CN114629089A - 适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法，通过基于相模变换的初始故障行波和反向行波计算、小波变换模极大值和波形相似度计算判定区内外故障并确定故障极，实现故障极线路的保护可靠速动而健全极线路的保护可靠不动。本发明仅需利用直流线路的单端电压电流行波，具有高可靠性，在不同故障类型、不同故障电阻和不同故障距离下均能准确检测故障线路和故障极；高选择性，可准确判定现有保护无法识别的两极接地故障；故障检测时间满足要求。此外，该保护方法不依赖于高采样率，抗干扰性强，对限流电抗器的值、噪声水平和启动延迟不敏感，并且适用于不同运行模式，从而可进一步提高柔性直流输电系统的安全性和稳定性。

Description

适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法

技术领域

本发明涉及柔性直流输电系统直流输电线路故障的单端量行波波形相似度保护方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

水能、风能、太阳能等可再生清洁能源的广泛开发利用，是应对化石燃料危机、环境污染和气候变化的有效途径。然而，这些资源通常分布于偏远地区，只有通过远距离输电技术才能将这些绿色电力输送到负荷中心。因此，为了接收和消纳大规模可再生清洁能源，实现绿色电力的大容量远距离输送，柔性直流输电技术是一种可行的方案。此外，它具有能独立控制有功和无功功率、低线路损耗、可异步互连等显著优势。同时，柔性直流输电工程的成功建设，带来了巨大的经济效益和社会效益。因此，基于柔性直流输电系统安全稳定的研究可为已投运柔性直流工程的可靠经济运行提供理论支撑。

远距离输电通常采用架空输电线路，但是与电缆相比，会发生更多的直流线路故障。为减少直流故障造成的破坏性影响，应尽快将故障直流线路断电并通过直流断路器隔离，而健全直流线路应继续运行。但是，直流断路器的动作必须由保护系统控制。因此，柔性直流输电线路的保护方法是保障柔性直流输电系统安全稳定运行的重要措施。直流线路保护系统需准确识别并仅隔离故障线路和故障极，从而保证非故障线路和健全极仍能正常运行；同时，需要具备极高的可靠性、选择性、速动性和灵敏性。

现有的柔性直流输电线路保护方案基本上借鉴于传统高压直流输电系统的线路保护。行波保护和微分欠压保护构成其主保护，纵联保护作为其后备保护。但是，这些保护方案对线路故障后的发展缺乏理论分析，保护原理仅停留在电压电流突变量和微分层面。此外，在两极接地故障、较大故障电阻、较远故障距离、噪声信号干扰等情况下易拒动或易误动，保护方法的可靠性、选择性、速动性和灵敏性均有待提高。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法，包括如下步骤：

S1、保护系统实时采集并存储柔性直流输电线路两端正负极的电压和电流；

S2、根据直流线路两极的电压、电流，通过梯度电压算法检测该保护系统所在直流线路是否发生故障，若该保护判据成立，则启动保护；

S3、保护启动后，对正负极电压、电流采样值进行故障分量计算、相模变换并求取其初始故障行波和反向行波，得到0模初始故障电压、电流行波，1模初始故障电压、电流行波，0模、1模初始故障反向行波；

S4、对直流线路的1模初始故障电压行波进行小波变换模极大值计算，保护系统截取T_n长度的时间窗，根据得到的T_n长度的1模初始故障电压行波和参考电压行波的波形相似度判定是否发生区内故障；

S5、对直流线路的0模和1模初始故障反向行波进行小波变换模极大值计算，并截取T_n0和T_n1长度的时间窗，通过T_n0长度的0模和T_n1长度的1模初始故障反向行波的幅值累加值之比确定故障极；

S6、根据上述判定结果，该故障极的保护系统向故障极的直流断路器传递开断信号，确保故障极线路的直流断路器可靠速动而健全极线路的直流断路器可靠不动。

进一步的，所述保护系统分别设置于柔性直流输电线路两端，用于实时采集并存储电压和电流。

进一步的，所述S2中保护判据表示为：

式中，j＝p/n代表正极/负极；u_j(t-i)为j极线路在当前采样时刻t前的第i个采样时刻的电压；

为当前采样时刻t的梯度电压；Δ为启动单元阈值。

进一步的，所述S3中故障分量计算公示为：

式中，u_jf和i_jf分别是j极直流线路发生故障后的电压和电流行波；u_jN和i_jN分别是j极直流线路正常运行时的电压和电流行波；u_j和i_j分别是j极直流线路电压和电流行波的故障分量；

