要安装方向元件确保动作的正确性，提出的一种只利用电流信息判断故障方向的方法。通过分析接入分布式电源的配网发生短路故障时的电流特征，得出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，在不同故障方向上有显著差异。依线路参数和潮流流向设置整定值δ，当故障发生在母线区外电源侧时，β大于δ，而故障发生在母线区域内时，β小于δ，由此可以结合过流突变和复合电压突变等条件判断出故障的方向及类型（参见图5，图5是基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法的逻辑示意图）。

故障位置判断模块3，用于在所述相位角β大于δ时，判定母线区域外故障；否则，判定母线区域内故障；所述母线区域内故障包括：母线故障和出线侧故障。

进一步的，本实施例提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的备自投装置还包括：备自投控制模块4。备自投控制模块4用于在故障位置判断模块3判定母线区域内故障时，闭锁备自投装置动作，避免故障区域扩大；在故障位置判断模块3判定母线区域外故障时，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。

进一步的，参见图6，图6是本实施例提供的备自投装置判断母线区域内外故障的逻辑示意图。如图所示，当母线出现故障时，首先满足的是条件3母线复合电压或者条件4母线电压三相低压，此时因为压差的原因，导致线路电流突增为一个很大的故障电流，由此可同时满足条件1和条件2，达到故障的基本判断条件。然后进一步判断故障的类型，如上述描述，在母线区域故障时，由于潮流方向均按照原先的潮流方向流入母线，故此时的相位差动突变量就没有那么的明显，故此，装置结合上述电流和电压等判据判断出是母线区域内故障，则立刻闭锁备自投装置。

由上述可知，本发明实施例提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的备自投装置，所有的判据均和传统的备自投装置一致，不需要增加任何输入量，只是在原有输入量的基础上，将电压、电流等相关判据加以分析，充分的利用，判断原理严密、可靠，可独立于备自投装置投入应用，也可在原有的备自投装置上升级实现。

本发明实施例提供的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的备自投装置，对没有母线保护设备的变电站也可以检测出故障的区域，从而避免在母线区域内故障时，盲目自投，造成故障区域扩大，在变电站无母线保护设备的情况下，使得电力系统在线路区域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，在母线区域故障时能及时准确的闭锁装置。

进一步的，本实施例提供的新型备自投装置跟以前的备自投比较，不用增加接线即可区分故障类型，增加了备自投动作的可靠性。同时本实施例提供的备自投装置和以往的备自投装置一样，配置母差保护动作闭锁信号，在有母差保护设备的变电站，当收到母差闭锁动作信号时，装置亦能够闭锁备自投功能，由此，新型装置与以往备自投装置相兼容，增加了备自投动作可靠性的同时更增加了灵活性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法，其特征在于，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。

2.如权利要求1所述的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法，其特征在于，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。

3.如权利要求1所述的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法，其特征在于，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。

4.如权利要求1所述的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法，其特征在于，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，则闭锁备用电源自动投入使用装置动作；

若判定母线区域外故障，触发备用电源自动投入使用装置动作，使备用电源开始工作，恢复母线所带负荷的正常供电。

5.如权利要求1至4中任一项所述的基于GPS同步相位差动法检测母线区域内外故障的方法，其特征在于，所述母线区域内故障包括：母线故障和出线侧故障。

6.一种基于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，其特征在于，包括：

系统故障判断模块，用于判断电力系统是否出现故障，所述电力系统包括：母线区域和线路区域；

相位角处理模块，用于根据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；并比较所述相位角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；

故障位置判断模块，用于在所述相位角β大于δ时，判定母线区域外故障；否则，判定母线区域内故障；所述母线区域内故障包括：母线故障和出线侧故障。

7.如权利要求6所述的基于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，其特征在于，所述系统故障判断模块包括：

第一检测单元，用于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；

第二检测单元，用于在所述第一检测单元检测到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时，进一步检测线路电流是否突增且过流；

判断单元，用于在所述线路电流突增且过流时，判定所述电力系统出现故障；否则，判定所述电力系统正常。

8.如权利要求6所述的基于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，其特征在于，所述相位角处理模块包括：

GPS单元，用于通过GPS为相关单元模块提供授时；

相位角检测模块，用于根据所述GPS单元的授时，在所述电力系统正常运行时，周期性检测负载电流的相位角；且在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；

相位角β获取模块，用于根据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。

9.如权利要求6至8中任一项所述的基于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，其特征在于，所述装置还包括：

备自投控制模块，用于在判定母线区域内故障时，闭锁备用电源自动投入使用装置动作；在判定母线区域外故障时，触发备用电源自动投入使用装置动作，使备用电源开始工作，恢复母线所带负荷的正常供电。

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