CN109713706B - 交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法，针对本地单端的电压、电流分别进行相模变换，得到对应的两个线模量Δu_α、Δu_β和Δi_α、Δi_β；计算电流线模量Δi_α、Δi_β的数学形态学梯度，求取线模量的形态梯度模极大值，取较大者与启动门槛值比较，若大于启动门槛值，则保护启动；利用线模量反行波的时域能量区分故障方向，再利用逆变站新增一次设备对特征频率分量和高频分量显著衰减的特点甄别区内外故障，区内故障时，保护动作。本发明仅利用本地单端的电压、电流，不需要通信通道获取对端数据，快速性和可靠性优于纵联保护，为交直流混联系统的安全稳定运行提供了有效保障。

Description

交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法

技术领域

本公开涉及电力系统继电保护技术领域，特别是涉及交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法。

背景技术

高压直流输电技术在垮区电网互联、远距离大规模电力输送方面具有优势，在世界范围内获得了越来越多的应用，交直流混联的电力系统业已形成。然而，随着直流馈入线路的增多，交直流混联电网日益呈现出复杂的耦合特性，电网的安全稳定运行受到严重威胁。

2013年上海地区500kV交流线路单相瞬时性故障，引发葛南、宜华、林枫和复奉4回入沪直流同时换相失败，扰动进一步导致复奉特高压直流双极闭锁，若未采取针对性措施，会在华中—华北输电断面上造成约450万千瓦的功率波动，导致华北、华中电网解列。2015年广东地区500kV交流线路单相瞬时性故障，导致天广、高肇、楚穗、牛从乙(极I金属回线运行，牛从甲停运)、江城6回直流的逆变侧发生换相失败，6回直流功率瞬时跌落总和超过10000MW，根据仿真计算和录波，若故障切除时间超过0.38s，系统将发生功角失稳。

鉴于类似上述的安全稳定事件频发，逆变侧交流线路故障应快速切除，以缩短故障持续时间，减少或避免连续换相失败的发生，这对于提高混联电网的安全稳定运行水平具有重要意义。因此，对继电保护的速动性提出了更高要求。

目前广泛应用的工频量保护原理，通常采用滤波等方法来消除暂态过程对保护的不利影响，延长了保护动作时间。距离和零序保护一般作为后备保护，线路末端故障需要延时切除。纵联保护对通信通道依赖很大，动作速度已接近极限。另一方面，在逆变侧交流线路故障发生至换相失败及恢复的很短时间内，直流系统的等值呈现非线性变化特征，与传统交流电源特性不同。换流器件的快速调节作用和低过流能力使得逆变侧交流电网与传统交流电网的故障特征存在差异，换相失败使得交流电网的单一故障具有了复故障特征。上述因素导致传统工频量保护原理在交直流混联系统存在适应性问题。2003年和2005年南方电网发生了两起逆变侧交流系统的纵联突变量方向保护误动事故。

仿真和现场录波表明，从故障发生至首次换相失败的时间间隔一般在3ms以上。利用该时间段内的故障行波或暂态量构成保护原理，不仅不受换相失败的影响，还可实现超高速动作。逆变站内交流侧安装有交流滤波器和并联无功补偿电容器，直流侧安装有直流滤波器和平波电抗器。对于逆变侧交流线路保护，目前所提出的基于故障行波或暂态量的保护均为纵联保护，需要获取对端数据，保护动作速度和可靠性受制于通信系统，并且尚未有效利用这些新增加的一次设备来提高保护性能。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开实施例子提供了交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法，具有超高速动作性能，为保障交直流混联系统的安全稳定运行提供了坚强可靠的第一道保护防线。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法，包括：

