CN105244861A - 输电线路的保护方法和输电线路的保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种输电线路的保护方法和输电线路的保护装置，其中，该输电线路的保护方法包括：构造输电线路一端的三个电压故障暂态行波相量的三个电压等效行波，以及构造输电线路一端的三个电流故障暂态行波相量的三个电流等效行波；获取三个电压等效行波的极性，以及获取三个电流等效行波的极性；根据三个电压等效行波的极性和三个电流等效行波的极性判断输电线路一端是否发生正向故障；若判定输电线路一端发生正向故障，判断输电线路另一端是否发生正向故障；在判断结果为是时，断开输电线路，以实现对输电线路的保护。通过本发明的技术方案，可以快速地检测出输电线路是否发生线路故障并采取相应措施，有效地提升了输电线路的保护可靠性。

Description

输电线路的保护方法和输电线路的保护装置

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体而言，涉及一种输电线路的保护方法和输电线路的保护装置。

背景技术

目前，超、特高压输电线路，尤其是长距离的输电距离具有明显的分布参数特征。传统的基于工频量的继电保护技术容易受到输电线路线路分布电容、电流互感器饱和等因素的影响，不能准确地检测出输电线路的故障。而基于故障行波原理的继电保护方法，具有不受线路分布电容、系统振荡以及电流互感器饱和的影响，在超、特高压输电线路保护上具有广阔的应用前景。

早在20世纪70年代，基于暂态行波原理的保护思想就已经被提出，且有多种暂态行波的保护方法，如行波极性比较式保护方法、行波幅值比较式保护方法等。相应原理的输电线路的保护装置也投入到现场中实际运行。但是，由于硬件水平和数学处理工具的限制，这些保护装置在现场应用中可靠性较低，容易出现误动或拒动。

因此，如何快速、准确地检测出输电线路是否发生线路故障，并采取相应地保护措施成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了一种新的技术方案，可以快速、准确地检测出输电线路是否发生线路故障，并采取相应地保护措施。

有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种输电线路的保护方法，包括：构造所述输电线路一端的三个电压故障暂态行波相量的三个电压等效行波，以及构造输电线路一端的三个电流故障暂态行波相量的三个电流等效行波；获取所述三个电压等效行波的极性，以及获取所述三个电流等效行波的极性；根据所述三个电压等效行波的极性和所述三个电流等效行波的极性判断所述输电线路一端是否发生正向故障；若判定所述输电线路一端发生正向故障，判断所述输电线路另一端是否发生正向故障；在判断结果为是时，断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护。

在该技术方案中，通过输电线路一端的三个电流等效行波的极性和三个电压等效行波的极性，判断输电线路一端是否发生正向故障，若是，并在输电线路的另一端也发生正向故障时，确定输电线路发生线路故障，从而可以快速、准确地检测出输电线路是否发生线路故障。然后则断开输电线路，以实现对输电线路有效的保护。

在上述技术方案中，优选地，所述构造所述输电线路一端的三个电压故障暂态行波相量的三个电压等效行波，以及构造输电线路一端的三个电流故障暂态行波相量的三个电流等效行波的步骤，具体包括：对所述三个电流故障暂态行波相量进行相模变换，得到三个电流故障暂态行波模量，以及对所述三个电压故障暂态行波相量进行相模变换，得到三个电压故障暂态行波模量；对所述三个电流故障暂态行波模量进行小波变换，得到所述三个电流故障暂态行波模量的模极大值，以及对所述三个电压故障暂态行波模量进行小波变换，得到所述三个电压故障暂态行波模量的模极大值；根据所述三个电流故障暂态行波模量的模极大值构造所述三个电流等效行波，以及根据所述三个电压故障暂态行波模量的模极大值构造所述三个电压等效行波。

在该技术方案中，通过将输电线路故障行波转换为等效行波，可以使得故障行波的波过程的特征更加简洁和直观，从而能更有效地展现出故障行波丰富的特性，进而准确地判断输电线路是否发生故障。

在上述任一技术方案中，优选地，所述获取所述三个电压等效行波的极性，以及获取所述三个电流等效行波的极性的步骤，具体包括：对所述三个电压等效行波和所述三个电流等效行波进行积分；根据所述三个电压等效行波的积分值确定所述三个电压等效行波的极性，根据所述三个电流等效行波的积分值确定所述三个电流等效行波的极性。

