1.一种基于单端暂态能量的高压直流输电线路保护方法,其特征在于,包括:(1)采集换流站本极和对极的直流线路电压、电流信号;(2)计算本极电流差分值和电流的突变量,如果任一满足对应的阈值要求,则满足启动判据,进入步骤(3);(3)计算本极电流的积分值,当大于积分阈值时,满足方向判据;根据本极直流线路电压,计算暂态积分能量值,当暂态积分能量值大于能量阈值时,满足故障区识别判据;其中,计算暂态积分能量值,包括:计算本极直流线路电压UdL(k)与n个采样点前本极直流线路电压UdL(k-n)的差值,作为故障电压分量,进行一阶差分滤波消除直流分量,进行带通滤波提取2kHz~3kHz高频电压分量U filter ,累加获得高频电压分量的暂态积分能量值E hf :其中t 0 为启动判据满足的时刻,N为数据窗宽度,t为时间;计算本极、对极行波暂态积分能量值,判断本级是否发生故障,如果是,则满足故障选极判据;其中,计算本极、对极行波暂态积分能量值,包括:计算本极、对极的电压故障分量△UdL 1 (k)、△UdL 2 (k),本极、对极的电流故障分量△IdL 1 (k)、△IdL 2 (k):△UdL 1 (k)=UdL 1 (k)-UdL 1 (k-10)△IdL 1 (k)=IdL 1 (k)-IdL 1 (k-10)△UdL 2 (k)=UdL 2 (k)-UdL 2 (k-10)△IdL 2 (k)=IdL 2 (k)-IdL 2 (k-10)式中,UdL 1 (k)、UdL 2 (k)分别为当前时刻本极和对极电压采样值;IdL 1 (k)、IdL 2 (k)分别为当前时刻本极和对极电流采样值;UdL 1 (k-10)、UdL 2 (k-10)分别为本极和对极10个采样周期前的电压采样值;IdL 1 (k-10)、IdL 2 (k-10)分别为本极和对极10个采样周期前的电流采样值;计算本极、对极电压行波U W1 、U W2 :U W1 =△UdL 1 (k)-z*△IdL 1 (k)U W2 =△UdL 2 (k)-z*△IdL 2 (k)计算本极、对极电压行波暂态积分能量值:其中,z为直流线路波阻抗,t 0 为启动判据满足的时刻,t s 为积分时间窗口;其中,判断本级是否发生故障包括:当E W1 /E W2 ≥p时,表明本级发生故障;当E W1 /E W2 ≤1/p时,表明对级发生故障;当1/p<E W1 /E W2 <p时,表明发生双极故障;p为故障选极判据门槛值;若判断本极发生故障或双极发生故障,本极保护均动作;当方向判据、故障区识别判据以及故障选极判据同时满足时,进入步骤(4);(4)本级直流线路保护动作。
2.根据权利要求1所述的基于单端暂态能量的高压直流输电线路保护方法,其特征在于,本极电流差分值△IdL(k)计算包括:△IdL(k)=IdL(k)-IdL(k-1)其中,IdL(k)为当前时刻换流站本极电流的采样值,IdL(k-1)为当前时刻前1个周期换流站本极电流的采样值;电流的突变量△′IdL计算包括:其中,IdL(k+j)为当前时刻第j个采样周期后本极电流的采样值,IdL(k-j)当前时刻第j个采样周期前本极电流的采样值。
3.一种基于单端暂态能量的高压直流输电线路保护装置,其特征在于,包括:模拟量采集单元,采集换流站本极和对极的直流线路电压、电流信号;启动单元,计算本极电流差分值和电流的突变量,如果任一满足对应的阈值要求,则满足启动判据,启动数据处理单元;数据处理单元,计算本极电流的积分值;根据本极直流线路电压,计算暂态积分能量值;计算本极、对极行波暂态积分能量值;其中,计算暂态积分能量值,包括:计算本极直流线路电压UdL(k)与n个采样点前本极直流线路电压UdL(k-n)的差值,作为故障电压分量,进行一阶差分滤波消除直流分量,进行带通滤波提取2kHz~3kHz高频电压分量U filter ,累加获得高频电压分量的暂态积分能量值E hf :其中t 0 为启动判据满足的时刻,N为数据窗宽度,t为时间;其中,计算本极、对极行波暂态积分能量值,包括:计算本极、对极的电压故障分量△UdL 1 (k)、△UdL 2 (k),本极、对极的电流故障分量△IdL 1 (k)、△IdL 2 (k):△UdL 1 (k)=UdL 1 (k)-UdL 1 (k-10)△IdL 1 (k)=IdL 1 (k)-IdL 1 (k-10)△UdL 2 (k)=UdL 2 (k)-UdL 2 (k-10)△IdL 2 (k)=IdL 2 (k)-IdL 2 (k-10)式中,UdL 1 (k)、UdL 2 (k)分别为当前时刻本极和对极电压采样值;IdL 1 (k)、IdL 2 (k)分别为当前时刻本极和对极电流采样值;UdL 1 (k-10)、UdL 2 (k-10)分别为本极和对极10个采样周期前的电压采样值;IdL 1 (k-10)、IdL 2 (k-10)分别为本极和对极10个采样周期前的电流采样值;计算本极、对极电压行波U W1 、U W2 :U W1 =△UdL 1 (k)-z*△IdL 1 (k)U W2 =△UdL 2 (k)-z*△IdL 2 (k)计算本极、对极电压行波暂态积分能量值:其中,z为直流线路波阻抗,t 0 为启动判据满足的时刻,t s 为积分时间窗口;逻辑判断单元,当大于积分阈值时,满足方向判据;当暂态积分能量值大于能量阈值时,满足故障区内识别判据;根据本极、对极行波暂态积分能量值,判断本级是否发生故障,如果是,则满足故障选极判据;其中,判断本级是否发生故障包括:当E W1 /E W2 ≥p时,表明本级发生故障;当E W1 /E W2 ≤1/p时,表明对级发生故障;当1/p<E W1 /E W2 <p时,表明发生双极故障;p为故障选极判据门槛值;若判断本极发生故障或双极发生故障,本极保护均动作;保护出口单元,当方向判据、故障区识别判据以及故障选极判据同时满足时,本级直流线路保护动作。
4.根据权利要求3所述的基于单端暂态能量的高压直流输电线路保护装置,其特征在于,所述启动单元计算本极电流差分值△IdL(k)包括:△IdL(k)=IdL(k)-IdL(k-1)其中,IdL(k)为当前时刻换流站本极电流的采样值,IdL(k-1)为当前时刻前1个周期换流站本极电流的采样值;所述启动单元计算电流的突变量△′IdL包括:其中,IdL(k+j)为当前时刻第j个采样周期后本极电流的采样值,IdL(k-j)当前时刻第j个采样周期前本极电流的采样值。