CN110579685A - 一种特高压直流系统接地极线路保护方法及装置 - Google Patents

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CN110579685A CN201910866186.1A CN201910866186A CN110579685A CN 110579685 A CN110579685 A CN 110579685A CN 201910866186 A CN201910866186 A CN 201910866186A CN 110579685 A CN110579685 A CN 110579685A
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Abstract

一种特高压直流系统接地极线路保护方法，包括步骤1：在接地极线路首端注入至少两种高频信号，各高频信号的频率不同；步骤2：在接地极线路中采集各高频信号下的电气量数据；步骤3：基于步骤2中采集的电气量数据判断接地极线路是否发生故障；步骤4：若接地极线路故障，判断故障为单回线故障或是双回线故障；步骤5：基于步骤2中采集的电气量数据和步骤4的判断结果，定位故障点位置。本发明通过向接地极线路同时注入两种频率的高频信号，求解不同频率下的线路参数判断接地极线路是否发生故障，不仅提高接地极线路保护的可靠性，而且能够实现单回线故障、双回线故障情况下的故障定位，大幅地提高了故障处理效率，提高电力系统的自动化程度。

Description

一种特高压直流系统接地极线路保护方法及装置
技术领域
本发明属于电力系统及其自动化领域，具体涉及一种特高压直流系统接地极线路保护方法及装置。
背景技术
接地极是特高压直流输电系统的重要组成部分，主要起到钳制中性点电压、为不平衡电流提供通路等作用。然而，随着特高压直流工程的快速发展，接地极的选址日益困难。为避免直流偏磁对换流站设备产生影响，部分已投运的直流工程接地极址与换流站的距离已超过100km。而部分设计中的特高压直流工程，接地极址距离换流站甚至接近200km。因此接地极线路保护不容忽视。
目前特高压直流系统接地极线路采用同塔双回的架设方式。传统的特高压直流输电工程的接地极线路保护包括接地极线路差动保护、接地极线路不平衡保护、基于注入法的接地极线路保护。
上述保护方法中，利用基尔霍夫定律的接地极线路差动保护依赖于流经接地极线路的直流电流，当双极平衡运行或金属回线运行时，该方法失效，并且差动保护依赖于线路两侧通信，一旦通信中断，保护将无法正常工作。接地极线路不平衡保护同样依赖于流经接地极线路的直流电流，当双极平衡运行或金属回线运行时，该方法失效。该保护方法在接地极线路末端故障时存在保护死区，且当双回接地极线路同点接地时保护无法正确识别。基于注入法的接地极线路保护由于对不同运行状态下的高频信号响应特征的研究尚不充分，实际运行中基于注入法的接地极线路保护依然存在明显缺陷，保护存在较大范围的死区，拒动情况时有发生。
由此可见，传统的特高压直流输电工程的接地极线路保护无法完全满足保护性能的要求。为此，发明人设计并在专利CN109217269A中公开了一种特高压直流系统接地极保护方法，该方法基于高频注入信号，通过接地极线路首端的高频信号测量装置可实现对接地极线路单回线故障和双回线故障的区分，并且由于保护判据为无量纲的比值数据，避免了由于线路参数的偏差对保护可靠性造成的影响，可正确识别接地极线路全线发生的短路故障。但是，该方法未能实现单回线故障和双回线故障的故障定位，自动化程度有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种特高压直流系统接地极线路保护方法及装置，其向接地极线路同时注入两种频率的高频信号，通过求解不同频率下的线路参数判断接地极线路是否发生故障，并确定故障发生的位置，不仅解决了现有接地极线路保护方法可靠性不足的问题，同时能够实现单回线故障、双回线故障情况下的故障定位，大幅地提高了故障处理效率，提高电力系统的自动化程度。