在该技术方案中，通过对三个电压等效行波和三个电流等效行波进行积分，并根据三个电压等效行波的积分值和三个电流等效行波的积分值确定三个电压等效行波的极性和三个电流等效行波的极性，如此，可以比较准确地获取到三个电压等效行波的极性和三个电流等效行波的极性。

在上述任一技术方案中，优选地，所述根据所述三个电压等效行波的极性和所述三个电流等效行波的极性判断所述输电线路一端是否发生正向故障的步骤，具体包括：若所述三个电流等效行波中的任一电流等效行波的极性与所述三个电压等效行波中的任一电压等效行波的极性相反，判定所述输电线路发生正向故障，否则，判定所述输电线路未发生正向故障，其中，所述任一电压等效行波对应所述任一电流等效行波。

在该技术方案中，通过对三个电流等效行波的积分值的极性与三个电压等效行波的积分值的极性进行比较来判断输电线路的故障方向，以实现对输电线路的故障方向的准确判断。

在上述任一技术方案中，优选地，所述断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护的步骤，具体包括：通过所述输电线路两端的断路器断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护。

在该技术方案中，当确定输电线路发生线路故障时，通过输电线路两端的断路器断开输电线路，具体的，通过输电线路的一端的断路器断开输电线路，同时向输电线路的另一端发送输电线路一端的故障信息，以使输电线路的另一端的断路器断开输电线路，如此，可以在输电线路发生线路故障时，及时地断开输电线路，有效地提高了输电线路的保护可靠性。

本发明的第二方面提出了一种输电线路的保护装置，包括：构造单元，用于构造所述输电线路一端的三个电压故障暂态行波相量的三个电压等效行波，以及构造输电线路一端的三个电流故障暂态行波相量的三个电流等效行波；获取单元，用于获取所述三个电压等效行波的极性，以及获取所述三个电流等效行波的极性；第一判断单元，用于根据所述三个电压等效行波的极性和所述三个电流等效行波的极性判断所述输电线路一端是否发生正向故障；第二判断单元，用于若判定所述输电线路一端发生正向故障，判断所述输电线路另一端是否发生正向故障；控制单元，用于在判定所述输电线路另一端发生正向故障时，断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护。

在该技术方案中，通过输电线路一端的三个电流等效行波的极性和三个电压等效行波的极性，判断输电线路一端是否发生正向故障，若是，并在输电线路的另一端也发生正向故障时，确定输电线路发生线路故障，从而可以快速、准确地检测出输电线路是否发生线路故障。然后则断开输电线路，以实现对输电线路有效的保护。

在上述技术方案中，优选地，所述构造单元包括：变换单元，用于对所述三个电流故障暂态行波相量进行相模变换，得到三个电流故障暂态行波模量，以及对所述三个电压故障暂态行波相量进行相模变换，得到三个电压故障暂态行波模量；第一确定单元，用于对所述三个电流故障暂态行波模量进行小波变换，得到所述三个电流故障暂态行波模量的模极大值，以及对所述三个电压故障暂态行波模量进行小波变换，得到所述三个电压故障暂态行波模量的模极大值；所述构造单元具体用于，根据所述三个电流故障暂态行波模量的模极大值构造所述三个电流等效行波，以及根据所述三个电压故障暂态行波模量的模极大值构造所述三个电压等效行波。

在该技术方案中，通过将输电线路故障行波转换为等效行波，可以使得故障行波的波过程的特征更加简洁和直观，从而能更有效地展现出故障行波丰富的特性，进而准确地判断输电线路是否发生故障。

在上述任一技术方案中，优选地，所述获取单元包括：积分单元，用于对所述三个电压等效行波和所述三个电流等效行波进行积分；第二确定单元，用于根据所述三个电压等效行波的积分值确定所述三个电压等效行波的极性，根据所述三个电流等效行波的积分值确定所述三个电流等效行波的极性。

在该技术方案中，通过对三个电压等效行波和三个电流等效行波进行积分，并根据三个电压等效行波的积分值和三个电流等效行波的积分值确定三个电压等效行波的极性和三个电流等效行波的极性，如此，可以比较准确地获取到三个电压等效行波的极性和三个电流等效行波的极性。

