护首端或不完全保护末端整定，使两个判据的保护范围有重叠部分，整 定方法具有理论依据，且保护更加可靠。整定原则为：电压积分比值不完全保护线模量与地 模量完全分开的远端故障；而模量积分比值不完全保护线模量和地模量完全重叠的近端故 障；即对于下层极线，电压积分比值A'i整定为对称换位下地模波与线模波完全分开时故 障极与非故障极的电压量比值乘以一个可靠系数（1.5倍）；而模量积分比值4 2整定为对 称换位下线模波与地模波完全重叠时故障回地模波与线模波的积分比值乘以一个可靠系 数（〇. 8倍）。
[0062] 在步骤（4)、（9)和（10)中，利用电压或模量的积分比值的方式作为判据，有效地 解决了幅值受过渡电阻影响的问题，电压或模量的积分比值基本不受过渡电阻影响。
[0063] 在步骤（4)、（9)和（10)中，变时间窗对电压和模量进行积分：取多个不同时间长 度的时间窗求取电压积分比值和模量积分比值，并求取最大值，以消除故障距离带来的影 响。例如：可选取为5个递增时间窗分别求取本极线电压积分值和本回线的模量积分值，这 5个递增时间窗分别为从启动判据满足整定值时刻起的5个、10个、15个、20个和25个采 样点（包含启动判据满足整定值时刻的采样点）。
[0064] 本发明的保护原理如下：对于上层极线，当规定电流的正方向为从整流侧流向逆 变侧，则通过电流的方向即可判断是否为整流侧区外故障，但不能区分是直流线路故障还 是逆变侧区外故障，因此还需要电压变化率判据区别逆变侧区外故障。对于正极线，若所测 电流变化量方向为正，则可能为线路故障或逆变侧区外故障；若所测电流变化量方向为负， 则为整流侧区外故障。对于负极线，若所测电流变化量方向为负，则可能为线路故障或逆变 侧区外故障；若所测电流变化量方向为正，则为整流侧区外故障。因此可以利用电压变化率 和电流方向两个判据保证整流侧和逆变侧区外故障时保护不动作。而对于下层极线，采用 地模波变化率启动，若地模波变化率满足整定值，则可以同时排除整流侧区外故障和逆变 侧区外故障。
[0065] 当线路对称换位时，以第一回线1P故障为例，故障极线和非故障极线的电压电流 可表示为.
[0066]
[0067]u1P、u1N为极线1P、1N的电压，i1P、i1N为极线1P、1N的电流。线模波幅值，uQ为 地模波幅值，且％/%=Zc/Zi。但线模波和地模波的传播特性不同，二者并非同时叠加。 [0068] 由上式可知，由于三个线模分量完全一致，故障极为三个线模分量的同向叠加，为 线模分量的3倍；而非故障极为三个线模分量的非同向叠加，为线模分量的1倍，在行波波 头处仅有线模分量时，故障极的行波幅值大小为非故障极的行波幅值大小的3倍，如图2所 示。考虑远端故障时，线模波首先到达保护点，故障极的电压变化量为非故障极的电压变化 量的3倍，因此利用本极线电压变化量与对极线电压变化量的积分比值，可以使本极故障 时当积分比值超过整定值则保护动作，而其他极线故障时本极线电压变化量和对极线电压 变化量的积分比值不超过3倍而保护不动作。
[0069]同时，故障极线所在回路的线模波和地模波可表示为：
[0070]
[0071]Pp匕为第一回线路的线模波和地模波，P2、G2为第二回线路的线模波和地模波。 [0072]由上式可知，故障回的线模波有一定幅值，非故障回的线模波幅值为0,如图3a和 图3b所示。因此故障回的地模波和线模波积分比值为一定值，而非故障回的地模波和线模 波的积分比值则理想情况为一个很大的值，利用地模波与线模波的积分比值，可以使本回 极线故障时本回保护动作，而另一回线路的极线故障时保护不动作。考虑近端故障时，地模 波与线模波叠加，故障回的地模波和线模波比值为G/Pii2. 2 ;考虑远端故障时，地模波尚 未到达，比值则为0.9。
[0073] 实际工程线路并非对称换位，同塔双回线路有三个线模分量和一个地模分量，非 完全对称换位导致三个线模分量并非完全一致，因此故障极的电压变化幅值并非线模分量 的3倍，非故障极的电压变化幅值也不一定为线模分量的1倍。特别地，上层极线（如1P) 故障时，如图4a所示，故障极与非故障极的行波幅值大小差异比线路完全对称换位时更 大，有利于采用电压比使本极故障时本极保护可靠动作，而对极故障时本极保护不动作；下 层极线（如1N)故障时，如图4b所示，故障极与非故障极的行波幅值大小差异比线路完全 对称换位时小，只利用电压比，若整定值选取不当就可能使本极故障时保护拒动或者其他 极线故障时本极保护误动。但是下层极线近端故障时，如图5所示，故障极与非故障极的电 压幅值差异很大，电压比值很大依然可以用于判别故障极与非故障极，且不同故障距离下， 本极故障时本极电压变化量与对极电压变化量的比值总是大于1。