现有技术中，传统的特高压直流输电工程的接地极线路保护包括接地极线路差动保护、接地极线路不平衡保护、基于注入法的接地极线路保护。这三种传统的接地极线路保护方法均存在弊端，在应用时不能可靠地、正确地识别接地极线路全线发生的短路故障。为了解决上述问题，发明人在专利CN109217269A中公开了一种特高压直流系统接地极保护方法，该方法基于高频注入信号，通过接地极线路首端的高频信号测量装置可实现对接地极线路单回线故障和双回线故障的区分，并且由于保护判据为无量纲的比值数据，避免了由于线路参数的偏差对保护可靠性造成的影响，可正确识别接地极线路全线发生的短路故障。
但是，该方法未能实现单回线故障和双回线故障的故障定位，自动化程度有待进一步提高。为此，发明人在专利CN109217269A公开的一种特高压直流系统接地极保护方法的基础上，设计了一种故障定位计算方法，使得接地极保护方法能够实现单回线故障、双回线故障情况下的故障定位，大幅地提高了故障处理效率，提高电力系统的自动化程度。
具体地，本发明通过下述技术方案实现：
一种特高压直流系统接地极线路保护方法，包括以下步骤：
步骤1：在接地极线路首端注入至少两种高频信号，各高频信号的频率不同；
在接地极线路首端安装高频信号发生器，所述高频信号发生器向接地极线路首端同时产生至少两种高频信号，所述至少两种高频信号的频率彼此不同，并在接地极线路首端和末端装设带阻波器。优选地，在接地极线路首端注入第一高频信号和第二高频信号，所述第一高频信号的频率为f1，第二高频信号的频率为f2，进一步优选地，f1＝13.95kHz，f2＝10kHz。优选地，阻抗频带为9kHz～15kHz。
步骤2：在接地极线路中采集各高频信号下的电气量数据；
采集的电气量数据包括各高频信号下的电压和电流，优选地，通过采样及滤波算法，得到的电气量数据包括第一高频信号的频率f1下采集的电压uin1和电流iin1，以及第二高频信号的频率f2下采集的电压uin2和电流iin2。
步骤3：基于步骤2中采集的电气量数据判断接地极线路是否发生故障；
利用步骤2中采集的各高频信号下的电压突变量作为接地极线路保护启动判据，当各高频信号下的电压的突变量均大于正常运行时的最大变化量，则判定接地极线路发生故障。例如，当注入的高频信号为两个时，获取第一高频信号的频率f1下的电压突变量Δuin1，以及第二高频信号的频率f2下的电压突变量Δuin2，当Δuin1和Δuin2满足以下公式时：
(Δuin1＞threshold1)∩(Δuin2＞threshold2)
则判定接地极线路发生故障。其中，threshold1和threshold2分别为两个高频测量电压的门槛值，其整定方法为躲过正常运行的最大变化值。同理，当注入的高频信号为两个以上时，仅需找出各高频信号对应的电压突变量，并将其与对应的门槛值进行对比，当各高频信号对应的电压突变量均大于门槛值时，则判定接地极线路发生故障。
步骤4：若接地极线路故障，判断故障为单回线故障或是双回线故障；
单回线故障或是双回线故障的判断方法为现有技术，本领域技术人员可通过现有技术公开的方法对接地极线路故障的类型进行判断，例如，故障后若两回线测量电流相同，则可判为双回线故障；若两回线测量电流不同，则可判为单回线故障。优选地，本发明采用发明人在专利CN109217269A中公开的单回线故障和双回线故障的区分方法，其通过比较首端测量电流的大小，反应出线路结构参数的对称性，当线路结构参数不对称时可以判断发生接地极线路单回线故障。由于上述判断方法为现有技术，本发明不再赘述。
步骤5：基于步骤2中采集的电气量数据和步骤4的判断结果，定位故障点位置。
根据步骤4中对单回线故障、双回线故障的判断结果，进行故障点位置定位计算。
当判断结果为接地极双回线路故障时，故障点距接地极线路首端距离lf可通过式(1)～(10)联立求解得到，进而可确定故障点位置：
