CN104167721A - 一种基于特高压交流长线路的继电保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于特高压交流长线路的继电保护方法，输电线路保护采用分布参数线路模型的负序电抗继电器方案，母线保护采用归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据，发电机保护采用纵向零序电压保护滤波方法。本发明将输电线路保护的分布参数线路模型的负序电抗继电器方案、母线保护的归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据、发电机保护的纵向零序电压保护滤波方法结合在一起，提高了特高压交流长线路的可靠性、灵敏性和速动性。

Description

一种基于特高压交流长线路的继电保护方法

技术领域

本发明涉及一种基于特高压交流长线路的继电保护方法，对电力系统中的输电线路、母线和发电机进行保护，属于电工技术。

背景技术

特高压交流长线路输送电力具有容量大、距离远、能耗低、占地少、经济性好的优点。随着我国能源开发西移和北移的速度加快，能源产地和消费地之间的输送距离越来越远，输送的规模越来越大。具有广阔的发展前景。

现在的输电线路的零序阻抗继电器方案，主要存在着两个问题：一是继电器的保护区随着过渡电阻的增加而显著减少，二是经大过渡电阻故障时，继电器的灵敏度严重降低，特别是故障点位于保护边界附近时，继电器的灵敏度无法保证可靠地切除故障；在母线保护时，利用传统的故障分量综合阻抗母线保护判据，在区外故障TA饱和时，差流与制动电流出现不同步，会出现制动不可靠的问题；传统的发电机纵向零序电压保护滤波方法，由于发电机纵向零序电压谐波成分复杂，含大量高、低次谐波及间谐波。常用的几种滤波方法对间谐波的滤除均不够理想。

现在工程上采用的特高压交流长线路继电保护方案在要求不高的场合下可以对输电线路、母线、发电机进行有效的保护，但对于灵敏度、可靠性和安全性要求比较高的场合传统的特高压交流长线路继电保护方案就不能够满足要求了。因此，发明一种更为有效地提高特高压交流长线路继电保护性能的新型方案成为亟需解决的课题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于特高压交流长线路的继电保护方法，输电线路保护采用了分布参数线路模型的负序电抗继电器方案，母线保护采用了归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据，发电机保护采用了纵向零序电压保护滤波方法；通过输电线路保护、母线保护、发电机保护，可有效地提高特高压交流长线路的可靠性、灵敏性和速动性。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于特高压交流长线路的继电保护方法，输电线路保护采用分布参数线路模型的负序电抗继电器方案，母线保护采用归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据，发电机保护采用纵向零序电压保护滤波方法；具体包括如下步骤：

(1)输电线路保护采用分布参数线路模型的负序电抗继电器方案：首先计算负序电抗继电器的一系列测量参数与计算参数，再构造故障点残压向量和动作电压向量，最后确定保护动作与否的条件；

(2)母线保护采用归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据：首先计算故障分量综合阻抗辐角arg Z_cd的偏移误差，再将其进行归一化处理，并根据归一化后的偏移误差计算制动系数K_res，将K_res引入原动作判据中，从而得到母线保护新判据，以进行故障的判定；其中，Z_cd为综合阻抗，R为电阻，X为电抗，Z_cd＝R+X；

(3)发电机保护采用纵向零序电压保护滤波方法：采用频谱搬移技术，先将基波分量移至频率轴零点位置，再利用狭窄带低通滤波器，将非直流分量滤除，所用低通滤波器主带极为狭窄，能很好地滤除高低次谐波和间谐波。

所述步骤(1)，具体包括如下步骤：

(11)计算继电器的测量电压U_J与保护安装处的负序电流I_M2的夹角α；设定A相为故障相，A相测量电压为U_MA，即U_MA表示保护安装处的故障相电压；

(12)计算I_JZ_c1thγ₁l_set与测量电压U_J的夹角β，其中I_J为继电器中间计算电流，Z_c1为正序波阻抗，thγ₁为γ₁为正序传播系数，l_set为保护故障距离的整定值；对于A相正常运行和故障运行时，都有I_J＝I_MA+PI_M0，I_MA表示保护安装处的故障相电流，P表示负序阻抗继电器的零序电流补偿系数，I_M0表示保护安装处的零序电流；