在上述任一技术方案中，优选地，所述第一判断单元具体用于，若所述三个电流等效行波中的任一电流等效行波的极性与所述三个电压等效行波中的任一电压等效行波的极性相反，判定所述输电线路发生正向故障，否则，判定所述输电线路未发生正向故障，其中，所述任一电压等效行波对应所述任一电流等效行波。

在该技术方案中，通过对三个电流等效行波的积分值的极性与三个电压等效行波的积分值的极性进行比较来判断输电线路的故障方向，以实现对输电线路的故障方向的准确判断。

在上述任一技术方案中，优选地，所述控制单元具体用于，通过所述输电线路两端的断路器断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护。

在该技术方案中，当确定输电线路发生线路故障时，通过输电线路两端的断路器断开输电线路，具体的，通过输电线路的一端的断路器断开输电线路，同时向输电线路的另一端发送输电线路一端的故障信息，以使输电线路的另一端的断路器断开输电线路，如此，可以在输电线路发生线路故障时，及时地断开输电线路，有效地提高了输电线路的保护可靠性。

通过本发明的技术方案，可以快速、准确地检测出输电线路是否发生线路故障，并采取相应地保护措施。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的输电线路的保护方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的输电线路的保护装置的结构示意图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的输电线路的保护装置的原理示意图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的输电线路故障方向为正向故障的示意图；

图5示出了根据本发明的一个实施例的输电线路故障方向为反向故障的示意图。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的一个实施例的输电线路的保护方法的流程示意图。

如图1所示，根据本发明的一个实施例的输电线路的保护方法，包括：

步骤102，构造所述输电线路一端的三个电压故障暂态行波相量的三个电压等效行波，以及构造输电线路一端的三个电流故障暂态行波相量的三个电流等效行波；

步骤104，获取所述三个电压等效行波的极性，以及获取所述三个电流等效行波的极性；

步骤106，根据所述三个电压等效行波的极性和所述三个电流等效行波的极性,判断所述输电线路一端是否发生正向故障，在判断结果为是时，进入步骤108，否则结束本次流程；

步骤108，若判定所述输电线路一端发生正向故障，判断所述输电线路另一端是否发生正向故障，在判断结果为是时，进入步骤110，否则结束本次流程；

步骤110，断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护。

在该技术方案中，通过输电线路一端的三个电流等效行波的极性和三个电压等效行波的极性，判断输电线路一端是否发生正向故障，若是，并在输电线路的另一端也发生正向故障时，确定输电线路发生线路故障，从而可以快速、准确地检测出输电线路是否发生线路故障。然后则断开输电线路，以实现对输电线路有效的保护。

在上述技术方案中，优选地，步骤102具体包括：对所述三个电流故障暂态行波相量进行相模变换，得到三个电流故障暂态行波模量，以及对所述三个电压故障暂态行波相量进行相模变换，得到三个电压故障暂态行波模量；对所述三个电流故障暂态行波模量进行小波变换，得到所述三个电流故障暂态行波模量的模极大值，以及对所述三个电压故障暂态行波模量进行小波变换，得到所述三个电压故障暂态行波模量的模极大值；根据所述三个电流故障暂态行波模量的模极大值构造所述三个电流等效行波，以及根据所述三个电压故障暂态行波模量的模极大值构造所述三个电压等效行波。

在该技术方案中，通过将输电线路故障行波转换为等效行波，可以使得故障行波的波过程的特征更加简洁和直观，从而能更有效地展现出故障行波丰富的特性，进而准确地判断输电线路是否发生故障。

具体地，通过以下公式对三个电流故障暂态行波相量进行凯伦贝尔变换(即相模变换)变换得到三个电流故障暂态行波模量：

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\\ i_{\mathrm{\γ}}\end{array}\right]=\frac{1}{3}\×\left[\begin{array}{ccc}1& -1& 0\\ 1& 0& -1\\ 0& 1& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\\ i_c\end{array}\right],$