针对本地单端的电压、电流分别进行相模变换，得到对应的两个线模量Δu_α、Δu_β和Δi_α、Δi_β；

计算电流线模量Δi_α、Δi_β的数学形态学梯度，求取线模量的形态梯度模极大值，取较大者与启动门槛值比较，若大于启动门槛值，则保护启动；

利用线模量反行波的时域能量区分故障方向，再利用逆变站新增一次设备对特征频率分量和高频分量显著衰减的特点甄别区内外故障，区内故障时，保护动作。

进一步的技术方案，计算线模量反行波的时域能量，该线模量具有较大的形态梯度模极大值，若该时域能量大于方向门槛值，则判别为正向故障。

进一步的技术方案，对线模量反行波进行同步挤压小波变换，对于远逆变站侧保护，求取特征频率分量的能量和高频分量的能量，若特征频率分量的能量与高频分量的能量之积大于区内外门槛值，则判别为区内故障，保护动作；对于近逆变站侧保护，求取高频分量的能量，若高频分量的能量大于区内外门槛值，则判别为区内故障，保护动作。

进一步的技术方案，反向故障时，所述线模量反行波在2倍本线路波行时间的时间段内不存在，时域能量理论上为零；正向故障时，所述线模量反行波包含了故障初始行波，具有较大的时域能量。

进一步的技术方案，特征频率包括逆变站所安装交流滤波器的调谐频率、带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器的谐振频率和直流滤波器的调谐频率，区外故障时，反行波在经过交流滤波器、带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器和直流滤波器时，特征频率分量会显著衰减，可用来区分区内外故障。

进一步的技术方案，高频分量的频带为50～60kHz。区外故障时，反行波在经过逆变站所安装不带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器、平波电抗器和母线系统时，高频分量会显著衰减，可用来区分区内外故障。

进一步的技术方案，线模量反行波为

Δu_b＝(Δu_m-ZΔi_m)/2 (1)

式中：Δu_m、Δi_m分别为具有较大形态梯度模极大值的线模量电压、电流；Z为被保护线路的波阻抗。

进一步的技术方案，线模量反行波的时域能量为

式中：N_s为时域能量计算起始点，N_b为数据窗宽度。

进一步的技术方案，故障方向判别的方向门槛值只需躲过线模量反行波能量的计算误差即可。

本公开的实施例子公开了交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护系统，包括：

线模量计算单元，针对本地单端的电压、电流分别进行相模变换，得到对应的两个线模量Δu_α、Δu_β和Δi_α、Δi_β；

保护启动单元，计算电流线模量Δi_α、Δi_β的数学形态学梯度，求取线模量的形态梯度模极大值，取较大者与启动门槛值比较，若大于启动门槛值，则保护启动；

保护动作模块，利用线模量反行波的时域能量区分故障方向，再利用逆变站新增一次设备对特征频率分量和高频分量显著衰减的特点甄别区内外故障，区内故障时，保护动作。

本公开的实施例子还公开了一种交直流混联系统，所述交直流混联系统采用上述交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法实现对逆变侧交流线路单端超高速保护。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本发明仅利用本地单端的电压、电流，不需要通信通道获取对端数据，快速性和可靠性优于纵联保护。

本发明利用线模量反行波的时域能量在保护启动后0.4ms即可判别出故障方向，方向性明确，灵敏度高。

本发明充分利用逆变站新增一次设备对特征频率分量和高频分量显著衰减的特点，以同步挤压小波变换有效提取特征频率能量和高频能量，构成了甄别区内外故障的保护新原理。

本发明提出的保护原理动作时间小于2ms，具有超高速动作性能，有利于逆变侧交流线路故障的快速切除，减少或避免连续换相失败的发生，保障交直流混联系统的安全稳定运行。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开一个或多个实施例子的单端超高速保护方法的流程图；

图2为本公开一个或多个实施例子的反向故障时的行波网格图；

图3为本公开一个或多个实施例子的正向故障时的行波网格图；

图4为本公开一个或多个实施例子的典型交直流混联系统结构；

图5为本公开一个或多个实施例子的行波旁过交流滤波器、带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器时折射系数H(f)的幅频特性；图中：HP12/24(调谐频率600/1200Hz)、HP11/13(调谐频率550/650Hz)、HP24/36(调谐频率1200/1800Hz)、HP3(调谐频率150Hz)为交流滤波器；SC(串联谐振频率2468Hz)为带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器；