所述S3中相模变换计算公式为：

式中，u_p和u_n分别是正极和负极直流线路的初始故障电压行波，i_p和i_n分别是正极和负极直流线路的初始故障电流行波；u₀和u₁分别是以正极电压为基准的直流线路的0模和1模初始故障电压行波，i₀和i₁分别是以正极电流为基准的直流线路的0模和1模初始故障电流行波；

所述S3中反向行波计算公式为：

式中，u_r0和u_r1分别是直流线路的0模和1模初始故障反向行波；Z_c0和Z_c1分别代表直流线路的0模和1模波阻抗。

进一步的，所述S4中采用Mallat算法计算直流线路1模初始故障电压行波的小波变换模极大值，并根据小波变换模极大值对1模初始故障电压行波到达保护系统的时刻进行标定，确定时间窗长度；

所述确定时间窗长度的方式具体为：

当出现第一个小波变换模极大值时，将当前时刻的前一时刻机作为T_start，并判断当前时刻的下1毫秒内是否出现小波变换模极大值；

若下1毫秒内未出现小波变换模极大值，则所述时间窗为从T_start开始到持续1毫秒后结束；

若下1毫秒内在再次出现小波变换模极大值，将再次出现小波变换模极大值的时刻的前一时刻记为T_end，则所述时间窗长度为T_end-T_start；

所述S4中区内故障的判定依据为：

式中，u_R代表参考电压行波，u₁代表当直流故障发生时保护系统首端测得的1模初始故障电压行波采样值；u_R(i)和u₁(i)分别代表u_R和u₁的第i个值；n为采样值总数，等于时间窗长度T_n乘采样频率；c(u_R,u₁)是保护系统的分区单元实测值，其取值范围为[-1,1]；-1和1分别表示两个行波波形是完全正相关和负相关；0表示两个行波完全不同；

区内故障判定方法具体为：

若c(u_R,u₁)≤0，则未发生区内故障；

若c(u_R,u₁)>0，则发生区内故障。

进一步的，所述S5中故障极的判定依据为：

式中，k为保护系统的选极单元实测值；u_r0和u_r1分别代表当直流区内故障发生时，保护系统首端在所述时间窗内测得的0模和1模初始故障反向行波采样值；u_r0(i)和u_r1(i)分别代表u_r0和u_r1的第i个值；n₀和n₁分别代表u_r0和u_r1的采样值总数；n₀和n₁分别等于时间窗长度T_n0和T_n1乘采样频率；选极单元阈值为-1和1；

故障极判定方法具体为：

若k大于1，则判定为正极故障；

若k小于负1，则判定为负极故障；

若k大于等于负1且小于等于1，则判定为两极故障。

上述方案的有益效果是：本发明仅需利用直流线路单端的电压电流行波，不需要两端通信，同时具有高可靠性，在不同故障类型(正极接地、负极接地、极间短路、两极接地)、不同故障电阻(最高达500Ω)和不同故障距离(全线保护)下均能准确检测故障线路和故障极；高选择性，可以准确判定现有保护无法识别的两极接地(正极接地电阻不等于负极接地电阻)短路故障；高速动性，无通信延时、保护算法简单可靠、故障检测时间满足要求；高灵敏性，在直流线路末端故障(故障电阻500Ω)时，分区单元实测值最大，远超过阈值。此外，保护方法不依赖于严格的数据同步和高采样率(不超过100kHz)，抗干扰性强，对限流电抗器的值、噪声水平和启动延迟等因素不敏感，且适用于不同运行模式。综上所述，该保护方法具有良好的适应性，对作为柔性直流输电线路主保护的推广应用要求不高，可进一步提高柔性直流输电系统的安全性和稳定性，确保可再生清洁能源的广域互补和灵活消纳。

附图说明

图1为本发明的保护方法具体流程示意图。

图2为本发明实施例中的柔性直流输电系统结构示意图。

图3为本发明实施例中区内末端发生直流故障情况下的时间窗的确定方法示意图。

图4为本发明实施例中区内中间发生直流故障情况下的时间窗的确定方法示意图。

图5为本发明实施例中区外故障情况下保护系统PS₁₄测得的1模初始故障电压行波和参考电压行波。

图6为本发明实施例中区内故障情况下保护系统PS₁₄测得的1模初始故障电压行波和参考电压行波。

图7为本发明实施例中不同故障电阻和不同故障距离情况下保护系统PS₁₄计算得到的分区单元实测值c(u_R,u₁₄₁)。

图8(a)、图8(b)、图8(c)、图8(d)分别为本发明实施例中区内故障(故障距离为0％和正/负极故障电阻为0Ω/0Ω、故障距离为0％和正/负极故障电阻为0Ω/500Ω、故障距离为100％和正/负故障电阻为500Ω/500Ω、故障距离为100％和正/负故障电阻为500Ω/0Ω)四种情况下保护系统PS₁₄测得的0模和1模初始故障反向行波。

