GPS技术在继电保护及自动装置中的应用

gps（Global Positioing System）技术被广泛应用于军事、电力、交通、等领域，在电力系统中的应用也显示出独特优势以及应用前景。在电力系统继电保护及自动装置中，应用GPS技术将使传统的自动监视和控制功能得到进一步提高。使原来不可能做到的控制和测量精度，以及故障分析，装置实验、特殊参数的采集都可以在GPS条件下得以实现。GPS除了本身可用于全球定位功能外，另一个显著的特点就是精确的时间传递，电力系统可以利用GPS的这个特点，使电力系统继电保护及自动装置能够在1μS的分辩率下进行电网统一时钟和同步采集，以实现各种动态测量。
统一电力系统的时钟。
GPS接收机在任何时刻都能在同一时刻接收到同一个信号,其误差不超过国际标准时间1μS。因此可以很方便地实现全国电力系统时间的真正统一。与转统方法相比，具有精度高（微秒级）、范围广、不需要通讯联络、不受地理和气候条件限制等优点，是理想的统一的全网时钟的首选方案。
同步采样。
电力系统中，继电保护及其各种监控系统都需要对测控对象进行采样，尤其是各种微机保护，不仅需要本地信息，而且还需要远方信息，这些信息要求是同步采集，同时将采集结果进行比较处理，不用GPS是很难解决这个问题的。电力系统自动化系统工作也需要在统一的时间标准下对电力系统和电气量进行同步采集，以便实现同步测量。由于GPS有许多优点，故障定位、线路的电流纵差动保护、保护装置的试验以及相量测量等的应用都可以利用他得到很好的解决。比如，当输电线路发生故障时，故障点将产生向线路两端以光速远行的行波。如果能在同一时间基准下记录两端首接受到的行波的时刻，则很容易确定出故障的位置，这就是行波故障测距。数字式纵差电流保护在实现上有两大困难；一是通讯问题，二是线路两端电流的同步采样。前者可以利用光迁数字通讯，后者可利用GPS很好地解决。由于保护装置安装在不同的站端，因此需要一种同步装置来完成试验信号的同步输入，GPS可以很好地解决上述时间同步问题。相量测量及其在电网监视和稳定控制中的应用是非常重要的。相量测量就是在同步采样直接测量电网中的各种母线电压和相位。不同电站母线电压之间的相位关系是判断系统稳定的重要依据。因此，实时测量各电站母线电压的相量及相位关系，对系统稳定判别和控制有着非常重要的意义。
相量控制.
相量控制是实现电力系统稳定的新方法。采用光迁技术为相量控制实现提供了可能。光迁通讯将各变电所的同步相量测量值收集汇总处理后，就可得到各变电站之间动态相量的变化，从而可通过预测不稳定现象的变化实时决策应采取的控制措施，及相量控制。
动态监测。
电力系统自动化系统动态监测系统主要有四部分组成：同步定位系统、动态相量测量系统、通讯系统、中央信号处理系统。其最关键的技术就是GPS技术。借助于GPS技术，一个全网同步安全监测系统将服务于电力系统。动态监测的基础是GPS技术、DPS（数字电力系统）技术及通讯技术。动态安全监测系统在电力系统中的应用领域如图所示。

图 动态安全监测系统在电力系统中的应用领域
其中信息来源主要依靠电力系统各发电厂、变电所安装价格低廉的GPS接收器，可以方便的获得精度为1μS的1PPS脉冲代码，并实行电网的高精度、高可靠性时间统一的同步采样。GPS的应用将促进电力系统自动化技术的全面发展，给事故分析、继电保护及自动装置、故障测距、稳定判别和快速控制等领域带来技术上的重大突破。