摘要
“西电东送”战略的实施对电能的远距离、大容量输送提出了客观需求，高压直流输电是目前有效的解决手段。直流线路是高压直流输电系统的核心元件之一，作为直流系统功率输送的通道，其能否安全运行直接影响到整个直流输电系统的安全可靠运行。高压直流输电系统送电距离远，途经区域地形复杂且环境恶劣，因此线路故障频发。现阶段我国的直流输电线路的主保护普遍采用行波保护和微分欠压保护方案，其动作速度较快，但在应对高阻接地故障时容易出现拒动，而作为后备保护的电流差动保护虽灵敏性有所提高，但为了躲避区外的交流系统故障，导致动作延时较长，无法快速切除故障。随着直流输电工程的规模不断扩大，直流输电线路的长度进一步增加，保护的性能面临着严峻的考验，因此，对直流输电线路保护的研究具有十分重要的意义。本文基于电网换相换流器高压直流输电(LineCommutatedConverterBasedHighVoltageDirectCurrent,LCC-HVDC)系统，在对直流线路的边界特性进行研究的基础上，分别构造了主保护和后备保护方案以解决上述问题，本文主要研究的内容如下： （1）研究了直流输电系统的基本结构和控制策略以及边界特性，分析了控制系统对保护特征量的作用，为后续提出合理的保护方案奠定基础。 （2）分析了直流系统线路及边界的频率特性，考虑长线路及边界对高频电气量的衰减作用，提出了一种基于故障电流二阶微分量的单端量直流线路保护方案。该方案根据不同故障位置检测到的故障电流二阶微分量和故障电流极性的差异构造保护判据。仿真结果验证了所提保护方案的有效性。 （3）通过对行波的传播过程和不同区域发生故障时行波折反射关系的研究，提出了一种基于行波波形相似度的保护方案。该方案以不同区域发生故障时线路一侧前行波与另一侧反行波波形相似度的差异构造双端量保护判据。通过仿真手段验证了所提保护方案的可行性。
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