(13)根据正弦定理计算故障点残压幅值U_fault，并构造故障点残压向量

U_fault＝U_Jsinβ/sin(180°-α-β)

${\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{fault}}=U_{\mathrm{fault}}[\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\δ})+j\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\δ})]$

其中，ω为电网电压的角频率，δ为保护安装处的负序电流初始相角；

(14)构造动作电压向量

${\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{op}}=U_J-I_J{Z}_{c1}\mathrm{th}{\mathrm{\γ}}_1{l}_{\mathrm{set}}+(q-1)U_{\mathrm{fault}}$

其中，q表示抗负荷电流因子，其取值为0.0001；

(15)计算动作电压向量领先负序电流I_M2的角度，如果该角度落在[180°,360°]区间内，则保护动作跳闸，否则保护闭锁。

本发明在故障支路电流相位的准确估计方面具有突出的表现，当分布电容增加时，反映到式(1)中为：

$\frac{I_{\mathrm{FA}0}}{I_{M0}}=\mathrm{ch}{\mathrm{\γ}}_0{l}_K\·[1+\frac{\mathrm{th}{\mathrm{\γ}}_0(l_M+l_K)}{\mathrm{th}{\mathrm{\γ}}_0(l_N+l-l_K)}]\·(1+\mathrm{th}{\mathrm{\γ}}_0{l}_M\·\mathrm{th}{\mathrm{\γ}}_0{l}_K)---\left(1\right)$

其中I_FA0为故障支路的零序电流，I_M0为保护安装处的零序电流，chγ₀l_K为l_K为故障距离，l_M是由M侧零序系统阻抗决定的虚拟等值线路长度，l_N是由N侧零序系统阻抗决定的虚拟等值线路长度，l为线路全长。从式(1)可以得到零序传播系数γ₀具有非实数性，因此以正序(负序)传播系数γ₁代替。由于负序分量是一种故障常量，故障后长期存在，具有可靠性高的优点，因此可以以负序分量为分析目标。参考式(1)，可以得到：

$\frac{I_{\mathrm{FA}2}}{I_{M2}}=[1+\frac{\mathrm{th}{\mathrm{\γ}}_1(l_M^{\′}+l_K)}{\mathrm{th}{\mathrm{\γ}}_1(l_N^{\′}+l-l_K)}]\·(\mathrm{ch}{\mathrm{\γ}}_1{l}_K+\mathrm{th}{\mathrm{\γ}}_1{l}_M^{\′}\·\mathrm{sh}{\mathrm{\γ}}_1{l}_K)---\left(2\right)$

其中l'_M是由负序系统阻抗决定的虚拟等值线路长度；l'_N是由负序系统阻抗决定的虚拟等值线路长度；shγ₁l_K为I_M2、I_FA2分别为保护安装处和故障支路的负序电流。

所述步骤(2)，具体包括如下步骤：

(21)计算故障分量综合阻抗辐角arg Z_cd的偏移误差E_θ：

其中，为一相母线上电压的变化量，母线的差电流Z_cd为故障分量综合阻抗；

由于TA(电流互感器)饱和，会对母线的差电流的相位造成一定的影响：母线区外故障TA饱和时，差电流的相位减小，母线区内故障TA饱和时，差电流的相位增大，且差电流相位误差的大小与TA的饱和程度有关；由可知，母线的差电流相位变化会造成arg Z_cd也随之发生偏移，且二者呈反比变化；因此定义arg Z_cd的偏移误差E_θ来衡量其偏移程度的大小：