其中，j表示虚数；Uin1(s)为双回线故障时测量装置得到的第一高频信号测量电压，Iin1(s)为双回线故障时测量装置得到的第一高频信号测量电流，Uin2(s)为双回线故障时测量装置得到的第二高频信号测量电压，Iin2(s)为双回线故障时测量装置得到的第二高频信号测量电流；Rf为过渡电阻值，Uf1(s)为频率f1下的故障点电压，IfL1(s)为频率f1下的故障点左侧接地极线路电流，IfR1(s)为频率f1下的故障点右侧接地极线路电流，Uk1(s)为频率f1下的接地极线路末端电压，Ik1(s)为频率f1下的接地极线路末端电流，Uf2(s)为频率f2下的故障点电压，IfL2(s)为频率f2下的故障点左侧接地极线路电流，IfR2(s)为频率f2下的故障点右侧接地极线路电流，Uk2(s)为频率f2下的接地极线路末端电压，Ik2(s)为频率f2下的接地极线路末端电流；Zc为接地极线路波阻抗，L1为接地极线路单位长度的电感，C1为接地极线路单位长度的电容，ω1为第一高频信号的角速度，ω2为第二高频信号的角速度，l为线路总长。
上述各参数中，Uin1(s)、Iin1(s)、Uin2(s)、Iin2(s)为对uin1、iin1、uin2和iin2进行拉式变换后得到的电气量数据。Rf、lf、Uf1(s)、Uf2(s)、IfL1(s)、IfL2(s)、IfR1(s)、IfR2(s)、Uk1(s)、Uk2(s)、Ik1(s)、Ik2(s)为求解过程中的12个未知数。方程(1)～(5)为矩阵方程，拆分后结合式(6)、式(7)共为12个方程联立求解12个未知数。
当判断结果为接地极单回线路故障时，故障点距接地极线路首端距离lf可通过式(11)～(25)联立求解得到，进而可确定故障点位置：
I′in1(s)＝I′fM1(s)+I′M1(s) (11)
I′in2(s)＝I′fM2(s)+I′M2(s) (12)
其中，j表示虚数；U′in1(s)为单回线故障时测量装置得到的第一高频信号测量电压，I′in1(s)为单回线故障时测量装置得到的第一高频信号测量电流，U′in2(s)为单回线故障时测量装置得到的第二高频信号测量电压，I′in2(s)为单回线故障时测量装置得到的第二高频信号测量电流，Rf为过渡电阻值，U′f1(s)为频率f1下的故障点电压，U′K1(s)为频率f1下的接地极线路末端电压，I′fL1(s)为频率f1下的故障线路故障点左侧电流，I′fR1(s)为频率f1下的故障线路故障点右侧电流，I′fM1(s)为频率f1下的故障线路首端电流，I′fK1(s)为频率f1下的故障线路末端电流，I′M1(s)为频率f1下的非故障线路首端电流，I′K1(s)为频率f1下的非故障线路末端电流；U′f2(s)为故障点电压，U′K2(s)为接地极线路末端电压，I′fL2(s)为故障线路故障点左侧电流，I′fR2(s)为故障线路故障点右侧电流，I′fM2(s)为故障线路首端电流，I′fK2(s)为故障线路末端电流，I′M2(s)为非故障线路首端电流，I′K2(s)为非故障线路末端电流；Zc为接地极线路波阻抗，L1为接地极线路单位长度的电感，C1为接地极线路单位长度的电容，ω1为第一高频信号的角速度，ω2为第二高频信号的角速度，l为线路总长。
上述各参数中，U′in1(s)、I′in1(s)、U′in2(s)、I′in2(s)为对uin1、iin1、uin2和iin2进行拉式变换后的电气量数据。Rf、lf、U′f1(s)、U′f2(s)、U′K1(s)、U′K2(s)、I′fL1(s)、I′fL2(s)、I′fR1(s)、I′fR2(s)、I′fM1(s)、I′fM2(s)、I′fK1(s)、I′fK2(s)、I′M1(s)、I′M2(s)、I′K1(s)、I′K2(s)为求解过程中的18个未知数。方程(12)～(17)为矩阵方程，拆分后结合式(10)、式(11)、式(18)～(21)共为18个方程联立求解18个未知数。
通过上述计算方法，能够快速、准确地定位单回线路故障或双回线路故障的故障点距接地极线路首段距离lf。
作为本发明的一种优选实施方案，保护方法还包括步骤6，所述步骤6具体包括：当接地极线路发生故障后，继电保护装置向监控装置发出故障告警信号，同时输出故障点位置的计算结果。通过上述设置，不仅能够向监控装置发出故障告警信号，同时还能发送故障点计算结果，便于快速定位，提高故障处理效率。
本发明还提供了应用上述保护方法的特高压直流系统接地极线路保护装置，该装置包括：
高频信号发生器，所述高频信号发生器安装在接地极线路的首端，用于在接地极线路首端注入至少两种高频信号，且各高频信号的频率不同；
