CN111952941B - 一种直流电网自适应纵联保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种直流电网自适应纵联保护方法。包括：步骤S1、每一条直流线路的两端配置暂态电压与全电流故障判别元件；步骤S2、当直流线路发生故障后，依据换流器是否在时间窗内闭锁，如果是，执行步骤S3；否则，执行步骤S4；步骤S3、线路本端的故障判别元件检测到换流器闭锁，利用该侧的全电流电气量与设定的门槛值进行比较确定线路的故障方向；步骤S4、通过马拉算法计算出时间窗内电流电抗器两侧暂态电压的高频分量之差，将暂态电压的高频分量之差与设定的门槛值进行比较确定线路的故障方向。本发明利用暂态量保护的快速性，同时又能利用全电气量避免换流器闭锁带来非线性的影响，实现直流线路保护。

Description

一种直流电网自适应纵联保护方法
技术领域
本发明涉及直流电网保护技术领域，尤其涉及一种直流电网自适应纵联保护方法。
背景技术
随着柔性直流技术的广泛应用，与分布式能源的大量接入，使得多端柔性直流电网得到迅猛的发展。其对有功无功量独立的控制，较大的能量传输能力，以及对分布式能源接入的灵活性受到了人们广泛的关注与深入的研究。但是，架空输电线路往往故障率高，且直流电网系统阻尼小，故障后多个电源向故障点馈流，几毫秒内故障电流将攀升到较大数值，对整个直流电网的安全性造成较大的威胁。因此，快速可靠的线路保护方法是保障柔性直流电网安全稳定运行的关键技术之一。
如今柔性直流电网中的换流器以半桥子模块为基本单元，多采用最近电平逼近调制技术，具备有功和无功解耦控制、传输容量大、无需滤波和无功补偿设备和可向孤岛供电等优点。它为可再生能源的集中规模化开发和大容量远距离输送、提升电网运行的灵活性和可靠性提供了有效的解决方案，在世界范围内正保持高速发展的趋势。柔性直流系统阻抗很小，直流侧发生故障时，故障电流通常在几毫秒内攀升至额定电流的数十倍，为保障换流设备的安全，子模块往往会通过闭锁控制来降低故障电流对电力电子设备的威胁。换流器闭锁带来的非线性又成为保护中的干扰成分，需采用有效的保护方法保障故障区间的有效识别，使得系统能快速隔离故障恢复正常运行，因此，柔性直流电网的保护方法是电网发展的关键技术。
目前，现有技术中的用于直流电网线路保护的方案大致可分为基于边界暂态量的双端保护方法、基于行波的双端保护方法与电流差动保护方法。其中基于边界暂态量的双端保护方法能够快速可靠地识别故障区间，但是
需要提前分析得到需要提取的特征量的高频区间，并且需要利用一定的复杂算法实现，易受到换流器闭锁等非线性因素的影响。基于行波的双端保护方法需要提取故障后的故障行波分量，由于行波以接近光速在线路上传播，所以能较快的识别故障，但是线路传播的衰减效应，过渡电阻大小以及雷击等噪声干扰会对其可靠性造成一定影响。电流差动保护方法原理简单可靠，但是会受到线路分布电容的影响，且双端需要严格的数据同步，在快速性上不如基于边界暂态量的双端保护方法与基于行波的双端保护方法。
随着直流电网规模的不断扩大，上述现有技术中的保护方法存在受闭锁非线性，过渡电阻，分布电容与噪声干扰等因素影响的问题，因此亟需提出一种在直流电网中快速可靠的保护方法。
发明内容
本发明的实施例提供了一种直流电网自适应纵联保护方法，以克服现有技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种直流电网自适应纵联保护方法，包括：
步骤S1、在柔性直流电网的每一条直流线路的两端配置暂态电压与全电流故障判别元件；
步骤S2、当直流线路发生故障后，判断换流器是否在暂态电压时间窗内发生闭锁，如果是，执行步骤S3；否则，执行步骤S4
步骤S3、将换流器闭锁信号传递到线路本端的故障判别元件处，将线路本端的故障判别元件处侧的全电流电气量与设定的门槛值进行比较，根据比较结果确定线路的故障方向；
步骤S4、通过马拉算法计算出暂态电压时间窗内电流电抗器两侧暂态电压的高频分量之差，将暂态电压的高频分量之差与设定的门槛值进行比较，根据比较结果确定线路的故障方向。
优选地，所述的步骤S2中的当直流线路发生故障后，判断换流器是否在暂态电压时间窗内发生闭锁，具体包括：