对于不同的故障，分成3种情况：

1)当母线内部故障TA未饱和时，由于超高压系统中系统阻抗角均接近90°，因此，arg Z_cd≤-90°，此时，E_θ≥1；

2)当母线内部故障伴有TA饱和发生时，此时的相位是增大的，从而导致arg Z_cd减小，因此，arg Z_cd<-90°，此时E_θ>1。

3)当母线外部故障伴有TA饱和发生时，此时的相位是减小的，从而导致arg Z_cd增大，因此，arg Z_cd≥-90°，且相角误差随饱和程度而变化；由于区外故障TA饱和时的相位误差不小于10°，因此，E_θ≤8/9，若考虑一定的裕度，E_θ<1；

(22)将E_θ进行归一化处理，并根据归一化后的E_θ计算制动系数K_res：

$K_{\mathrm{res}}=\left\{\begin{array}{cc}{E}_{\mathrm{\&theta;}}& E_{\mathrm{\&theta;}}\&GreaterEqual;1\\ 0& E_{\mathrm{\&theta;}}<1\end{array}\right.$

(23)将K_res引入原动作判据中，得到母线保护新判据，以进行故障的判定，新判据为：

|△I_cd|>1.25△I_T+△I_dz   母线继电保护器启动判据

|Z_cd|<K_resZ_set   母线继电保护器动作判据

其中：当启动判据满足时，继电保护器进入等待动作的状态；当动作判据满足时，继电保护器动作；△I_cd为电流突变量启动定值，I_n为母线额定电流，一般取大于0.21I_n时已能够保证足够的可靠性；△I_T为浮动门槛，随着变化量输出增大而逐步自动提高，取1.25倍可保证门槛电流始终略高于不平衡输出，提高安全性，减少不必要的频繁启动，且具有较高的灵敏度；△I_dz为电流突变量启动定值；Z_set为阻抗定值，由于母线对地的等效电容通常在2000pF～0.1μF之间，当母线电容为0.1μF时所对应的容抗值大约为30kΩ，而母线内部故障时的等效阻抗值通常只有几十欧，可见，区内外故障时判据的反差特性很大，因此取Z_set为500Ω时已足以保证判据具有很高的灵敏度。

所述步骤(3)，具体包括如下步骤：

(31)设复信号f(t)的拉普拉斯变换为F(s)＝L[f(t)]，傅里叶变换为F(ω)＝F[f(t)]，考虑到复信号的频谱可由f(t)的频谱F(ω)沿频率轴左移ω₀得到，即中频率为ω的分量对应f(t)中频率为ω+ω₀的分量；因此，f(t)中频率为ω₀的分量即对应于中的直流分量，即根据频谱搬移原理将基波分量移至频率轴零点位置；其中ω为电网电压的角频率，ω₀为电网电压搬移频率；

(32)对f(t)实现中心频率为ω的带通或带阻滤波先通过对实行中心频率为0的窄带滤波B₀(ω)，获得ω＝0的复信号ν(t)后再乘以以实现频谱的复原，最后获得滤波输出

对于输入信号u₀(t)：

$u\left(t\right)=u_0\left(t\right)e^{-j{\mathrm{\&omega;}}_{0}t}=u_x\left(t\right)+{\mathrm{ju}}_y\left(t\right)$

其两个正交分量为：

$\left[\begin{array}{c}{u}_x\left(t\right)\\ u_y\left(t\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{u}_0\left(t\right)\cos {\mathrm{\&omega;}}_{0}t\\ u_0\left(t\right)\sin {\mathrm{\&omega;}}_{0}t\end{array}\right]$

将移频后信号u(t)的实部、虚部分别经窄带低通滤波器进行滤波，u_x(t)和u_y(t)滤波后分别对应于ν_x(t)和ν_y(t)，由此，滤波后的信号ν(t)为：

ν(t)＝ν_x(t)+jν_y(t)