图9为本发明实施例中不同故障电阻和不同故障距离情况下保护系统PS₁₄计算得到的选极单元实测值k。

图10为本发明适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法总体流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

一种适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法，如图10所示，包括如下步骤：

S1、保护系统实时采集并存储柔性直流输电线路两端正负极的电压和电流；

本实施例中，如图2所示，为柔性直流输电系统结构示意图，对于线路14，直流保护系统(Protection system)PS₁₄和PS₄₁与直流断路器(Direct current circuit breaker)DB₁₄和DB₄₁相互配合，安装在该直流线路的两端、两极。该保护方法的保护区域为PS和DB所在直流线路，由该直流线路两端的限流电抗器(Current-limiting reactor)L₁₄和L₄₁界定，且间距为l₁₄。其余直流线路的保护配置与直流线路14的类似，不再赘述。

以直流线路14的保护系统PS₁₄(包括正极和负极保护系统，且分别安装在该线路的正极和负极)为例，f₁是该直流线路的区内故障，f₂、f₃、f₄、f₅、f₆、f₇、f₈、f₉、f₁₀、f₁₁、f₁₂均是该直流线路的区外故障。该保护方法的主要目的是区分区内故障f₁和区外故障，以及检测区内故障线路的故障极(正极或者负极或者两极)。本实施例的具体步骤如图1所示。

S2、根据直流线路两极的电压、电流，通过梯度电压算法检测该保护系统所在直流线路是否发生故障，若该保护判据成立，则启动保护；

以图2柔性直流输电系统为例，本实施例里，正极和负极保护系统PS₁₄分别实时采集并存储柔性直流线路14的正极和负极的电压和电流，通过梯度电压算法检测直流线路14是否发生故障，计算公式为：

式中，j＝p/n代表正极/负极；u_14j(t-i)为直流线路14的j极在当前采样时刻t前的第i个采样时刻的电压；

为直流线路14的j极在当前采样时刻t的梯度电压；Δ为启动单元阈值，一般取0.1kV。

若

的梯度电压绝对值大于启动单元阈值，则直流线路保护启动，并利用启动后的正负极电压电流采样值进一步识别故障线路和故障极。

S3、保护启动后，对正负极电压、电流采样值进行故障分量计算、相模变换并求取其初始故障行波和反向行波，得到0模初始故障电压、电流行波，1模初始故障电压、电流行波，0模、1模初始故障反向行波；

以图2柔性直流输电系统为例，保护启动后，保护系统PS₁₄对直流线路14的正负极电压电流采样值进行故障分量计算、相模变换并求取其初始故障行波和反向行波，可得到直流线路14的0模初始故障电压、电流行波(u₁₄₀、i₁₄₀)，1模初始故障电压、电流行波(u₁₄₁、i₁₄₁)以及0模、1模初始故障反向行波(u_r140、u_r141)。

故障分量计算公式为：

式中，u_14jf和i_14jf分别是直流线路14的j极发生故障f后的电压和电流行波；u_14jN和i_14jN分别是直流线路14的j极正常运行的电压和电流行波；u_14j和i_14j分别是直流线路14的j极电压和电流行波故障分量。

相模变换计算公式为：

式中，u_14p和u_14n分别是正极和负极直流线路14的初始故障电压行波，i_14p和i_14n分别是正极和负极直流线路14的初始故障电流行波；u₁₄₀和u₁₄₁分别是以正极电压为基准的0模和1模初始故障电压行波，i₁₄₀和i₁₄₁分别是以正极电流为基准的0模和1模初始故障电流行波。

反向行波计算公式为：

式中，u_r140和u_r141分别是直流线路14的0模和1模初始故障反向行波；Z_c0和Z_c1分别代表直流线路14的0模和1模波阻抗。

本实施例中采用Mallat算法计算直流线路14的1模初始故障电压行波(u₁₄₁)的小波变换模极大值(WTMM)，并根据WTMM对u₁₄₁到达保护系统PS₁₄的时刻进行标定，以此确定时间窗T_n的长度。

如图3和图4所示，当出现第一个绝对值大于时间窗阈值(一般取20)的WTMM(W_startu₁₄₁分别等于-181.6和-719.4)时，这说明u₁₄₁已到达直流线路14的首端保护系统PS₁₄，并将该时刻的前一时刻记作T_start。然而，时间窗的长度根据故障发生的位置不同而有所不同，具体而言分下述情况，