阻波器，所述阻波器安装在接地极线路的首端和末端，阻波器用于阻止高频信号侵入直流系统；
采集单元，所述采集单元用于在接地极线路中采集各高频信号下的电气量数据；
处理器，所述处理器基于采集的电气量数据判断接地极线路是否发生故障，判断故障为单回线故障或是双回线故障，并基于判断结果和采集数据，计算故障点位置。
进一步地，还包括继电保护装置，当接地极线路发生故障后，所述继电保护装置向监控装置发出故障告警信号，同时输出故障点位置的计算结果。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明通过向接地极线路同时注入两种频率的高频信号，求解不同频率下的线路参数判断接地极线路是否发生故障，解决了现有接地极线路保护方法可靠性不足的问题；
2、本发明能够实现单回线故障、双回线故障情况下的故障定位，大幅地提高了故障处理效率，提高电力系统的自动化程度；
3、本发明针对接地极线路单回线故障和双回线故障，分别提出不同的联立方程组，通过采集的电气量数据，快速、准确地定位单回线路故障或双回线路故障的故障点距接地极线路首段距离lf。
4、本发明继电保护装置向监控装置发出故障告警信号，同时输出故障点位置的计算结果，不仅能够向监控装置发出故障告警信号，同时还能发送故障点计算结果，便于快速定位，提高故障处理效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为特高压直流系统接地极示意图；
图2是接地极线路双回线故障后等效电路示意图；
图3是接地极线路单回线故障后等效电路示意图；
图4是接地极线路保护整体逻辑流程图；
图5是接地极线路双回线金属性短路故障后的13.95kHz测量信号的仿真结果图；
图6是接地极线路双回线带100欧姆过渡电阻短路故障后的13.95kHz测量信号的仿真结果图；
图7是接地极线路单回线金属性短路故障后的13.95kHz测量信号的仿真结果图；
图8是接地极线路单回线带100欧姆过渡电阻短路故障后的13.95kHz测量信号的仿真结果图；
图9是接地极线路双回线金属性短路故障后的10kHz测量信号的仿真结果图；
图10是接地极线路双回线带100欧姆过渡电阻短路故障后的10kHz测量信号的仿真结果图；
图11是接地极线路单回线金属性短路故障后的10kHz测量信号的仿真结果图；
图12是接地极线路单回线带100欧姆过渡电阻短路故障后的10kHz测量信号的仿真结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
一种特高压直流系统接地极线路保护方法，包括以下步骤：
步骤1：在接地极线路首端注入至少两种高频信号，各高频信号的频率不同；
基于高频电流注入的接地极线路保护如图1所示，特高压直流系统采用同塔双回的方式架设，双回线路在首尾两端互联。在换流站内通过高频信号发生器向接地极线路注入至少两种高频正弦电流信号，且该至少两种高频信号的频率彼此不同。同时，为提高故障监测的可靠性并防止高频电流注入换流站，在接地极线路首端和末端装设带阻波器。
步骤2：在接地极线路中采集各高频信号下的电气量数据；
如图4所示，通过采样及滤波算法，采集的电气量数据包括各高频信号下的电压和电流。
步骤3：基于步骤2中采集的电气量数据判断接地极线路是否发生故障；
利用步骤2中采集的各高频信号下的电压突变量作为接地极线路保护启动判据，当各高频信号下的电压的突变量均大于正常运行时的最大变化量，则判定接地极线路发生故障。
步骤4：若接地极线路故障，判断故障为单回线故障或是双回线故障；
采用发明人在专利CN109217269A中公开的单回线故障和双回线故障的区分方法，判断故障为单回线故障或是双回线故障。
步骤5：基于步骤2中采集的电气量数据和步骤4的判断结果，定位故障点位置。如图4所示，判断单回线故障或是双回线故障，根据判断结果，求解故障位置。
在部分实施例中，还包括步骤6，所述步骤6具体包括：当接地极线路发生故障后，继电保护装置向监控装置发出故障告警信号，同时输出故障点位置的计算结果。