其中，i_a、i_b、i_c分别表示三个电流故障暂态行波相量，i_α、i_β、i_γ分别表示三个电流故障暂态行波模量。

通过以下公式对三个电压故障暂态行波相量进行凯伦贝尔变换(即相模变换)得到三个电压故障暂态行波模量：

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}\\ u_{\mathrm{\β}}\\ u_{\mathrm{\γ}}\end{array}\right]=\frac{1}{3}\×\left[\begin{array}{ccc}1& -1& 0\\ 1& 0& -1\\ 0& 1& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_a\\ u_b\\ u_c\end{array}\right],$

其中，u_a、u_b、u_c分别表示三个电压故障暂态行波相量，u_α、u_β、u_γ分别表示三个电压故障暂态行波模量。

然后通过以下公式得到三个电流故障暂态行波模量的小波变换系数，并将该小波变换系数的模极大值作为三个电流故障暂态行波模量的模极大值：

$A_{2^j}i\left(x\right)=\underset{k}{\Σ}{h}_k\×A_{2^{j-1}}\×i(x-2^{j-1}\×k),$

$W_{2^j}i\left(x\right)=\underset{k}{\Σ}{g}_1\×A_{2^{j-1}}\×i(x-2^{j-1}\×k),$

其中，i(x)表示三个电流故障暂态行波模量中的任一电流故障暂态行波模量，x表示任一电流故障暂态行波模量i(x)的多个序列号中的每个序列号x，表示任一电流故障暂态行波模量i(x)以j为小波变换尺度进行小波变换的逼近系数，h_k表示与k对应的第一小波系数序列，g₁表示与l对应的第二小波系数序列，k和l均为整数，表示任一电流故障暂态行波模量i(x)的小波变换系数。任一电流故障暂态行波模量的多个采样序列号为采样电流时的多个序列号，例如，采集电流的采样序列号为1-100，则与采集的电流对应的电流故障暂态行波模量的采样序列号为1-100。

另外，在对三个电流故障暂态行波模量进行小波变换时，可以采用三次中心B样条函数的导函数作为小波函数，第一小波系数序列为：﹛h_k﹜＝(0.125，0.375，0.375，0.125)(k＝-1，0，1，2)，即k＝-1时，h_k＝0.125；k＝0时，h_k＝0.375；k＝1时，h_k＝0.375；k＝2时，h_k＝0.125；第二小波系数序列为：﹛g₁﹜＝(-2，2)(l＝0，1)，即l＝0时，g₁＝-2；l＝1时，g₁＝2。

针对小波变换系数的模极大值有：对于任意给定的正数ε＞0，当满足|x-x₀|＜ε时，对任意的x≠x₀，有成立，为任一电流故障暂态行波模量在x₀处的小波变换系数的模极大值，其中，x₀表示任一电流故障暂态行波模量的多个采样序列号中的任一采样序列号。

优选地，在获取到小波变换系数的模极大值后，可以对小波变换系数的模极大值进行奇异性识别，并计算Lipschitz指数，以剔除噪声干扰。其中，Lipschitz指数可以通过以下公式计算得出：

$\mathrm{\ρ}={\log }_2\frac{W_{2^{j+1}}i\left(x\right)}{W_{2^j}i\left(x\right)},$

其中，ρ表示任一电流故障暂态行波模量的Lipschitz指数，表示任一电流故障暂态行波模量以j为小波变换尺度进行小波变换且在序列号x处的小波变换系数的模极大值。

当ρ＜0时，任一电流故障暂态行波模量在x处的小波变换系数的模极大值为噪声干扰，需要剔除。

优选地，对任一电流故障暂态行波模量的小波变换系数的模极大值按照大小顺序进行排列，以获取到较大的2％的小波变换系数的模极大值并剔除，从而进一步地减小噪声干扰。

通过以下公式得到三个电压故障暂态行波模量的小波变换系数，并将该小波变换系数的模极大值作为三个电压故障暂态行波模量的模极大值：

$A_{2^j}u\left(y\right)=\underset{k}{\Σ}{h}_k\×A_{2^{j-1}}\×u(y-2^{j-1}\×k),$

$W_{2^j}u\left(y\right)=\underset{k}{\Σ}{g}_1\×A_{2^{j-1}}\×u(y-2^{j-1}\×k),$

其中，u(y)表示三个电压故障暂态行波模量中的任一电压故障暂态行波模量，y表示任一电压故障暂态行波模量u(y)的多个序列号中的每个序列号y，表示任一电压故障暂态行波模量u(y)以j为小波变换尺度进行小波变换的逼近系数，h_k表示与k对应的第一小波系数序列，g₁表示与l对应的第二小波系数序列，k和l均为整数，表示任一电压故障暂态行波模量u(y)的小波变换系数。