情况一：如图3所示，区内f₁处发生正极接地故障(故障距离为线路14的100％，即末端，故障电阻为500Ω)。在后续的1毫秒内未出现满足条件的WTMM，则时间窗为从T_start开始到持续1毫秒后结束，该情况下的时间窗长度T_n为1毫秒；

情况二：如图4所示，区内f₁处发生正极接地故障(故障距离为线路14的50％，即中间，故障电阻为0Ω)。在后续的1毫秒内再出现满足条件的WTMM(W_endu₁₄₁等于-63.7)，则将该时刻的前一时刻记作T_end，该情况下的T_n为T_end-T_start。

S4、对直流线路的1模初始故障电压行波进行小波变换模极大值计算，保护系统截取T_n长度的时间窗，根据得到的T_n长度的1模初始故障电压行波和参考电压行波的波形相似度判定是否发生区内故障；

以图2柔性直流输电系统为例，通过直流线路14的1模初始故障电压行波(u₁₄₁)和参考电压行波(u_R)的波形相似度判定是否发生了区内故障，计算公式为：

式中，u_R(i)和u₁₄₁(i)分别代表u_R和u₁₄₁的第i个值；n为采样值总数，等于时间窗长度T_n乘采样频率，本实施例中其为100kHz。c(u_R,u₁₄₁)是保护系统PS₁₄的分区单元实测值，可以反映u_R和u₁₄₁行波的波形相似度。若c(u_R,u₁₄₁)为0或负值，则说明未发生区内故障；若c(u_R,u₁₄₁)为正值，则说明发生了区内故障，则需要进一步判定故障极与健全极。

图5中展示了基准行波u_R和不同区外故障情况下u₁₄₁的波形。“u₁₄₁[f₆(PPG,0Ω)]”和“u₁₄₁[f₆(DPG,0Ω)]”分别代表正极接地(PPG)和两极接地(DPG)且故障电阻均为0Ω的直流故障发生在保护区外f₆时，保护系统PS₁₄分别测得的u₁₄₁。根据分区单元的保护判据，分区单元实测值分别为c(u_R,u₁₄₁[f₆(PPG,0Ω)])＝-0.5688，c(u_R,u₁₄₁[f₆(DPG,0Ω)])＝-0.5763。由此可见，c(u_R,u₁₄₁)均为负值，则说明未发生区内故障。此外，表1中给出了多种金属性区外故障情况下的测试结果，均不满足保护判据。表1中，“PPG、NPG、DPG、PP、O/TPG、SNT”分别代表正极接地故障、负极接地故障、两极接地故障、极间短路故障、交流单相/三相接地故障、保护未启动，即不满足启动单元的保护判据。

表1区外故障测试结果

图6中展示了基准行波u_R和不同区内两极接地故障情况下u₁₄₁的波形。“u₁₄₁[f₁(50％,0/500Ω)]”代表两极接地且正/负极故障电阻分别为0/500Ω的直流故障f₁发生在直流线路14的50％(故障距离)时，保护系统PS₁₄测得的u₁₄₁。其余图例的含义类似，不再赘述。如图6中的图例由左至右，c(u_R,u₁₄₁)依次分别为0.4523、0.8869、0.8887，全部满足判据，均判定为区内故障。

图7中展示了当区内f₁发生正极接地故障，在不同故障距离(0％至100％)和不同故障电阻(0Ω、100Ω、500Ω)情况下保护系统PS₁₄的分区单元实测值，全部大于0，均满足分区单元的保护判据，为区内故障。此外，c(u_R,u₁₄₁)随着故障距离的变小而有所减小，而对故障电阻不敏感，但都可以确定为区内故障。

S5、对直流线路的0模和1模初始故障反向行波进行小波变换模极大值计算，并截取T_n0和T_n1长度的时间窗，通过T_n0长度的0模和T_n1长度的1模初始故障反向行波的幅值累加值之比确定故障极；

保护系统PS₁₄判定发生区内故障后，根据(10)中得到的0模和1模初始故障反向行波(u_r140和u_r141)的幅值累加值之比确定故障极，计算公式为：

式中，u_r140(i)和u_r141(i)分别代表u_r140和u_r141的第i个值；n₀和n₁分别代表直流线路14的0模和1模初始故障反向行波采样值总数，截取T_n0长度的u_r140和T_n1长度的u_r141时间窗的方法可参考步骤S3中的截取方法，且n₀和n₁分别等于时间窗长度T_n0和T_n1乘采样频率；k是保护系统PS₁₄的选极单元实测值。若k大于1，则判定为正极故障；若k小于负1，则判定为负极故障；若k大于等于负1且小于等于1，则判定为两极故障，包括两极接地和极间短路故障。