图6为本公开一个或多个实施例子的行波旁过交流滤波器、不带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器时折射系数H(f)的幅频特性；图中：SC0为不带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器；

图7为本公开一个或多个实施例子的行波旁过母线系统对地杂散电容时折射系数H(f)的幅频特性；

图8为本公开一个或多个实施例子的行波旁过直流滤波器时折射系数H(f)的幅频特性；直流滤波器组由12/24滤波器(调谐频率600/1200Hz)和12/36(调谐频率600/1800Hz)滤波器两小组双调谐直流滤波器并联而成；

图9为本公开一个或多个实施例子的行波穿过平波电抗器时折射系数H(f)的幅频特性。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本申请的一种典型的实施方式中，本发明公开了一种交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法，利用线模量电流的形态梯度模极大值检测故障，以线模量反行波的时域能量区分故障方向；根据逆变站所安装的交流滤波器、带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器和直流滤波器显著衰减特征频率分量，逆变站所安装的不带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器、平波电抗器以及母线系统对地杂散电容显著衰减高频分量的特点，以同步挤压小波变换有效提取线模量反行波特征频率分量的能量和高频分量的能量，远逆变站侧保护利用特征频率能量与高频能量之积区分区内外故障，近逆变站侧保护利用高频能量区分区内外故障。本发明仅利用本地单端的电压、电流，保护动作时间小于2ms，实现了逆变侧交流线路故障的快速切除，可减少或避免连续换相失败的发生，为交直流混联系统的安全稳定运行提供了有效保障。

如图1所示，提供了交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法，整体流程图如图1所示，具体包括如下步骤：

(1)对三相电压、电流故障分量

进行Clarke相模变换，得到α和β两个线模量：Δu_α、Δu_β和Δi_α、Δi_β。

在本申请的实施例子中，三相电压、电流均为本地单端的电气量，不需要通信通道获取对端数据。

Clarke相模变换为

(2)计算线模量电流Δi_α、Δi_β的数学形态学梯度，求取线模量α和β的形态梯度模极大值，取较大者与启动门槛值比较。若大于启动门槛值，则保护启动，执行步骤(3)；否则，执行步骤(1)；

此处只针对电流的线模量进行计算，电压的线模量在计算线模量反行波时用到。

保护启动方法的基本原理为：

故障产生的初始行波多表现为类阶跃信号。梯度运算可有效检测突变，但缺点是对噪声非常敏感，而数学形态学具有很强的抑制噪声能力且计算简单，两者相结合便构成了奇异性检测性能良好的数学形态学梯度。形态梯度模极大值为数学形态学梯度绝对值的局部极大值，能够准确定位电流波形的突变点，用于检测故障。

(3)计算线模量反行波的时域能量，该线模量具有较大的形态梯度模极大值。若该时域能量大于方向门槛值，则判别为正向故障，执行步骤(4)；否则，执行步骤(1)；

线模量反行波为

Δu_b＝(Δu_m-ZΔi_m)/2 (2)

式中：Δu_m、Δi_m分别为具有较大形态梯度模极大值的线模量电压、电流；Z为被保护线路的波阻抗。

反向故障时，所述线模量反行波在2倍本线路波行时间的时间段内不存在，时域能量理论上为零；正向故障时，所述线模量反行波包含了故障初始行波，具有较大的时域能量。根据以上故障特征，可用来区分故障方向。

故障方向判别方法的基本原理为：

如图2所示，被保护线路为MN，保护位于M端，f点发生反向故障。初始前行波F₁到达保护安装处M的时刻为t₀，即在t₀时刻保护检测到故障发生。在来自被保护线路对端的初始反行波B₁到达保护安装处之前，即在时间段[t₀,t₀+2l_MN/c)内，保护检测不到反行波。因此线模量反行波的时域能量理论上为零。c为波速度。

如图3所示，被保护线路为MN，保护位于M端，f点发生正向故障。初始反行波B₁到达保护安装处M的时刻为t₀，即在t₀时刻保护检测到故障发生。在时间段[t₀,t₀+2l_MN/c)内，保护检测到的反行波既包含了故障产生的初始反行波B₁，还包含了后续的反行波(来自被保护线路对端的B₂和来自故障点的B₃等)。因此线模量反行波具有较大的时域能量。