由于要提取的是基波分量的幅值，因此，可直接将ν(t)的实部、虚部进行平方求和即为所求的零序电压基波幅值。

有益效果：本发明提供的基于特高压交流长线路的继电保护方法：输电线路保护的基于分布参数线路模型的负序电抗继电器方案具有保护区稳定、灵敏度高的优点；母线保护的归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据，不仅具有故障分量综合阻抗母线保护的所有特点，而且大大提高了保护抗TA饱和的能力：当母线区外故障TA饱和时、新判据能够可靠制动，当母线区内故障TA饱和时、新判据依然具有很高的灵敏度，使保护能够迅速动作；发电机保护的纵向零序电压保护滤波方法抑制了间谐波的影响，得到更为准确、平稳的发电机纵向零序电压的基波分量值，从而提高了发电机纵向零序电压匝间保护的性能，具有较高的应用价值。

附图说明

图1为本发明方法的应用系统图；

图2为母线外部故障图；

图3为母线内部故障图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种基于特高压交流长线路的继电保护方法，输电线路保护采用分布参数线路模型的负序电抗继电器方案，母线保护采用归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据，发电机保护采用纵向零序电压保护滤波方法；下面就各个部分加以具体说明。

第一部分

输电线路保护采用分布参数线路模型的负序电抗继电器方案：首先计算负序电抗继电器的测量电压U_J与保护安装处的负序电流I_M2的夹角α与I_JZ_c1thγ₁l_set与测量电压U_J的夹角β，再构造故障点残压向量和动作电压向量最后确定保护动作与否的条件；具体包括如下步骤：

(11)计算继电器的测量电压U_J与保护安装处的负序电流I_M2的夹角α；设定A相为故障相，A相测量电压为U_MA，即U_MA表示保护安装处的故障相电压；

(12)计算I_JZ_c1thγ₁l_set与测量电压U_J的夹角β，其中I_J为继电器中间计算电流，Z_c1为正序波阻抗，thγ₁为γ₁为正序传播系数，l_set为保护故障距离的整定值；对于A相正常运行和故障运行时，都有I_J＝I_MA+PI_M0，I_MA表示保护安装处的故障相电流，P表示负序阻抗继电器的零序电流补偿系数，I_M0表示保护安装处的零序电流；

(13)根据正弦定理计算故障点残压幅值U_fault，并构造故障点残压向量

U_fault＝U_Jsinβ/sin(180°-α-β)

${\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{fault}}=U_{\mathrm{fault}}[\cos (\mathrm{\&omega;t}+\mathrm{\&delta;})+j\sin (\mathrm{\&omega;t}+\mathrm{\&delta;})]$

其中，ω为电网电压的角频率，δ为保护安装处的负序电流初始相角；

(14)构造动作电压向量

${\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{op}}=U_J-I_J{Z}_{c1}\mathrm{th}{\mathrm{\&gamma;}}_1{l}_{\mathrm{set}}+(q-1)U_{\mathrm{fault}}$

其中，q表示抗负荷电流因子，其取值为0.0001；

(15)计算动作电压向量领先负序电流I_M2的角度，如果该角度落在[180°,360°]区间内，则保护动作跳闸，否则保护闭锁。

在故障之后，保护安装处的故障电压为：

U_MA＝U_FAchγ₁l_K+(I_MA+P₀I_M0)Z_c1thγ₁l_K

＝3I_FA0R_gchγ₁l_K+(I_MA+P₀I_M0)Z_c1thγ₁l_K     (3)

式中，U_FA为故障点残压，l_K为故障距离，P₀值定义为：

$P_0=\frac{Z_{c0}}{Z_{c1}}\left(\frac{T\&CenterDot;\mathrm{ch}{\mathrm{\&gamma;}}_1{l}_K+\mathrm{sh}{\mathrm{\&gamma;}}_0{l}_K-T\&CenterDot;\mathrm{ch}{\mathrm{\&gamma;}}_0{l}_K}{\mathrm{sh}{\mathrm{\&gamma;}}_1{l}_K}\right)-1$

此外，把特高压输电线路的操作电压定义为：

U_op.A.UHV＝U_MA-(I_MA+PI_M0)Z_c1thγ₁l_set     (4)