通过du/dt电压变化率判据检测到线路故障发生后，当满足条件故障点与换流站之间距离小于一定的数值，并且过渡电阻的阻值小于一定的数值时，换流器在暂态电压时间窗内发生闭锁；否则，换流器在暂态电压时间窗内不发生闭锁。
优选地，所述的步骤S3中的将换流器闭锁信号传递到线路本端的故障判别元件处，将线路本端的故障判别元件处侧的全电流电气量与设定的门槛值进行比较，根据比较结果确定线路的故障方向，具体包括：
将换流器闭锁信号传递到闭锁端的故障判别元件处；
本端的故障判别元件收到换流器闭锁信号后，停止本端的暂态电压电气量处理过程，转而对本端的全电流电气量iM进行判别，当满足条件iM＞k1In时，判断线路发生正向故障，本端的故障判别元件向对端发送携带正向故障信息的允许信号；否则，判断线路发生反向故障，本端的电流测量元件向对端发送携带反向故障信息的闭锁信号；
对端由于没有收到换流器闭锁信号，依旧首先通过暂态电压判别故障方向，当计算出该端的方向系数满足条件DM＞Dset+时，判断线路发生正向故障
其中，In是对应保护线路的额定电流值，k1是全电流相应的正向门槛系数，Dset+为暂态电压正向门槛值。
当本端和对端的故障判别元件都接收到携带正向故障信息的允许信号，则确定线路发生了内部故障，跳开各端断路器，完成故障线路隔离；当本端或对端的故障判别元件，识别到为反向区外故障时，则该端自我闭锁并向对端发送闭锁信号，确定为区外故障，保护复位，该线路的断路器不动作。
优选地，所述的步骤S4中的通过马拉算法计算出暂态电压时间窗内电流电抗器两侧暂态电压的高频分量之差，将暂态电压的高频分量之差与设定的门槛值进行比较，根据比较结果确定线路的故障方向，具体包括：
本端的故障判别元件通过马拉算法提取本端的限流电抗器两侧2.5kHz-5kHz之间的暂态电压的高频分量
Figure BDA0002619291350000041
和
Figure BDA0002619291350000042
计算出本端的方向系数
Figure BDA0002619291350000043
当满足条件DM＞Dset+时，判断线路发生正向故障，本端的电压测量元件向对端发送携带正向故障信息的允许信号；否则，判断线路发生反向区外故障，本端的故障判别元件向对端发送携带反向故障信息的闭锁信号；
对端的故障判别元件通过马拉算法提取对端的限流电抗器两侧2.5kHz-5kHz之间的暂态电压的高频分量
Figure BDA0002619291350000044
和
Figure BDA0002619291350000045
计算出对端的方向系数
Figure BDA0002619291350000046
当满足条件DN＞Dset+时，判断线路发生正向故障，对端的电压测量元件向本端发送携带正向故障信息的允许信号；否则，判断线路发生反向区外故障，对端的电压测量元件向本端发送携带反向故障信息的闭锁信号；
j是数据窗中所得高频分量的数量，i是高频分量的阶数，Dset+为设定的门槛数值；
当本端和对端的故障判别元件都接收到携带正向故障信息的允许信号，则确定线路发生了区内故障，跳开各端断路器，完成故障线路隔离；当本端或对端的故障判别元件识别到反向故障或接收到携带反向故障信息的闭锁信号，则确定该线路发生了区外故障，保护复位，无需断路器动作。
优选地，所述的步骤43中的线路两端的故障判别元件采样频率为10kHz，窗长为2ms，所得高频分量的数量为10，阶数采用一阶，Dset+取值为50。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例充分利用暂态量保护的快速性，同时又能避免换流器闭锁带来非线性的影响，能稳定可靠的对线路进行保护。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种故障暂态过程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种故障后的频域叠加网络示意图；
图3为本发明实施例提供的一种各频率下暂态电压之差示意图；
图4为本发明实施例提供的一种故障电路等效图；
图5为本发明实施例提供的一种暂态电压与全电流波形示意图；
图6为本发明实施例提供的一种暂态电压与全电流波形示意图。