线模量反行波的时域能量为

式中：N_s为时域能量计算起始点，N_b为数据窗宽度。

采样率取400kHz。鉴于反向故障时，故障初始时刻反行波计算误差往往较大(理论上应为零)，时域能量E_b从保护启动后第60点开始计算(N_s＝60)。为了减少计算量，数据窗宽度取N_b取100点(即0.25ms)，则故障后0.4ms即可判别出正反向故障。该方法兼顾了故障方向判别的快速性、灵敏性和可靠性。

故障方向判别的方向门槛值只需躲过即大于线模量反行波的时域能量的计算误差即可，取值很小，具有很高的灵敏度。

(4)对线模量反行波进行同步挤压小波变换。对于远逆变站侧保护，求取特征频率分量的能量和高频分量的能量，若特征频率能量与高频分量的能量之积大于区内外门槛值，则判别为区内故障，保护动作；对于近逆变站侧保护，求取高频分量的能量，若高频分量的能量大于区内外门槛值，则判别为区内故障，保护动作。

远逆变站侧和近逆变站侧都为此门槛值，只是取值不同。

特征频率包括逆变站所安装交流滤波器的调谐频率、带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器的谐振频率和直流滤波器的调谐频率。区外故障时，反行波在经过交流滤波器、带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器和直流滤波器时，特征频率分量会显著衰减，可用来区分区内外故障。

本申请实施例子中特征频率分量的频率与特征频率是同一技术特征。

高频分量的频带为50～60kHz。区外故障时，反行波在经过逆变站所安装不带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器、平波电抗器和母线系统(存在母线系统对地杂散电容)时，高频分量会显著衰减，可用来区分区内外故障。

故障区内外判别方法的基本原理为：

以图4典型交直流混联系统为例进行说明。逆变侧交流线路MN为被保护线路，R₁为远逆变站侧保护，R₂为近逆变站侧保护。

对于远逆变站侧保护R₁，当正向区外故障发生在逆变侧换流站内或逆变侧交流系统非故障线路(如线路MP)时，故障产生的初始反行波经过交流滤波器、并联无功补偿电容器和母线系统(存在母线系统对地杂散电容)进入被保护线路MN到达保护安装处。交流滤波器、并联无功补偿电容器和母线系统对地杂散电容的存在将使反行波中的频率分量发生变化，反行波中的哪些频率分量发生如何变化由行波旁过交流滤波器、并联无功补偿电容器和母线系统对地杂散电容时的折射系数H(f)决定。

并联无功补偿电容器一般由一个高压电容器和一个阻尼小电抗串联组成，小电抗的参数取值一般是1～5mH的电感。考虑到经济性，整个换流站中通常有一组并联无功补偿电容器不安装小电抗。因此，并联无功补偿电容器又分为带阻尼小电抗和不带阻尼小电抗两种情况。

根据彼德逊法则和换流站设备的典型参数，可得行波旁过交流滤波器、并联无功补偿电容器和母线系统对地杂散电容时折射系数H(f)的幅频特性，如图5～7所示。由此可知：

1)反行波在经过交流滤波器、带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器时，特征频率分量会显著衰减。该特征频率包括逆变站所安装交流滤波器的调谐频率和带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器的谐振频率。

2)不带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器，相当于对地直接连接一个大电容(几个μF)。反行波在经过逆变站所安装不带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器时，高频分量(10kHz以上)会显著衰减。

3)母线系统对地杂散电容在0.1μF量级，随电压等级的升高而增大，换流站交流母线上连接有大量超高压电气设备，母线系统对地杂散电容值较大。反行波在经过逆变站母线系统时，高频分量(10kHz以上)会明显衰减，信号频率越高，母线系统杂散电容越大，衰减作用越显著。