另外，在对三个电压故障暂态行波模量进行小波变换时，可以采用三次中心Y样条函数的导函数作为小波函数，第一小波系数序列为：﹛h_k﹜＝(0.125，0.375，0.375，0.125)(k＝-1，0，1，2)，即k＝-1时，h_k＝0.125；k＝0时，h_k＝0.375；k＝1时，h_k＝0.375；k＝2时，h_k＝0.125；第二小波系数序列为：﹛g₁﹜＝(-2，2)(l＝0，1)，即l＝0时，g₁＝-2；l＝1时，g₁＝2。

针对小波变换系数的模极大值有：对于任意给定的正数ε＞0，当满足|y-y₀|＜ε时，对任意的y≠y₀，有成立，为任一电压故障暂态行波模量在y₀处的小波变换系数的模极大值，其中，y₀表示任一电压故障暂态行波模量的多个采样序列号中的任一采样序列号。

优选地，在获取到小波变换系数的模极大值后，可以对小波变换系数的模极大值进行奇异性识别，并计算Lipschitz指数，以剔除噪声干扰。其中，Lipschitz指数可以通过以下公式计算得出：

$\mathrm{\ρ}={\log }_2\frac{W_{2^{j+1}}u\left(y\right)}{W_{2^j}u\left(y\right)},$

其中，ρ表示任一电压故障暂态行波模量的Lipschitz指数，表示任一电压故障暂态行波模量以j为小波变换尺度进行小波变换且在序列号y处的小波变换系数的模极大值。

当ρ＜0时，任一电压故障暂态行波模量在y处的小波变换系数的模极大值为噪声干扰，需要剔除。

优选地，对任一电压故障暂态行波模量的小波变换系数的模极大值按照大小顺序进行排列，以获取到较大的2％的小波变换系数的模极大值并剔除，从而进一步地减小噪声干扰。

最后，将三个电流故障暂态行波模量中的每个电流故障暂态行波模量的模极大值在每个电流故障暂态行波模量的时间轴上进行延拓，得到每个电流故障暂态行波模量的电流等效行波。将三个电压故障暂态行波模量中的每个电压故障暂态行波模量的模极大值在每个电压故障暂态行波模量的时间轴上进行延拓，得到每个电压故障暂态行波模量的电压等效行波。

在上述任一技术方案中，优选地，步骤104具体包括：对所述三个电压等效行波和所述三个电流等效行波进行积分；根据所述三个电压等效行波的积分值确定所述三个电压等效行波的极性，根据所述三个电流等效行波的积分值确定所述三个电流等效行波的极性。

在该技术方案中，通过对三个电压等效行波和三个电流等效行波进行积分，并根据三个电压等效行波的积分值和三个电流等效行波的积分值确定三个电压等效行波的极性和三个电流等效行波的极性，如此，可以比较准确地获取到三个电压等效行波的极性和三个电流等效行波的极性。

具体地，通过以下公式对所述三个电流等效行波进行积分：

$S_{in}\left(t\right)={\∫}_0^t{i}_n\left(t\right)dt,$

其中，i_n(t)表示三个电流等效行波中的第n个电流等效行波，S_in(t)表示第n个电流等效行波的积分值，t表示第n个电流等效行波的时间，以及

通过以下公式对三个电压等效行波进行积分：

$S_{um}\left(T\right)={\∫}_0^T{u}_m\left(T\right)dT,$

其中，u_m(T)表示三个电压等效行波中的第m个电压等效行波，S_um(T)表示第m个电压等效行波的积分值，T表示第m个电压等效行波的时间。

在上述任一技术方案中，优选地，步骤106具体包括：若所述三个电流等效行波中的任一电流等效行波的极性与所述三个电压等效行波中的任一电压等效行波的极性相反，判定所述输电线路发生正向故障，否则，判定所述输电线路未发生正向故障，其中，所述任一电压等效行波对应所述任一电流等效行波。