本技术方案向接地极线路同时注入两种频率的高频信号，通过求解不同频率下的线路参数判断接地极线路是否发生故障，并确定故障发生的位置，不仅解决了现有接地极线路保护方法可靠性不足的问题，同时能够实现单回线故障、双回线故障情况下的故障定位，大幅地提高了故障处理效率，提高电力系统的自动化程度。
实施例2：
在实施例1的基础上，包括以下步骤：
步骤1：向接地极线路首端注入第一高频信号和第二高频信号，其中第一高频信号的频率为f1，第二高频信号的频率为f2，根据实际工程应用，f1＝13.95kHz，f2＝10kHz；并在接地极线路首端和末端装设带阻波器，其阻抗频带为9kHz～15kHz；
步骤2：通过采样及滤波算法，得到的电气量数据包括第一高频信号的频率f1下采集的电压uin1和电流iin1，以及第二高频信号的频率f2下采集的电压uin2和电流iin2。
步骤3：利用第一高频信号的频率f1下的电压突变量Δuin1，以及第二高频信号的频率f2下的电压突变量Δuin2作为保护启动判据，若：
(Δuin1＞threshold1)∩(Δuin2＞threshold2)
成立，则刻判定接地极线路发生故障，其中threshold1和threshold2分别为两个高频测量电压的门槛值，其整定方法为躲过正常运行的最大变化值。
步骤4：采用发明人在专利CN109217269A中公开的单回线故障和双回线故障的区分方法，判断故障为单回线故障或双回线故障。
步骤5：根据步骤4中对单回线故障、双回线故障的判断结果，进行故障点位置定位计算。当判断结果为接地极双回线路故障时，如图2所示，故障点距接地极线路首端距离lf可通过式(1)～(10)联立求解得到，进而可确定故障点位置：
其中，j表示虚数；Uin1(s)为双回线故障时测量装置得到的第一高频信号测量电压，Iin1(s)为双回线故障时测量装置得到的第一高频信号测量电流，Uin2(s)为双回线故障时测量装置得到的第二高频信号测量电压，Iin2(s)为双回线故障时测量装置得到的第二高频信号测量电流；Rf为过渡电阻值，Uf1(s)为频率f1下的故障点电压，IfL1(s)为频率f1下的故障点左侧接地极线路电流，IfR1(s)为频率f1下的故障点右侧接地极线路电流，Uk1(s)为频率f1下的接地极线路末端电压，Ik1(s)为频率f1下的接地极线路末端电流，Uf2(s)为频率f2下的故障点电压，IfL2(s)为频率f2下的故障点左侧接地极线路电流，IfR2(s)为频率f2下的故障点右侧接地极线路电流，Uk2(s)为频率f2下的接地极线路末端电压，Ik2(s)为频率f2下的接地极线路末端电流；Zc为接地极线路波阻抗，L1为接地极线路单位长度的电感，C1为接地极线路单位长度的电容，ω1为第一高频信号的角速度，ω2为第二高频信号的角速度，l为线路总长。
当判断结果为接地极单回线路故障时，如图3所示，故障点距接地极线路首端距离lf可通过式(11)～(25)联立求解得到，进而可确定故障点位置：
I′in1(s)＝I′fM1(s)+I′M1(s) (11)
I′in2(s)＝I′fM2(s)+I′M2(s) (12)
其中，j表示虚数；U′in1(s)为单回线故障时测量装置得到的第一高频信号测量电压，I′in1(s)为单回线故障时测量装置得到的第一高频信号测量电流，U′in2(s)为单回线故障时测量装置得到的第二高频信号测量电压，I′in2(s)为单回线故障时测量装置得到的第二高频信号测量电流，Rf为过渡电阻值，U′f1(s)为频率f1下的故障点电压，U′K1(s)为频率f1下的接地极线路末端电压，I′fL1(s)为频率f1下的故障线路故障点左侧电流，I′fR1(s)为频率f1下的故障线路故障点右侧电流，I′fM1(s)为频率f1下的故障线路首端电流，I′fK1(s)为频率f1下的故障线路末端电流，I′M1(s)为频率f1下的非故障线路首端电流，I′K1(s)为频率f1下的非故障线路末端电流；U′f2(s)为故障点电压，U′K2(s)为接地极线路末端电压，I′fL2(s)为故障线路故障点左侧电流，I′fR2(s)为故障线路故障点右侧电流，I′fM2(s)为故障线路首端电流，I′fK2(s)为故障线路末端电流，I′M2(s)为非故障线路首端电流，I′K2(s)为非故障线路末端电流；Zc为接地极线路波阻抗，L1为接地极线路单位长度的电感，C1为接地极线路单位长度的电容，ω1为第一高频信号的角速度，ω2为第二高频信号的角速度，l为线路总长。