在负荷电流影响的消除方面，由于chγ₁l_K的相角小于1°由式(3)可见。零序电抗继电器操作电压中的故障点残压(U_FAchγ₁l_K)部分与故障支路电流基本同相，在继电器中只起到相位基准的作用；真正判断故障点位于区内还是区外的是(I_MA+PI_M0)Z_c1(thγ₁l_K-thγ₁l_set)部分。

负荷电流也正是通过此部分中的I_MA来影响零序电抗继电器的灵敏度，因此如果改进式(4)的操作电压，保留U_FAchγ₁l_K的相位信息，削弱其幅值的大小，则可以在保证保护区不变的前提下，相对地提高继电器的动作灵敏度。

由式(3)可知，(I_MA+PI_M0)Z_c1thγ₁l_K的相位信息可测；U_FAchγ₁l_K的相位用保护安装处负序电流来模拟，因此只需将测量电压向负序电流方向投影，即可获得U_FAchγ₁l_K的幅值。

第二部分

母线保护采用归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据：首先计算故障分量综合阻抗辐角的偏移误差，再将其进行归一化处理，并根据归一化后的偏移误差计算制动系数K_res，将K_res引入原动作判据中，从而得到母线保护新判据，以进行故障的判定；具体包括如下步骤：

(21)计算故障分量综合阻抗辐角arg Z_cd的偏移误差E_θ：

其中，为一相母线上电压的变化量，母线的差电流Z_cd为故障分量综合阻抗；

(22)将E_θ进行归一化处理，并根据归一化后的E_θ计算制动系数K_res：

$K_{\mathrm{res}}=\left\{\begin{array}{cc}{E}_{\mathrm{\&theta;}}& E_{\mathrm{\&theta;}}\&GreaterEqual;1\\ 0& E_{\mathrm{\&theta;}}<1\end{array}\right.$

(23)将K_res引入原动作判据中，得到母线保护新判据，以进行故障的判定，新判据为：

|△I_cd|>1.25△I_T+△I_dz    母线继电保护器启动判据

|Z_cd|<K_resZ_set    母线继电保护器动作判据

其中：当启动判据满足时，继电保护器进入等待动作的状态；当动作判据满足时，继电保护器动作；△I_cd为电流突变量启动定值，I_n为母线额定电流，一般取大于0.21I_n时已能够保证足够的可靠性；△I_T为浮动门槛，随着变化量输出增大而逐步自动提高，取1.25倍可保证门槛电流始终略高于不平衡输出，提高安全性，减少不必要的频繁启动，且具有较高的灵敏度；△I_dz为电流突变量启动定值；Z_set为阻抗定值，由于母线对地的等效电容通常在2000pF～0.1μF之间，当母线电容为0.1μF时所对应的容抗值大约为30kΩ，而母线内部故障时的等效阻抗值通常只有几十欧，可见，区内外故障时判据的反差特性很大，因此取Z_set为500Ω时已足以保证判据具有很高的灵敏度。

下面进行这种新判据的性能分析：

母线外部故障TA(如图2所示)饱和时能够可靠制动：目前的TA饱和检测元件均采用一旦发现TA饱和便直接闭锁母线差动保护的策略，闭锁时间通常达到100ms以上，从而不可避免地影响了母线保护的动作性能。

当母线外部故障发生TA饱和时，由于饱和所产生的较大差流会使保护启动，并造成|Z_cd|下降，此时，基于式的原保护判据可能会发生误动作。结合式|Z_cd|<K_resZ_set可知，母线区外故障时由于TA饱和会造成差流相量的相位减小，使得E_θ<1，因此，K_res＝0，此时动作判据的门槛值K_resZ_set＝0。即使此时动作量|Z_cd|数值很小，保护依然能可靠制动。因此保护新判据在母线区外故障TA饱和时具有可靠的制动特性，无需将保护闭锁。从而大大提高了母线保护的动作性能及外部故障时的安全性。