在该技术方案中，通过对三个电流等效行波的积分值的极性与三个电压等效行波的积分值的极性进行比较来判断输电线路的故障方向，以实现对输电线路的故障方向的准确判断。

在上述任一技术方案中，优选地，步骤110具体包括：通过所述输电线路两端的断路器断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护。

在该技术方案中，当确定输电线路发生线路故障时，通过输电线路两端的断路器断开输电线路，具体的，通过输电线路的一端的断路器断开输电线路，同时向输电线路的另一端发送输电线路一端的故障信息，以使输电线路的另一端的断路器断开输电线路，如此，可以在输电线路发生线路故障时，及时地断开输电线路，有效地提高了输电线路的保护可靠性。

图2示出了根据本发明的一个实施例的输电线路的保护装置的结构示意图。

如图2所示，根据本发明的一个实施例的输电线路的保护装置200，包括：构造单元202，用于构造所述输电线路一端的三个电压故障暂态行波相量的三个电压等效行波，以及构造输电线路一端的三个电流故障暂态行波相量的三个电流等效行波；获取单元204，用于获取所述三个电压等效行波的极性，以及获取所述三个电流等效行波的极性；第一判断单元206，用于根据所述三个电压等效行波的极性和所述三个电流等效行波的极性判断所述输电线路一端是否发生正向故障；第二判断单元208，用于若判定所述输电线路一端发生正向故障，判断所述输电线路另一端是否发生正向故障；控制单元210，用于在判定所述输电线路另一端发生正向故障时，断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护。

在该技术方案中，通过输电线路一端的三个电流等效行波的极性和三个电压等效行波的极性，判断输电线路一端是否发生正向故障，若是，并在输电线路的另一端也发生正向故障时，确定输电线路发生线路故障，从而可以快速、准确地检测出输电线路是否发生线路故障。然后则断开输电线路，以实现对输电线路有效的保护。

在上述技术方案中，优选地，所述构造单元202包括：变换单元2022，用于对所述三个电流故障暂态行波相量进行相模变换，得到三个电流故障暂态行波模量，以及对所述三个电压故障暂态行波相量进行相模变换，得到三个电压故障暂态行波模量；第一确定单元2024，用于对所述三个电流故障暂态行波模量进行小波变换，得到所述三个电流故障暂态行波模量的模极大值，以及对所述三个电压故障暂态行波模量进行小波变换，得到所述三个电压故障暂态行波模量的模极大值；所述构造单元202具体用于，根据所述三个电流故障暂态行波模量的模极大值构造所述三个电流等效行波，以及根据所述三个电压故障暂态行波模量的模极大值构造所述三个电压等效行波。

在该技术方案中，通过将输电线路故障行波转换为等效行波，可以使得故障行波的波过程的特征更加简洁和直观，从而能更有效地展现出故障行波丰富的特性，进而准确地判断输电线路是否发生故障。

在上述任一技术方案中，优选地，所述获取单元204包括：积分单元2042，用于对所述三个电压等效行波和所述三个电流等效行波进行积分；第二确定单元2044，用于根据所述三个电压等效行波的积分值确定所述三个电压等效行波的极性，根据所述三个电流等效行波的积分值确定所述三个电流等效行波的极性。

在该技术方案中，通过对三个电压等效行波和三个电流等效行波进行积分，并根据三个电压等效行波的积分值和三个电流等效行波的积分值确定三个电压等效行波的极性和三个电流等效行波的极性，如此，可以比较准确地获取到三个电压等效行波的极性和三个电流等效行波的极性。

在上述任一技术方案中，优选地，所述第一判断单元206具体用于，若所述三个电流等效行波中的任一电流等效行波的极性与所述三个电压等效行波中的任一电压等效行波的极性相反，判定所述输电线路发生正向故障，否则，判定所述输电线路未发生正向故障，其中，所述任一电压等效行波对应所述任一电流等效行波。

在该技术方案中，通过对三个电流等效行波的积分值的极性与三个电压等效行波的积分值的极性进行比较来判断输电线路的故障方向，以实现对输电线路的故障方向的准确判断。

在上述任一技术方案中，优选地，所述控制单元210具体用于，通过所述输电线路两端的断路器断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护。