图7为本发明实施例提供的一种基于保控协同的自适应纵联保护逻辑图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例提出了一种基于保控协同的直流电网自适应纵联保护方法，该保护方法同时提取双端的暂态电压与全电流电气量，利用换流器闭锁信号将故障暂态过程分为线性与非线性阶段，在保证可靠性的前提之下，保护出口方式自适应变化，同时达到速动性的提升。相比于传统的单一暂态量保护方法，不会受到换流器闭锁带来的非线性影响，同时又解决了弱端全电流无法过门槛的问题，在不同的故障距离与过渡电阻条件下又能保证以最快的方式触发保护。该保护方法利用换流器原有的闭锁事件作为控制依据，无需加入额外配置，双端也对时钟同步无要求。
本发明可以在排除换流器闭锁带来非线性的干扰下，有效且快速地识别出故障区间。在柔性直流电网的每一条直流线路的两端各安装一个故障判别元件，其端口的电流与限流电抗器两侧的电压实时录波并连接到故障判别元件中。通过马拉算法得到细节系数构造差值的方向判据、暂态电压与全电流在换流器闭锁与故障后弱端电流不过门槛的情况在可靠性与速动性上互补为本发明的创新提出。
在换流器闭锁下的场景下，
步骤1：通过du/dt电压变化率判据可快速检测到线路故障发生后，启动保护。
线路发生故障之后，线路出口的电压迅速跌落，与正常运行时的电压有着显著的区别。为了确保判据能在故障发生瞬间启动，采用电压变化率作为辨识方法启动判据，表达式为|du/dt|>△set，其中u为端口所测电压，△set启动判据整定阈值。△set应该大于正常运行波动下的最大电压变化率，为了保证其留有足够的灵敏性，即当电压变化率大于40(pu)/s时进行整定，据此，启动判据阈值为20MV/s。
步骤2：如若故障点与换流站之间距离小于设定的数值，并且过渡电阻的阻值小于设定的数值时，换流器在暂态电压时间窗内发生闭锁。暂态电压信号处理需要一定的时间窗长，若过短则不具备可靠性。
故障距离与过渡电阻是由现场发生接地短路故障的实际情况决定的，并无设定值，而其数值范围在线路长度，和零到几百欧之间，在故障距离越近，过渡电阻越小的情况下换流器越快越容易闭锁。例如，在线路出口处发生双极短路故障时(距离为0，过渡电阻为0)，此时闭锁时间约为1s，不满足暂态量保护所要求的时间窗。
步骤3：将换流器闭锁信号传递到本端的故障判别元件处。换流站与本端故障判别元件很近，无需考虑通信延时。
步骤4：本端的故障判别元件收到闭锁信号后，停止本端的暂态电压电气量处理过程，转而利用本端的全电流电气量。将本端的全电流电气量与设定的门槛值进行比较，当本端的全电流电气量大于设定的门槛值，则判断线路发生正向故障，并向对端发送允许信号；当本端的全电流电气量不大于设定的门槛值，则判断线路发生区外故障，向对端发送闭锁信号。
步骤5：当线路本端和对端的故障判别元件识别为正向故障，并收到对端允许信号后，跳开各端断路器，完成故障线路隔离。
当本端和对端的故障判别元件都接收到携带正向故障信息的允许信号，则确定线路发生了内部故障，跳开各端断路器，完成故障线路隔离；当本端或对端的故障判别元件，识别到为反向区外故障时，则该端自我闭锁并向对端发送闭锁信号，确定为区外故障，保护复位，该线路的断路器不动作。
暂态量保护则是建立在线性之上，闭锁之后回路发生非线性变化则使其误判的可能，故采用全电流量进行故障区间判定。
在换流器不发生闭锁和全电流弱端不过阈值门槛的场景下，
步骤1：通过du/dt电压变化率判据可快速检测到故障发生后，启动保护。
步骤2：此时故障点距离换流站较远或过渡电阻较大，换流器在暂态电压时间窗内未发生闭锁。
步骤3：由于未收到换流器闭锁信号，线路两端的故障判别元件，通过马拉算法计算时间窗内暂态电压的细节系数判断故障方向，并向对端发送携带故障方向信息的信号。
步骤4：当线路本端和对端的故障判别元件都识别为正向故障，并收到对端允许信号后，跳开各端断路器，完成故障线路隔离。
当本端和对端的故障判别元件都接收到携带正向故障信息的允许信号，则确定线路发生了区内故障，跳开各端断路器，完成故障线路隔离；当本端或对端的故障判别元件识别到反向故障或接收到携带反向故障信息的闭锁信号，则确定该线路发生了区外故障，保护复位，无需断路器动作。