对于远逆变站侧保护R₁，当正向区外故障发生在直流线路上或整流侧换流站内或整流侧交流系统时，故障产生的初始反行波不仅经过了交流滤波器、并联无功补偿电容器和母线系统，还要首先经过直流滤波器和平波电抗器。直流滤波器和平波电抗器的存在同样会使保护所检测到的反行波中的频率分量发生变化，反行波中的哪些频率分量发生如何变化由行波旁过直流滤波器、行波穿过平波电抗器时的折射系数H(f)决定。

根据彼德逊法则和换流站设备的典型参数，可得行波旁过直流滤波器、行波穿过平波电抗器时折射系数H(f)的幅频特性，如图8～9所示。由此可知：

1)反行波在经过直流滤波器时，特征频率分量会显著衰减。该特征频率包括逆变站所安装直流滤波器的调谐频率。

2)反行波在经过逆变站所安装平波电抗器时，高频分量(10kHz以上)会显著衰减，信号频率越高，平波电抗器电感值越大，衰减作用越显著。

内部故障时，远逆变站侧保护R₁所检测到的反行波中的特征频率分量和高频分量均未经过上述衰减。因此，远逆变站侧保护R₁可根据区内外故障时特征频率能量和高频能量的差异区分区内外故障。本发明采用特征频率能量与高频能量之积作为判别量，可进一步凸显上述差异。

对于近逆变站侧保护R₂，正向区外故障产生的初始反行波经过母线系统(存在母线系统对地杂散电容)进入被保护线路MN到达保护安装处。由图7所示的行波旁过母线系统对地杂散电容时折射系数H(f)的幅频特性知，反行波在经过交流变电站的母线系统时，高频分量(10kHz以上)会明显衰减。逆变侧交流系统电压等级一般为500kV，交流变电站母线系统杂散电容值较大，有利于高频分量的衰减。

内部故障时，近逆变站侧保护R₂所检测到的反行波中的高频分量未经过上述衰减。因此，近逆变站侧保护R₂可根据区内外故障时高频能量的差异区分区内外故障。

特征频率分量和高频分量的有效提取需要合适的数字信号处理工具。同步挤压小波变换(Synchrosqueezed Wavelet Transform，SST)将小波变换后的时频图在频率域方向进行压缩，获得较高频率精度的时频曲线，各时频曲线间不存在交叉项。因此，SST可以较好地改善频率混叠现象。SST对噪声具有较好的鲁棒性，当信号中混有较强噪声时，仍可获得清晰的时频曲线和近似不变的分解结果。鉴于以上特点，SST可用于暂态行波信号的处理。

采样率为400kHz。进行同步挤压小波变换的线模量反行波取保护启动后512点(1.28ms)，为降低数据窗边界效应的影响，对其右端边界进行恒值延拓32点。计算信号能量的同步挤压小波变换系数SST(n)取n＝0～511，共512点。

特征频率分量的能量为

式中：f₀，...，f_J-1为J个特征频率分量。

高频分量的能量为

高频分量的频带为50～60kHz。式中：f_l＝50kHz，f_h＝60kHz。

区内外门槛值的选取以正向区外故障可靠不动作为整定原则，并留有一定的裕度。

对于采样率400kHz，故障方向判别的数据窗时间为0.4ms，故障区内外判别的数据窗时间为1.28ms，采用逐点计算(Sample-by-sample)的方式，保护动作时间小于2ms，具有超高速动作性能。

本公开的实施例子还公开了交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护系统，包括：

线模量计算单元，针对本地单端的电压、电流分别进行相模变换，得到对应的两个线模量Δu_α、Δu_β和Δi_α、Δi_β；

保护启动单元，计算电流线模量Δi_α、Δi_β的数学形态学梯度，求取线模量的形态梯度模极大值，取较大者与启动门槛值比较，若大于启动门槛值，则保护启动；

保护动作模块，利用线模量反行波的时域能量区分故障方向，再利用逆变站新增一次设备对特征频率分量和高频分量显著衰减的特点甄别区内外故障，区内故障时，保护动作。

本公开的实施例子还公开了一种交直流混联系统，所述交直流混联系统采用上述交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法实现对逆变侧交流线路单端超高速保护。

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

Claims (6)

