本发明涉及电力系统继电保护和自动化领域，具体涉及一种纵联方向保护方法。
背景技术：
半波长交流输电技术是指输电距离接近一个工频半波，即3000km(50Hz)或2500km(60Hz)的超远距离三相交流输电技术。相对于其他超远距离输电技术，半波长线路具有输送能力强、全线路无需无功补偿等优势。半波长输电线路输电距离远，电气特征与现有特高压线路存在较大差异，传统的继电保护原理无法满足半波输电线路要求。
常规的纵联方向保护以-80°为反向故障的最大灵敏角，可以适用于常规距离(一般不超过400km)的输电线路保护。但对于半波长输电线路，长度达到3000km时该方法将会失效。
技术实现要素：
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种适用于半波长输电线路的纵联方向保护方法。技术方案如下：
一种适用于半波长输电线路的纵联方向保护方法，该方法利用电压和电流的工频变化量的相位特征来判定故障的方向，分别采集线路两侧的三相电压和三相电流，在保护启动后，计算电压和电流的相间差工频变化量，并以1/4周波的电流积分最大者为故障相，计算故障相的波形系数N为工频数据窗采样点数，Zc为输电线路波阻抗，当Kf小于0.20时判定为反向故障，向线路对侧保护发出反向闭锁信号，并辅以相间突变量方向元件和负序方向元件判定正向故障。
优选地，相间突变量方向元件和负序方向元件判定正向故障的方法为：
(1)保护启动20ms到40ms，比较故障相工频变化量ΔI和ΔU的相位，若满足30°<Arg(ΔI/ΔU)<150°则判为正向故障，向对侧线路发出正向开放信号；
(2)保护启动40ms后，比较负序电流I2和负序电压U2的相位，若满足30°<Arg(I2/U2)<150°判为正向故障，向对侧线路发出正向开放信号；
(3)当满足本侧保护启动、本侧判为正方向、本侧收到对侧启动信号、本侧收到对侧正向开放信号时，本侧保护动作跳闸；
(4)当满足本侧保护启动、本侧判为正方向、本侧收到对侧启动信号后5ms未收到对侧反向闭锁信号时，本侧保护动作跳闸。
本发明充分利用了反向故障起始20ms内电压和电流之比为波阻抗Zc的特征，并辅以相间突变量方向元件和负序方向元件判定正向故障，克服了传统纵联方向保护无法适用于半波长输电线路保护的问题。
附图说明
图1为半波长输电线路纵联方向保护方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示为半波长输电线路示意图，半波长输电线路连接M和N两个等效电网系统，半波长线路与M系统相连的电压为Um、电流为Im，与N侧相连的电压为Un、电流为In。
以M侧保护为例(N侧保护同理)，所述保护方法包括以下步骤：
步骤1：用电压互感器采集M侧线路电压UA、UB、UC，用电流互感器采集M侧电流IA、IB、IC。将电流互感器、电压互感器的二次绕组接入到微机保护装置中，通过AD采集获得被采样电气信号的采样值序列。
步骤2：利用电流突变量确定保护启动时刻，并以启动时刻为故障前后的分界点，并计算出工频变化量ΔUA、ΔUB、ΔUC和ΔIA、ΔIB、ΔIC。计算相间差工频变化量ΔUAB、ΔUBC、ΔUCA和ΔIAB、ΔIBC、ΔICA。
步骤3：分别计算ΔAB、ΔBC和ΔCA三相间的1/4周波的数据窗最大者为故障相。
步骤4：在保护启动20ms内计算故障相的波形系数。
其中，N为工频数据窗采样点数，Zc为输电线路波阻抗，ΔU(k)为电压变化量，ΔI(k)为电流变化量，当Kf>0.20时判定反向故障，通过光纤数据通道向线路对侧N的保护装置发出反向闭锁信号。
步骤5：保护启动20ms到40ms，比较故障相工频变化量ΔI和ΔU的相位，若满足30°<Arg(ΔI/ΔU)<150°则判为正向故障，向对侧线路发出正向开放信号。保护启动40ms后，比较负序电流I2和负序电压U2的相位，若满足30°<Arg(I2/U2)<150°判为正向故障，向对侧线路发出正向开放信号。
步骤6：当满足本侧保护启动、本侧判为正方向、本侧收到对侧启动信号、本侧收到对侧正向开放信号时，本侧保护动作跳闸。当满足本侧保护启动、本侧判为正方向、本侧收到对侧启动信号后5ms未收到对侧反向闭锁信号时，本侧保护动作跳闸，切除故障。