本发明中的柔性直流电网故障后的暂态过程划分如图1所示，当故障发生之后的初始阶段为线性阶段。在柔性直流电网中，限流电抗器配置在每条线路的两侧作为天然的边界，当故障点的暂态行波经过线路传播到线路两侧时，能对其高频量产生阻挡的作用，以此作为保护依据。当发生内部故障时，内部故障频域等效电路如图2(a)与2(b)所示，根据叠加定理可知，故障网络可分为故障前网络与故障后网络的叠加。此时故障点的电压将瞬间跌落到零，而叠加网络中故障点的电压源与额定电压大小相同，极性相反，且包含全频段的故障信息。
可以推导得出内部故障与外部故障限流电抗器两侧电压之差，以M端为例，表达为公式(1)与公式(2)：
Figure BDA0002619291350000101
Figure BDA0002619291350000102
其中，UF是故障点处的线模暂态电压，γ1是线模传播系数，x是故障传播的距离，Z0是地波波阻抗，Z1和Z2是本线路与相邻线路的波阻抗，L是线路两侧限流电抗器的电感值，RF是故障点过渡电阻值，UM,L和UM,B是限流电抗器两侧的暂态电压值。在图2中，ZM与ZN代表虚线方框中换流器与相邻线路的等效值。就公式(1)(2)而言，限流电抗器L，过渡电阻RF，故障暂态电压UF都是可以直接获得的，而线模与地模波阻抗Z0和Z1，以及传播函数
Figure BDA0002619291350000103
都是频变参数，因此利用PSCAD/EMTDC软件中的线性常数程序，通过拟合的方式得到其近似值。如图3所示，选取特定的高频区间为2.5kHz-5kHz暂态电压信号进行采样，可通过极性判定故障发生的区间。
在故障发生之后的暂态过程可分为子模块电容放电阶段和闭锁后阶段。子模块放电阶段如图4(a)所示，此时电路可等效为一个RLC二阶震荡电路，等效电容电压满足如下公式(3)：
Figure BDA0002619291350000104
初始电压和电流是直流出口电压Udc和负荷电流I0，可得电压表达式为：
Figure BDA0002619291350000105
其中：
Figure BDA0002619291350000111
其中τ是放电时间常数，ω0是谐振角频率，ω是震荡角频率，
Figure BDA0002619291350000112
是初始角。通常情况下满足条件
Figure BDA0002619291350000113
因此欠阻尼电路中的电流可表达为：
Figure BDA0002619291350000114
从上的表达式可知故障后的放电阶段是一个震荡放电的过程，由于回路中存在电感的原因，震荡的周期长达几十毫秒，而换流器闭锁在初始的四分之一个周期内就会发生闭锁，因此在此阶段中故障电流会保持向故障点方向流入。
当换流器闭锁之后的阶段中，换流器会变成一个不控整流桥，由于二极管的单向导通性，交流电流会如图4(b)中的电流方向向故障点馈入故障电流。因此故障电流依然是从正极流向负极，保持上一个阶段的电流方向。因此故障后的电流方向可作为故障区间判别的依据。
本发明实施例提供的基于保控协同的自适应保护方法，能有效的识别区内或者区外故障。其中，以暂态电压的极性与全电流的方向为判据构建保护。
对于柔性直流电网而言，保护的选择性至关重要，即某条线路发生故障之后其两侧的断路器能准确开断该故障线路，以保障整个系统的稳定性。对于纵联保护方案而言，如若某端对故障区间识别错误，将区内故障识别为区外则会导致保护拒动，不能切除故障线路，导致系统长时间处于过流状态，电力电子设备受损；若将区外故障识别为区内故障，则将健康线路误切除，使得系统功率不能正常传输。所以，必须有效准确地识别区内区内故障才能保证整个系统的安全运行。
对暂态电压而言，通过马拉算法提取限流电抗器两侧2.5kHz-5kHz之间的暂态电压的高频分量做差计算，得到方向系数：在时间窗内对暂态电压进行高频分量的提取，得到相关的细节系数，细节系数没有本质的物理意义，但是其大小和其本身暂态量正比，故通过其来衡量。
Figure BDA0002619291350000121
Figure BDA0002619291350000122
其中dM,L,dM,B,dN,L,dN,B分别为双端测量暂态电压的细节系数，j是数据窗中所得细节系数的数量，i是细节系数的阶数。在本发明中，采样频率为10kHz，窗长为2ms，所得细节系数数量为10，阶数采用一阶即可满足保护需求。为了一定的可靠性，本发明中Dset+取值50.