母线内部故障(如图3所示)TA饱和时具有更高的灵敏度和可靠性：由于目前的TA饱和检测元件均采用一旦发现TA饱和便直接闭锁母线差动保护的策略，因此，当母线故障点由区外转向区内或母线内部故障发生TA饱和时，保护的动作速度将大大降低，甚至可能造成保护拒动。

事实上，当母线发生内部故障时，各支路仅流过其自身线路电流，因此短路容量不会很大，TA可能出现轻微饱和情况，严重饱和情况一般不会发生。而且，此时的母线差流为所有支路的电流之和，尽管某一TA饱和支路的二次电流波形有一定程度的缺损，但是对整个差流波形的影响不大。而新判据将反映TA工作状态变化的E_θ引入判据中，当母线内部故障伴有TA饱和发生时，由于差流相量的相位发生变化，造成arg Z_cd一发生偏移，此时E_θ≥1，K_resZ_set>Z_set，反而会提高保护的动作灵敏度，因此，保护能够直接出口动作，动作速度不受影响，更不会出现拒动的情况，从而使得保护性能更加可靠。

除此之外，新判据依然具有基于故障分量综合阻抗母线保护所具有的天然的不受一个半断路器接线时母线内部故障有汲出电流影响的特性以及较强的抗过渡电阻能力。

第三部分

发电机保护采用纵向零序电压保护滤波方法：采用频谱搬移技术，先将基波分量移至频率轴零点位置，再利用狭窄带低通滤波器，将非直流分量滤除，所用低通滤波器主带极为狭窄，能很好地滤除高低次谐波和间谐波；具体包括如下步骤：

(31)设复信号f(t)的拉普拉斯变换为F(s)＝L[f(t)]，傅里叶变换为F(ω)＝F[f(t)]，考虑到复信号的频谱可由f(t)的频谱F(ω)沿频率轴左移ω₀得到，即中频率为ω的分量对应f(t)中频率为ω+ω₀的分量；因此，f(t)中频率为ω₀的分量即对应于中的直流分量，即根据频谱搬移原理将基波分量移至频率轴零点位置；其中ω为电网电压的角频率，ω₀为电网电压搬移频率；

(32)对f(t)实现中心频率为ω的带通或带阻滤波先通过对实行中心频率为0的窄带滤波B₀(ω)，获得ω＝0的复信号ν(t)后再乘以以实现频谱的复原，最后获得滤波输出

该滤波方法采用频谱搬移原理，先将基波分量移至频率轴零点位置，再利用窄带滤波器将非直流分量滤除，主带极狭窄，具有很好的滤波特性，不仅能将高低次谐波滤除，而且能滤除绝大部分的间谐波。因此，可以得到平稳的基波波形。该算法多了一次移频的计算量，所以计算量稍大，但由于目前微机保护开始采用32位浮点数字信号处理器(DSP)，计算速度很快，能满足实时计算要求。该滤波方法应用于发电机纵向零序电压保护中，抑制了间谐波的影响，得到更为准确、平稳的发电机纵向零序电压的基波分量值，从而提高了发电机纵向零序电压匝间保护的性能，具有较高的应用价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于特高压交流长线路的继电保护方法，其特征在于：输电线路保护采用分布参数线路模型的负序电抗继电器方案，母线保护采用归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据，发电机保护采用纵向零序电压保护滤波方法；具体包括如下步骤：

(1)输电线路保护采用分布参数线路模型的负序电抗继电器方案：首先计算负序电抗继电器的一系列测量参数与计算参数，再构造故障点残压向量和动作电压向量，最后确定保护动作与否的条件；

(2)母线保护采用归一化制动系数的故障分量综合阻抗母线保护新判据：首先计算故障分量综合阻抗辐角arg Z_cd的偏移误差，再将其进行归一化处理，并根据归一化后的偏移误差计算制动系数K_res，将K_res引入原动作判据中，从而得到母线保护新判据，以进行故障的判定；

(3)发电机保护采用纵向零序电压保护滤波方法：采用频谱搬移技术，先将基波分量移至频率轴零点位置，再利用狭窄带低通滤波器，将非直流分量滤除，所用低通滤波器主带极为狭窄，能很好地滤除高低次谐波和间谐波。