1.交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法，其特征是，包括：

针对本地单端的电压、电流分别进行相模变换，得到对应的两个线模量Δu_α、Δu_β和Δi_α、Δi_β；

计算电流线模量Δi_α、Δi_β的数学形态学梯度，求取线模量的形态梯度模极大值，取较大者与启动门槛值比较，若大于启动门槛值，则保护启动；

利用线模量反行波的时域能量区分故障方向，再利用逆变站新增一次设备对特征频率分量和高频分量显著衰减的特点甄别区内外故障，区内故障时，保护动作；

特征频率包括逆变站所安装交流滤波器的调谐频率、带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器的谐振频率和直流滤波器的调谐频率，区外故障时，反行波在经过交流滤波器、带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器和直流滤波器时，特征频率分量会显著衰减，可用来区分区内外故障；

高频分量的频带为50～60kHz，区外故障时，反行波在经过逆变站所安装不带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器、平波电抗器和母线系统时，高频分量会显著衰减，可用来区分区内外故障；

线模量反行波为

Δu_b＝(Δu_m-ZΔi_m)/2 (1)

式中：Δu_m、Δi_m分别为具有较大形态梯度模极大值的线模量电压、电流；Z为被保护线路的波阻抗；

线模量反行波的时域能量为

式中：N_s为时域能量计算起始点，N_b为数据窗宽度；

故障方向判别的方向门槛值只需躲过线模量反行波能量的计算误差即可。

2.如权利要求1所述的交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法，其特征是，计算线模量反行波的时域能量，该线模量具有较大的形态梯度模极大值，若该时域能量大于方向门槛值，则判别为正向故障。

3.如权利要求1所述的交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法，其特征是，对线模量反行波进行同步挤压小波变换，对于远逆变站侧保护，求取特征频率分量的能量和高频分量的能量，若特征频率分量的能量与高频分量的能量之积大于区内外门槛值，则判别为区内故障，保护动作；对于近逆变站侧保护，求取高频分量的能量，若高频分量的能量大于区内外门槛值，则判别为区内故障，保护动作。

4.如权利要求2所述的交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法，其特征是，反向故障时，所述线模量反行波在2倍本线路波行时间的时间段内不存在，时域能量理论上为零；正向故障时，所述线模量反行波包含了故障初始行波，具有较大的时域能量。

5.交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护系统，其特征是，包括：

线模量计算单元，针对本地单端的电压、电流分别进行相模变换，得到对应的两个线模量Δu_α、Δu_β和Δi_α、Δi_β；

保护启动单元，计算电流线模量Δi_α、Δi_β的数学形态学梯度，求取线模量的形态梯度模极大值，取较大者与启动门槛值比较，若大于启动门槛值，则保护启动；

保护动作模块，利用线模量反行波的时域能量区分故障方向，再利用逆变站新增一次设备对特征频率分量和高频分量显著衰减的特点甄别区内外故障，区内故障时，保护动作；

特征频率包括逆变站所安装交流滤波器的调谐频率、带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器的谐振频率和直流滤波器的调谐频率，区外故障时，反行波在经过交流滤波器、带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器和直流滤波器时，特征频率分量会显著衰减，可用来区分区内外故障；

高频分量的频带为50～60kHz，区外故障时，反行波在经过逆变站所安装不带阻尼小电抗的并联无功补偿电容器、平波电抗器和母线系统时，高频分量会显著衰减，可用来区分区内外故障；

线模量反行波为

Δu_b＝(Δu_m-ZΔi_m)/2 (1)

式中：Δu_m、Δi_m分别为具有较大形态梯度模极大值的线模量电压、电流；Z为被保护线路的波阻抗；

线模量反行波的时域能量为

式中：N_s为时域能量计算起始点，N_b为数据窗宽度；

故障方向判别的方向门槛值只需躲过线模量反行波能量的计算误差即可。

6.一种交直流混联系统，所述交直流混联系统采用上述权利要求1-4任一所述的交直流混联系统逆变侧交流线路单端超高速保护方法实现对逆变侧交流线路单端超高速保护。

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