[0074] 对于线模波和地模波，非对称换位下（以1P故障为例），如图6a所示，故障回的线 模波和地模波与完全对称换位时的波形（如图3a所示）相比差异不大。但是，如图6b所 示，非故障回的线模波与完全对称换位时的波形（如图3b所示）相比并非完全为0,非故 障回的地模波和线模波的积分比值在某些故障情况下并不是很大。同样，1N极线故障时， 非故障回的线模波也并非完全为〇,对保护不利。此外，对于故障回的近端故障情况（以1N 故障为例），如图7a所示，地模波明显比线模波幅值要大，故障回的地模波和线模波的积分 比值在近端故障情况下则相对较大，利用故障回的地模波与线模波的积分比值较小进行区 分故障回与非故障回时，对于故障回的近端故障情况可靠性不高。但是，对于远端故障，如 图7b所示，故障回的地模波与线模波的行波幅值更接近，故障回的地模波和线模波的积分 比值更小，因此远端故障有利于利用地模波和线模波的积分比值小于整定值而使本回极线 故障本回保护动作，另一回线路故障本回保护不动作。同时利用本极线与对极线电压变化 量的积分比值与1的关系即可使本回本极线故障时本极线动作，而本回对极线故障时本极 线不动作。因此对于下层极线，要同时结合电压比值和模量比值实现保护可靠动作。
[0075] 综上所述，可以选取以下计算公式作为选线判据：
[0076] 对于上层极线，保护动作需满足的判据为：
[0077] 对于正极故障，在电压变化率判据启动后：
[0078]
[0079] 对于负极故障，保护动作需满足的判据为：
[0080]
[0081] avg(i)为选定时间窗的电流平均值，
为电压积分比值的最大值，Ai 为上层极线电压积分比值的整定值。
[0082] 对于下层极线，保护动作需满足的判据为：
[0083]
[0084]
[0085]
[0086] yinax为电压积分比值的最大值，尤为模量积分比值的最大值， A\为下层极线电压积分比值的整定值，A2为下层极线模量积分比值的整定值。
[0087] 对于上层极线，电压变化率启动后，同时需要电流平均值区分整流侧区外故障，确 保区内故障；而对于下层极线，地模波变化率即可同时将整流侧和逆变侧的区外故障可靠 排除。
[0088] 对于上层极线，由于本极线故障的故障量与其他极线的耦合量差别较大，直接 利用本极线与同回对极线的电压积分比值A,,,%,, 即可判断是否本极线故障。若 #，maX超过整定值则为本极线故障。
[0089] 对于下层极线，由于在某些故障情况下本极线故障的故障量与其他极线的耦合量 差别较小，只选用电压积分比值则保护可靠性不高；需同时应用电压积分比 值%，max和模量积分比值;近端故障时，，max较大，可以大于 整定值A'雨动作；远端故障时，^max较小，但仍大于1，可以由X^/￡^_max小于 整定值A2而保证动作。
[0090] 本发明采用的整定原则：
[0091] 电压变化率的绝对值：由于利用上层极线利用电流方向即可有效区分整流侧区外 故障，电压变化率的绝对值只需躲开逆变侧区外故障得到的电压变化率绝对值的最大值。
[0092] 地模波变化率的绝对值：地模波变化率的绝对值需躲开逆变侧区外故障得到的电 压变化率绝对值的最大值。
[0093] 对于上层极线，电压变化量比值与对称换位时相比要大，因此电压变化量积分比 值的整定值即为对称换位下远端故障情况故障极与非故障极行波波头处仅含线模分量的 电压行波变化量比值；
[0094] 对于下层极线，由于电压积分比值用于近端故障时使保护动作，而地模波和线模 波的积分比值用于远端故障时使保护动作。为了保证无论哪一点发生故障保护都能可靠动 作，因此二者的保护范围要出现重合区域。整定原则为：电压积分比值不完全保护线模量与 地模量完全分开的远端故障；而模量积分比值不完全保护线模量和地模量完全重叠的近端 故障。即电压积分比值整定为对称换位下地模波与线模波完全分开时故障极与非故障极的 电压量比值3乘上可靠系数（1.5倍）；而模量积分比值整定为对称换位下线模波与地模波 完全重叠时故障回地模波与线模波的积分比值2. 2乘上一个可靠系数（0. 8倍）。
[0095] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0096] 第一、兼具高灵敏性和高可靠性；本发明采用线路电压积分比值或地模波与线模 波积分比值进行选择，很多故障情况下比值都与整定值有较大裕度，且受个别点波动影响 较小。
[0097] 第二、采样信息量少，仅需整流侧首端测得的本回两根极线的电压和电流电气量； 本发明只需要用到本回线路的电压电流等电气量，只需要同一回线路内部进行通信，而且 可以只在同一端进行横向通信，不需要不同回线路的通信，有利于实际工程实现且可靠性 尚。
[0098] 第三、运算方法简单，容易实现；本发明方法仅需提取电压变化量、通过电压电流 的相加相减求取线模波和地模波、数值累加实现积分、比值计算即可实现利用故障