本技术方案针对接地极线路单回线故障和双回线故障，分别提出不同的联立方程组，通过采集的电气量数据，快速、准确地定位单回线路故障或双回线路故障的故障点距接地极线路首段距离lf。
实施例3：
在上述实施例的基础上，提供一种特高压直流系统接地极线路保护装置以实现上述接地极线路保护方法，该装置包括：
高频信号发生器，所述高频信号发生器安装在接地极线路的首端，用于在接地极线路首端注入至少两种高频信号，且各高频信号的频率不同；
阻波器，所述阻波器安装在接地极线路的首端和末端，阻波器用于阻止高频信号侵入直流系统；
采集单元，所述采集单元用于在接地极线路中采集各高频信号下的电气量数据；
处理器，所述处理器基于采集的电气量数据判断接地极线路是否发生故障，判断故障为单回线故障或是双回线故障，并基于判断结果和采集数据，计算故障点位置。
在部分实施例中，还包括继电保护装置，当接地极线路发生故障后，所述继电保护装置向监控装置发出故障告警信号，同时输出故障点位置的计算结果。
实施例4：
为了验证上述特高压直流系统接地极线路保护方法，进行以下算例验证：
以图1所示的典型接地极线路模型为例，线路参数如表1所示，第一高频信号和第二高频信号的参数如表2所示。
表1：
表2：
频率 13.95kHz 10kHz
电流 1.5A 1.5A
以接地极线路中点故障为例，对双回金属性短路、双回带过渡电阻短路、单回金属性短路、单回带过渡电阻短路这四种典型的故障工况进行仿真，仿真结果如图5至图12所示。其中，图5至图8分别为四种典型故障后的13.95kHz测量信号变化情况，图9至图12分别为四种典型故障后的10kHz测量信号变化情况。
计算结果如表3所示：
表3：
故障类型 故障定位结果 定位是否准确
双回金属性短路 中点 准确
双回带过渡电阻短路 中点 准确
单回金属性短路 中点 准确
单回带过渡电阻短路 中点 准确
由表3可以看出，四种典型故障工况下的仿真计算结果表明，本发明所提的基于双频注入的特高压直流接地极线路保护方法能够准确、可靠地确定故障位置。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种特高压直流系统接地极线路保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在接地极线路首端注入至少两种高频信号，各高频信号的频率不同；
步骤2：在接地极线路中采集各高频信号下的电气量数据；
步骤3：基于步骤2中采集的电气量数据判断接地极线路是否发生故障；
步骤4：若接地极线路故障，判断故障为单回线故障或是双回线故障；
步骤5：基于步骤2中采集的电气量数据和步骤4的判断结果，定位故障点位置。
2.根据权利要求1所述的一种特高压直流系统接地极线路保护方法，其特征在于，步骤2中采集的电气量数据包括各高频信号下的电压和电流。
3.根据权利要求2所述的一种特高压直流系统接地极线路保护方法，其特征在于，步骤3中，利用步骤2中采集的各高频信号下的电压突变量作为接地极线路保护启动判据，当各高频信号下的电压的突变量均大于正常运行时的最大变化量，则判定接地极线路发生故障。
4.根据权利要求2或3所述的一种特高压直流系统接地极线路保护方法，其特征在于，步骤1中，在接地极线路首端注入第一高频信号和第二高频信号，所述第一高频信号的频率为f1，第二高频信号的频率为f2；步骤2中采集的电气量数据包括频率f1下采集的电压uin1和电流iin1，以及频率f2下采集的电压uin2和电流iin2。
5.根据权利要求4所述的一种特高压直流系统接地极线路保护方法，其特征在于，步骤5中，若为接地极双回线路故障，故障点距接地极线路首端距离lf可通过式(1)～(10)联立求解得到，进而可确定故障点位置：