在该技术方案中，当确定输电线路发生线路故障时，通过输电线路两端的断路器断开输电线路，具体的，通过输电线路的一端的断路器断开输电线路，同时向输电线路的另一端发送输电线路一端的故障信息，以使输电线路的另一端的断路器断开输电线路，如此，可以在输电线路发生线路故障时，及时地断开输电线路，有效地提高了输电线路的保护可靠性。

图3示出了根据本发明的一个实施例的输电线路的保护装置的原理示意图。

如图3所示，首先，通过低通模拟滤波器对三个电压暂态行波和三个电流暂态行波进行滤波和放大处理，以保证三个电压暂态行波和三个电流暂态行波符合后续处理要求。然后，多路模拟开关实现多路三个电压暂态行波和三个电流暂态行波的切换，将多路三个电压暂态行波和三个电流暂态行波送至高速A/D(Analog/Digital，即模数转换)模块，实现对于三个电压暂态行波和三个电流暂态行波进行采样的目的。进一步地，将采样得到的三个电压暂态行波和三个电流暂态行波的数字信号储存于双口RAM(RandomAccessMemory，随机存储器)中，用于后续的故障处理过程。另外，三个电压暂态行波和三个电流暂态行波还将进入带通滤波器，将带通滤波器输出的三个电压暂态行波和三个电流暂态行波发送至电压比较器，以将三个电压暂态行波与设定的第一阈值进行比较，以及将三个电流暂态行波的积分值与设定的第二阈值进行比较。当三个电压暂态行波均大于第一阈值，且三个电流暂态行波均大于第二阈值时，启动核心处理元件DSP(DigitalSignalProcessor，微处理器)进行故障判断。同时，在硬件构成中还包括有CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件)，用于提供控制各个器件的控制信号，以保证输电线路的保护装置的硬件的时序结构。

优选地，采用压控电压源二阶低通滤波器作为该输电线路的保护装置的硬件中的低通模拟滤波器，其中，所述压控电压源二阶低通滤波器截止频率为200kHz，满足后续采样速率的要求，此外，带通滤波器的截止频率为2～20kHz。

另外，采用AD9240进行信号(即三个电压暂态行波和三个电流暂态行波)采集和模数转换，最高采样率可以达到每回路1MHz。

图4示出了根据本发明的一个实施例的输电线路故障方向为正向故障的示意图；图5示出了根据本发明的一个实施例的输电线路故障方向为反向故障的示意图。

下面结合图4和图5详细说明本发明的技术方案：

如图4所示，若S_uα(T)×S_iα(t)＜0，或者S_uβ(T)×S_iβ(t)＜0，或者S_uγ(T)×S_iγ(t)＜0，即三个电流等效行波中的任一电流等效行波的积分值的极性与三个电压等效行波中的任一电压等效行波的积分值的极性相反，其中任一电流等效行波对应任一电压等效行波，则判定输电线路的故障方向为正向故障。

如图5所示，若S_uα(T)×S_iα(t)＞0，且S_uβ(T)×S_iβ(t)＞0，且S_uγ(T)×S_iγ(t)＞0，即三个电流等效行波中的每个电流等效行波的积分值的极性与其对应的电压等效行波的积分值的极性均相同，则判定输电线路的故障方向为反向故障。

其中，S_uα(t)、S_uβ(t)、S_uγ(t)分别表示三个电压等效行波的积分值，S_iα(t)、S_iβ(t)、S_iγ(t)分别表示三个电流等效行波的积分值。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，通过本发明的技术方案，可以快速地检测出输电线路是否发生线路故障并采取相应措施，有效地提升了输电线路的保护可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线路的保护方法，其特征在于，包括：

构造所述输电线路一端的三个电压故障暂态行波相量的三个电压等效行波，以及构造输电线路一端的三个电流故障暂态行波相量的三个电流等效行波；

获取所述三个电压等效行波的极性，以及获取所述三个电流等效行波的极性；

根据所述三个电压等效行波的极性和所述三个电流等效行波的极性判断所述输电线路一端是否发生正向故障；

若判定所述输电线路一端发生正向故障，判断所述输电线路另一端是否发生正向故障；

在判断结果为是时，断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护。

2.根据权利要求1所述的输电线路的保护方法，其特征在于，所述构造所述输电线路一端的三个电压故障暂态行波相量的三个电压等效行波，以及构造输电线路一端的三个电流故障暂态行波相量的三个电流等效行波的步骤，具体包括：

