r>[0029] 3、与现有方法相比，本发明方法不需要另一极线路采样信息，且利用低频电气量， 对保护装置的采样频率要求低、易于实现。克服了现有直流输电线路行波选极方法对采样 频率要求高、可靠性不高等问题。 【【附图说明】】
[0030] 图1是高压直流输电系统拓扑结构示意图；
[0031] 图2是考虑线路极间电磁耦合的双极均匀传输线电路模型；
[0032] 图3是直流系统发生线路正极故障时正、负极故障电压、电流频谱仿真对比图；其 中图3(al)为正极线路首端故障时正、负极电流频谱仿真对比图；其中图3(a2)为正极线路 首端故障时正、负极电压频谱仿真对比图；其中图3(bl)为正极线路末端故障时正、负极电 流频谱仿真对比图；其中图3(b2)为线路末端故障时正、负极电压频谱仿真对比图；其中图 3(cl)为正极线路区外故障时正、负极电流频谱仿真对比图；其中图3(c2)为线路区外故障 时正、负极电压频谱仿真对比图；
[0033] 图4是利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别流程图；
[0034] 图5是正极线路首端发生金属性接地故障时故障极判别元件动作结果仿真图；
[0035] 图6是正极线路末端发生经300 Ω过渡电阻故障时故障极判别元件动作结果仿真 图；
[0036] 图7是系统正极重启时故障极判别元件动作结果仿真图；
[0037] 图8是正极线路首端发生金属性接地故障时故障极判别元件动作结果仿真图；
[0038] 图9是正极线路末端发生经300 Ω过渡电阻故障时故障极判别元件动作结果仿真 图；
[0039] 图10是系统正极重启时故障极判别元件动作结果仿真图；
[0040] 图11是利用高压直流输电系统录波数据的故障极判别元件动作结果图。 【【具体实施方式】】
[0041] 请参照图1，图1为高压直流输电系统拓扑结构示意图，高压直流输电系统包括正 极、负极直流输电线路。IV ip分别是整流侧测量得正极输电线路电压、电流；un、in分别是 整流侧测量得负极直流输电线路电压、电流。
[0042] 图2是考虑双极输电线路极间电磁耦合的无损均匀传输线电路模型。设在dx左侧 正、负极电压、电流分别为IV ip、un、in，在dx右侧正、负极电压、电流分别为
[0043] 根据KCL及KVL列写结点电压及回路方程得：
[0045] 对上式化简、约去两阶无穷小并整理得，
[0049] 由上式可以看出，双极输电线路另一极对本极电压、电流的耦合作用体现在等式 右侧的第二项，即另一极电气量对时间的二阶导数。分析可知：1)当高压双极直流系统正 常运行时，正极、负极电压、电流均可近似为直流量，此时输电线路极间无电磁耦合作用；2) 在输电线路发生单极故障或单极重启的暂态过程中，输电线路故障极故障谐波含量丰富， 并且由于线路极间电磁耦合作用，会在健全极中耦合产生感应电压、电流，故障极对健全极 的电磁耦合影响程度由输电线路参数及谐波信号的频率决定，且谐波信号频率越高，耦合 作用越显著。
[0050] 图3是高压直流输电系统，在发生正极线路首端故障、末端故障以及区外故障时 的正、负极电流、电压频谱对比仿真图。从图中可以看出，仿真结果与理论分析一致，1)当发 生单极故障时，故障极中会产生各频率的故障谐波信号，并且由于线路极间电磁耦合作用， 会在健全极产生感应电压、电流。2)耦合作用的强度与谐波信号的频率有关，且高频故障谐 波耦合作用强，使得健全极与故障极高频信号差别不大；低频信号耦合作用弱，健全极与故 障极低频分量差异明显，故障极中低频信号含量远高于健全极。因此，可以利用单极低频电 压、电流构成故障选择判据，实现故障极的判别。
[0051] 根据以上分析可得出结论：
[0052] 1)高压直流输电线路极间电磁耦合作用程度与电气量的频率有关，且高频信号耦 合程度高于低频信号；
[0053] 2)当发生单极故障时，故障极线路中产生丰富谐波信号，且由于线路极间电磁耦 合作用，使得健全极中产生耦合电气量；
[0054] 3)受线路极间耦合特性的作用，高频信号耦合程度强，健全极与故障极线路中高 频信号差别不大，低频信号耦合程度弱，健全极线路低频信号远小于故障极线路。
[0055] 综上所述，利用直流输电线路单极低频电气量信号可以实现故障极的判别。
[0056] 实施例1 :
[0057] 识别高压直流输电线路故障极，主要利用本极直流输电线路低频电气量实现高压 直流输电线路故障极的判别。
[0058] 本发明一种利用单极电气量的高压直流输电线路故障极判别方法，包括以下步 骤：
[0059] 1)从整流侧本极直流输电线路电气量测量装置中获得电气量信号；
[0060] 2)根据上述采样得电气量信号计算本极线路突变电气量，大于故障选极起动门槛 值时，执行步骤3);
[0061] 3)利用步骤1)中获得的电气量信号，通过低通数字滤波器，获得本极直流输电线 路低频电气量；
[0062] 4)比较本极低频电气量与设定故障选极门滥值的大小，当大于设定故障选极门滥 值时，判定本极为输电线路故障极。
[0063] 本发明步骤2)、3)、4)中的电气量信号可以为电流信号或电压信号，步骤2)中的 突变电气量利用故障电气量减去故障前电气量得到；步骤3)中的低频电气量利用采样得 电气量通过低通数字滤波器滤波得到。
[0064] 其中步骤2)可按照以下方法进行：
[0065] 根据公式（4)或公式（5)计算突变电气量，当突变电气量大于故障极判别起动门 槛值时判定起动故障极判别元件，公式（4)、（5)左边分别为直流输电线路突变量电压、电 流，公式（4)、（5)右边分别为故障选极起动元件电压、电流门槛值；
[0066] AiJkmsets (4)
[0067] AU(t)(k) >Uset_s (5)
[0068] 其中：Φ = p，n，分别表示正极电流、负极电流；k = 1，2，…，N为采样点，突变量 电流AiJk) = h GO-I4^i4l (k)为直流输电线路电流采样值，^为直流输电系统正常运 行时电流量；突变量电压Au4l (k) = U41 GO-U41, U41 (k)为直流输电线路电压采样值，U41为 直流输电系统正常运行时的电压量；起动门槛值Iset_ s=〇. l〇*Ie，Uset_s=0. 10*Ue，其中，Ie、 ^为直流输电系统额定电流、电压。
[0069] 步骤2)所述的故障极判别门槛值应小于直流输电线路发生单极最轻微故障（直 流输电线路末端经高阻单极接地故障）时的故障极突变电气量。
[0070] 其中步骤3)、4)可按照以下方法进行：
[0071] 根据公式（6)或公式（7)计算低频电气量，当低频电气量大于故障选极门槛值时 判定为故障极，公式（6)、（7)左边分别为直流输电线路低频电压、电流，公式（6)、（7)右边 分别为故障选极元件电压、电流门槛值；
[0072] IL4)(k)>Iset (6)
[0073] UL4)(k)>Uset (7)
[0074] 其中：Φ = p, n，分别表示正极电流、负极电流；k = 1，2,…，N为采样点，I1^4j (k)、 (k)为直流线路采样电压、电流信号通过低通数字滤波器滤波得到的低频电压、电流， 其中低通数字滤波器截止频率为300Hz ;故障选极门槛值Iset= 0. 15*1 e，U