其中，j表示虚数；Uin1(s)为双回线故障时测量装置得到的第一高频信号测量电压，Iin1(s)为双回线故障时测量装置得到的第一高频信号测量电流，Uin2(s)为双回线故障时测量装置得到的第二高频信号测量电压，Iin2(s)为双回线故障时测量装置得到的第二高频信号测量电流，Uin1(s)、Iin1(s)、Uin2(s)、Iin2(s)为对uin1、iin1、uin2和iin2进行拉式变换后的电气量数据；Rf为过渡电阻值，Uf1(s)为频率f1下的故障点电压，IfL1(s)为频率f1下的故障点左侧接地极线路电流，IfR1(s)为频率f1下的故障点右侧接地极线路电流，Uk1(s)为频率f1下的接地极线路末端电压，Ik1(s)为频率f1下的接地极线路末端电流，Uf2(s)为频率f2下的故障点电压，IfL2(s)为频率f2下的故障点左侧接地极线路电流，IfR2(s)为频率f2下的故障点右侧接地极线路电流，Uk2(s)为频率f2下的接地极线路末端电压，Ik2(s)为频率f2下的接地极线路末端电流；Zc为接地极线路波阻抗，L1为接地极线路单位长度的电感，C1为接地极线路单位长度的电容，ω1为第一高频信号的角速度，ω2为第二高频信号的角速度，l为线路总长。
6.根据权利要求4所述的一种特高压直流系统接地极线路保护方法，其特征在于，步骤5中，若为接地极单回线路故障，故障点距接地极线路首端距离lf可通过式(11)～(25)联立求解得到，进而可确定故障点位置：
I′in1(s)＝I′fM1(s)+I′M1(s) (11)
I′in2(s)＝I′fM2(s)+I′M2(s) (12)
其中，j表示虚数；U′in1(s)为单回线故障时测量装置得到的第一高频信号测量电压，I′in1(s)为单回线故障时测量装置得到的第一高频信号测量电流，U′in2(s)为单回线故障时测量装置得到的第二高频信号测量电压，I′in2(s)为单回线故障时测量装置得到的第二高频信号测量电流，U′in1(s)、I′in1(s)、U′in2(s)、I′in2(s)为对uin1、iin1、uin2和iin2进行拉式变换后的电气量数据；Rf为过渡电阻值，U′f1(s)为频率f1下的故障点电压，U′K1(s)为频率f1下的接地极线路末端电压，I′fL1(s)为频率f1下的故障线路故障点左侧电流，I′fR1(s)为频率f1下的故障线路故障点右侧电流，I′fM1(s)为频率f1下的故障线路首端电流，I′fK1(s)为频率f1下的故障线路末端电流，I′M1(s)为频率f1下的非故障线路首端电流，I′K1(s)为频率f1下的非故障线路末端电流；U′f2(s)为故障点电压，U′K2(s)为接地极线路末端电压，I′fL2(s)为故障线路故障点左侧电流，I′fR2(s)为故障线路故障点右侧电流，I′fM2(s)为故障线路首端电流，I′fK2(s)为故障线路末端电流，I′M2(s)为非故障线路首端电流，I′K2(s)为非故障线路末端电流；Zc为接地极线路波阻抗，L1为接地极线路单位长度的电感，C1为接地极线路单位长度的电容，ω1为第一高频信号的角速度，ω2为第二高频信号的角速度，l为线路总长。
7.根据权利要求4所述的一种特高压直流系统接地极线路保护方法，其特征在于，所述第一高频信号的频率f1为13.95kHz，第二频率信号的频率f2为10kHz。
8.根据权利要求1所述的一种特高压直流系统接地极线路保护方法，其特征在于，还包括步骤6，所述步骤6具体包括：当接地极线路发生故障后，继电保护装置向监控装置发出故障告警信号，同时输出故障点位置的计算结果。
9.一种特高压直流系统接地极线路保护装置，其特征在于，包括：
高频信号发生器，所述高频信号发生器安装在接地极线路的首端，用于在接地极线路首端注入至少两种高频信号，且各高频信号的频率不同；
阻波器，所述阻波器安装在接地极线路的首端和末端，阻波器用于阻止高频信号侵入直流系统；
采集单元，所述采集单元用于在接地极线路中采集各高频信号下的电气量数据；
处理器，所述处理器基于采集的电气量数据判断接地极线路是否发生故障，判断故障为单回线故障或是双回线故障，并基于判断结果和采集数据，计算故障点位置。
10.根据权利要求9所述的一种特高压直流系统接地极线路保护装置，其特征在于，还包括继电保护装置，当接地极线路发生故障后，所述继电保护装置向监控装置发出故障告警信号，同时输出故障点位置的计算结果。
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