对所述三个电流故障暂态行波相量进行相模变换，得到三个电流故障暂态行波模量，以及对所述三个电压故障暂态行波相量进行相模变换，得到三个电压故障暂态行波模量；

对所述三个电流故障暂态行波模量进行小波变换，得到所述三个电流故障暂态行波模量的模极大值，以及对所述三个电压故障暂态行波模量进行小波变换，得到所述三个电压故障暂态行波模量的模极大值；

根据所述三个电流故障暂态行波模量的模极大值构造所述三个电流等效行波，以及根据所述三个电压故障暂态行波模量的模极大值构造所述三个电压等效行波。

3.根据权利要求1所述的输电线路的保护方法，其特征在于，所述获取所述三个电压等效行波的极性，以及获取所述三个电流等效行波的极性的步骤，具体包括：

对所述三个电压等效行波和所述三个电流等效行波进行积分；

根据所述三个电压等效行波的积分值确定所述三个电压等效行波的极性，根据所述三个电流等效行波的积分值确定所述三个电流等效行波的极性。

4.根据权利要求1所述的输电线路的保护方法，其特征在于，所述根据所述三个电压等效行波的极性和所述三个电流等效行波的极性判断所述输电线路一端是否发生正向故障的步骤，具体包括：

若所述三个电流等效行波中的任一电流等效行波的极性与所述三个电压等效行波中的任一电压等效行波的极性相反，判定所述输电线路发生正向故障，否则，判定所述输电线路未发生正向故障，其中，所述任一电压等效行波对应所述任一电流等效行波。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的输电线路的保护方法，其特征在于，所述断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护的步骤，具体包括：

通过所述输电线路两端的断路器断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护。

6.一种输电线路的保护装置，其特征在于，包括：

构造单元，用于构造所述输电线路一端的三个电压故障暂态行波相量的三个电压等效行波，以及构造输电线路一端的三个电流故障暂态行波相量的三个电流等效行波；

获取单元，用于获取所述三个电压等效行波的极性，以及获取所述三个电流等效行波的极性；

第一判断单元，用于根据所述三个电压等效行波的极性和所述三个电流等效行波的极性判断所述输电线路一端是否发生正向故障；

第二判断单元，用于若判定所述输电线路一端发生正向故障，判断所述输电线路另一端是否发生正向故障；

控制单元，用于在判定所述输电线路另一端发生正向故障时，断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护。

7.根据权利要求6所述的输电线路的保护装置，其特征在于，所述构造单元包括：

变换单元，用于对所述三个电流故障暂态行波相量进行相模变换，得到三个电流故障暂态行波模量，以及对所述三个电压故障暂态行波相量进行相模变换，得到三个电压故障暂态行波模量；

第一确定单元，用于对所述三个电流故障暂态行波模量进行小波变换，得到所述三个电流故障暂态行波模量的模极大值，以及对所述三个电压故障暂态行波模量进行小波变换，得到所述三个电压故障暂态行波模量的模极大值；

所述构造单元具体用于，根据所述三个电流故障暂态行波模量的模极大值构造所述三个电流等效行波，以及根据所述三个电压故障暂态行波模量的模极大值构造所述三个电压等效行波。

8.根据权利要求6所述的输电线路的保护装置，其特征在于，所述获取单元包括：

积分单元，用于对所述三个电压等效行波和所述三个电流等效行波进行积分；

第二确定单元，用于根据所述三个电压等效行波的积分值确定所述三个电压等效行波的极性，根据所述三个电流等效行波的积分值确定所述三个电流等效行波的极性。

9.根据权利要求6所述的输电线路的保护装置，其特征在于，所述第一判断单元具体用于，

若所述三个电流等效行波中的任一电流等效行波的极性与所述三个电压等效行波中的任一电压等效行波的极性相反，判定所述输电线路发生正向故障，否则，判定所述输电线路未发生正向故障，其中，所述任一电压等效行波对应所述任一电流等效行波。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的输电线路的保护装置，其特征在于，所述控制单元具体用于，

通过所述输电线路两端的断路器断开所述输电线路，以实现对所述输电线路的保护。