2.根据权利要求1所述的基于特高压交流长线路的继电保护方法，其特征在于：所述步骤(1)，具体包括如下步骤：

(11)计算继电器的测量电压U_J与保护安装处的负序电流I_M2的夹角α；设定A相为故障相，A相测量电压为U_MA，即U_MA表示保护安装处的故障相电压；

(12)计算I_JZ_c1thγ₁l_set与测量电压U_J的夹角β，其中I_J为继电器中间计算电流，Z_c1为正序波阻抗，thγ₁为γ₁为正序传播系数，l_set为保护故障距离的整定值；对于A相正常运行和故障运行时，都有I_J＝I_MA+PI_M0，I_MA表示保护安装处的故障相电流，P表示负序阻抗继电器的零序电流补偿系数，I_M0表示保护安装处的零序电流；

(13)根据正弦定理计算故障点残压幅值U_fault，并构造故障点残压向量

U_fault＝U_Jsinβ/sin(180°-α-β)

${\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{fault}}=U_{\mathrm{fault}}[\cos (\mathrm{\&omega;t}+\mathrm{\&delta;})+j\sin (\mathrm{\&omega;t}+\mathrm{\&delta;})]$

其中，ω为电网电压的角频率，δ为保护安装处的负序电流初始相角；

(14)构造动作电压向量

${\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{op}}=U_J-I_J{Z}_{c1}\mathrm{th}{\mathrm{\&gamma;}}_1{l}_{\mathrm{set}}+(q-1)U_{\mathrm{fault}}$

其中，q表示抗负荷电流因子，其取值为0.0001；

(15)计算动作电压向量领先负序电流I_M2的角度，如果该角度落在[180°,360°]区间内，则保护动作跳闸，否则保护闭锁。

3.根据权利要求1所述的基于特高压交流长线路的继电保护方法，其特征在于：所述步骤(2)，具体包括如下步骤：

(21)计算故障分量综合阻抗辐角arg Z_cd的偏移误差E_θ：

其中，为一相母线上电压的变化量，母线的差电流Z_cd为故障分量综合阻抗；

(22)将E_θ进行归一化处理，并根据归一化后的E_θ计算制动系数K_res：

$K_{\mathrm{res}}=\left\{\begin{array}{cc}{E}_{\mathrm{\&theta;}}& E_{\mathrm{\&theta;}}\&GreaterEqual;1\\ 0& E_{\mathrm{\&theta;}}<1\end{array}\right.$

(23)将K_res引入原动作判据中，得到母线保护新判据，以进行故障的判定，新判据为：

|△I_cd|>1.25△I_T+△I_dz    母线继电保护器启动判据

|Z_cd|<K_resZ_set    母线继电保护器动作判据

其中：当启动判据满足时，继电保护器进入等待动作的状态；当动作判据满足时，继电保护器动作；△I_cd为电流突变量启动定值；△I_dz为电流突变量启动定值；Z_set为阻抗定值。

4.根据权利要求1所述的基于特高压交流长线路的继电保护方法，其特征在于：所述步骤(3)，具体包括如下步骤：

(31)设复信号f(t)的拉普拉斯变换为F(s)＝L[f(t)]，傅里叶变换为F(ω)＝F[f(t)]，考虑到复信号的频谱可由f(t)的频谱F(ω)沿频率轴左移ω₀得到，即中频率为ω的分量对应f(t)中频率为ω+ω₀的分量；因此，f(t)中频率为ω₀的分量即对应于中的直流分量，即根据频谱搬移原理将基波分量移至频率轴零点位置；其中ω为电网电压的角频率，ω₀为电网电压搬移频率；

(32)对f(t)实现中心频率为ω的带通或带阻滤波先通过对实行中心频率为0的窄带滤波B₀(ω)，获得ω＝0的复信号ν(t)后再乘以以实现频谱的复原，最后获得滤波输出