对全电流而言，故障后故障电流将增大以特定方向馈入故障点，所以通过设置电流门槛值来判定故障方向：
Figure BDA0002619291350000131
其中iM和iN是双端电流测量值，IN是对应保护线路的额定电流值，k1是相应的门槛系数。在保障保护速动性的同时，也考虑保护的可靠性，所以在本发明中门槛系数取值1.2。
根据被动式保控协同的自适应保护原理及整定方案来进行相应的保护配置。本发明方案的被动式保控协同的自适应保护方法大致可分为两种：分别是换流器闭锁下的保护模式、全电流弱端不过阈值门槛的保护模式。
(1)换流器闭锁下的保护模式
当金属性接地故障发生在M端线路出口处时，两侧的暂态电压与全电流特性如图5所示。从M侧的暂态电压波形可知，在时间窗内由于闭锁原因，暂态电压将产生畸变，使得计算所得方向系数出现错误，从而发生保护误动作，此时，闭锁信号将封锁暂态量保护出口，将由全电流量触发保护并发送允许信号给对端。从N侧的波形特性可知，此时暂态量保护与全电流量保护同时进行，而N端的暂态量保护在此情况中速动性优于全电流而率先保护出口。
(2)全电流弱端不能过阈值门槛的保护模式
当直流线路中点出现200欧姆单极短路接地故障时，此时的暂态电压和全电流特性如图6所示。由于故障点距离换流器较远，且存在一定大小的过渡电阻，此时双端换流器都不会在短时间内发生闭锁，但是，弱端系统N侧全电流不能过保护门槛。对于M侧而言，暂态电压与全电流保护同时进行，率先出口的暂态量保护是其出口的依据。对于N侧而言，由于全电流并不能过事先整定的门槛值，所以保护由暂态电压量触发。
双端保护的触发方式受到故障位置与过渡电阻大小的影响，一般而言，故障越靠近换流器，过渡电阻越小，越易受到换流器闭锁的影响，从而导致暂态量因非线性保护失效，但此时全电流的上升速度更快，过门槛能力更强，所以换流器闭锁信号的被动控制能有效地将两者自适应配合。当故障距离越远，过渡电阻越大，全电流量上升速度越慢，过门槛能力越弱，但此时闭锁时间较长，暂态量在时间窗内不会受到换流器闭锁带来的非线性影响，从而实现相互配合。当换流器不闭锁，全电流能过门槛的时候，可靠性能够保证的前提下，保护出口将由更快出口的保护量触发，提高了速动性。
综上所述，本发明实施例充分利用暂态量保护的快速性，同时又能避免换流器闭锁带来非线性的影响，其次能稳定可靠的对线路进行保护。
在换流器不发生闭锁和弱端系统全电流不能过门槛的情况下，在保护速动性上能相互配合，以先出口的保护判据作为保护动作的依据。
在过渡电阻较小，故障点距离换流器近，发生换流器闭锁的情况之下，全电流电气量能保证保护的可靠性；在过渡电阻较大时，弱端全电流无法过保护门槛的情况下，暂态电气量能保证保护动作的可靠性。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种直流电网自适应纵联保护方法，其特征在于，包括：
步骤S1、在柔性直流电网的每一条直流线路的两端配置暂态电压与全电流故障判别元件；
步骤S2、当直流线路发生故障后，判断换流器是否在暂态电压时间窗内发生闭锁，如果是，执行步骤S3；否则，执行步骤S4
步骤S3、将换流器闭锁信号传递到线路本端的故障判别元件处，将线路本端的故障判别元件处侧的全电流电气量与设定的门槛值进行比较，根据比较结果确定线路的故障方向；
步骤S4、通过马拉算法计算出暂态电压时间窗内电流电抗器两侧暂态电压的高频分量之差，将暂态电压的高频分量之差与设定的门槛值进行比较，根据比较结果确定线路的故障方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2中的当直流线路发生故障后，判断换流器是否在暂态电压时间窗内发生闭锁，具体包括：
通过du/dt电压变化率判据检测到线路故障发生后，当满足条件故障点与换流站之间距离小于一定的数值，并且过渡电阻的阻值小于一定的数值时，换流器在暂态电压时间窗内发生闭锁；否则，换流器在暂态电压时间窗内不发生闭锁。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述的步骤S3中的将换流器闭锁信号传递到线路本端的故障判别元件处，将线路本端的故障判别元件处侧的全电流电气量与设定的门槛值进行比较，根据比较结果确定线路的故障方向，具体包括：
将换流器闭锁信号传递到闭锁端的故障判别元件处；
本端的故障判别元件收到换流器闭锁信号后，停止本端的暂态电压电气量处理过程，转而对本端的全电流电气量iM进行判别，当满足条件iM＞k1In时，判断线路发生正向故障，本端的故障判别元件向对端发送携带正向故障信息的允许信号；否则，判断线路发生反向故障，本端的电流测量元件向对端发送携带反向故障信息的闭锁信号；
对端由于没有收到换流器闭锁信号，依旧首先通过暂态电压判别故障方向，当计算出该端的方向系数满足条件DM＞Dset+时，判断线路发生正向故障；
其中，In是对应保护线路的额定电流值，k1是全电流相应的正向门槛系数，Dset+为暂态电压正向门槛值；
当本端和对端的故障判别元件都接收到携带正向故障信息的允许信号，则确定线路发生了内部故障，跳开各端断路器，完成故障线路隔离；当本端或对端的故障判别元件，识别到为反向区外故障时，则该端自我闭锁并向对端发送闭锁信号，确定为区外故障，保护复位，该线路的断路器不动作。
4.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述的步骤S4中通过马拉算法计算出线路两端的暂态电压时间窗内暂态电压的高频分量，将线路两端的暂态电压的高频分量与设定的门槛值进行比较，根据比较结果确定线路的故障方向，具体包括：
本端的故障判别元件通过马拉算法提取本端的限流电抗器两侧2.5kHz-5kHz之间的暂态电压的高频分量
Figure FDA0003653955680000021
和
Figure FDA0003653955680000022
计算出本端的方向系数
Figure FDA0003653955680000023
当满足条件DM＞Dset+时，判断线路发生正向故障，本端的电压测量元件向对端发送携带正向故障信息的允许信号；否则，判断线路发生反向区外故障，本端的故障判别元件向对端发送携带反向故障信息的闭锁信号；
对端的故障判别元件通过马拉算法提取对端的限流电抗器两侧2.5kHz-5kHz之间的暂态电压的高频分量
Figure FDA0003653955680000031
和
Figure FDA0003653955680000032
计算出对端的方向系数
Figure FDA0003653955680000033
当满足条件DN＞Dset+时，判断线路发生正向故障，对端的电压测量元件向本端发送携带正向故障信息的允许信号；否则，判断线路发生反向区外故障，对端的电压测量元件向本端发送携带反向故障信息的闭锁信号；
j是数据窗中所得高频分量的数量，i是高频分量的阶数，Dset+为设定的门槛数值；
当本端和对端的故障判别元件都接收到携带正向故障信息的允许信号，则确定线路发生了区内故障，跳开各端断路器，完成故障线路隔离；当本端或对端的故障判别元件识别到反向故障或接收到携带反向故障信息的闭锁信号，则确定该线路发生了区外故障，保护复位，无需断路器动作。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤S4中的线路两端的故障判别元件采样频率为10kHz，窗长为2ms，所得高频分量的数量为10，阶数采用一阶，Dset+取值为50。
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