图8中展示了不同区内两极接地故障情况下u_r140和u_r141的波形。在图8(a)中故障距离为线路14的0％，正极故障电阻为0Ω，负极故障电阻为0Ω；图8(b)中故障距离为0％，正极故障电阻为0Ω，负极故障电阻为500Ω；图8(c)中故障距离为100％，正极故障电阻为500Ω，负极故障电阻为500Ω；图8(d)中故障距离为100％，正极故障电阻为500Ω，负极故障电阻为0Ω的四种情况下，k分别为-0.0015、0.6670、-0.0025、-0.5148，全部大于等于负1且等于小于1，均判定为两极故障。

图9中展示了当区内f₁发生正极接地故障，在不同故障距离(0％至100％)和不同故障电阻(0Ω、100Ω、500Ω)情况下保护系统PS₁₄的选极单元实测值，全部大于1，均判定为正极故障。此外，k随着故障距离的变大而有所减小，对故障电阻不敏感，但都可以确定为正极故障。

S6、根据上述判定结果，该故障极的保护系统向故障极直流断路器传递开断信号，确保故障极线路的直流断路器可靠速动而健全极线路的直流断路器可靠不动。

以图2柔性直流输电系统为例，根据保护系统PS₁₄的判定结果，故障极保护系统PS₁₄向直流线路14的故障极直流断路器传递跳闸信号，健全极保护系统PS₁₄闭锁。

此外，表2至表6分别给出了在不同的区内外故障和不同的采样频率、限流电抗器的值、信号噪声水平、启动延迟步长和运行模式情况下，保护系统PS₁₄测量计算得到的分区单元和选极单元实测值。尽管随着上述条件中相关值的变化，c(u_R,u₁₄₁)和k的值也变化，但是，都可以准确检测故障线路和故障极。

因此，本发明提出的保护方法在不同故障类型、故障电阻和故障距离下均能准确检测故障线路和故障极；此外，该保护方法不依赖于高采样率和严格的数据同步，抗干扰性强，对限流电抗器的值、噪声水平和启动延迟等不敏感，且适用于不同运行模式，可为后续的故障清除提供可靠的动作依据，进一步提高柔性直流输电系统的安全性和稳定性，确保可再生清洁能源的广域互补和灵活消纳。

表2采样频率测试结果

表3限流电抗器测试结果

表4信号噪声测试结果

表5启动延时测试结果

表6运行模式测试结果

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、保护系统实时采集并存储柔性直流输电线路两端正负极的电压和电流；

S2、根据直流线路两极的电压、电流，通过梯度电压算法检测该保护系统所在直流线路是否发生故障，若该保护判据成立，则启动保护；

S3、保护启动后，对正负极电压、电流采样值进行故障分量计算、相模变换并求取其初始故障行波和反向行波，得到0模初始故障电压、电流行波，1模初始故障电压、电流行波，0模、1模初始故障反向行波；

S4、对直流线路的1模初始故障电压行波进行小波变换模极大值计算，保护系统截取T_n长度的时间窗，根据得到的T_n长度的1模初始故障电压行波和参考电压行波的波形相似度判定是否发生区内故障；

S5、对直流线路的0模和1模初始故障反向行波进行小波变换模极大值计算，并截取T_n0和T_n1长度的时间窗，通过T_n0长度的0模和T_n1长度的1模初始故障反向行波的幅值累加值之比确定故障极；

S6、根据上述判定结果，该故障极的保护系统向故障极的直流断路器传递开断信号，确保故障极线路的直流断路器可靠速动而健全极线路的直流断路器可靠不动。

2.根据权利要求1所述的适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法，其特征在于，所述保护系统分别设置于柔性直流输电线路两端，用于实时采集并存储电压和电流。

3.根据权利要求1所述的适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法，其特征在于，所述S2中保护判据表示为：

式中，j＝p/n代表正极/负极；u_j(t-i)为j极线路在当前采样时刻t前的第i个采样时刻的电压；

为当前采样时刻t的梯度电压；Δ为启动单元阈值。

4.根据权利要求1所述的适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法，其特征在于，所述S3中故障分量计算公示为：

式中，u_jf和i_jf分别是j极直流线路发生故障后的电压和电流行波；u_jN和i_jN分别是j极直流线路正常运行时的电压和电流行波；u_j和i_j分别是j极直流线路电压和电流行波的故障分量；

所述S3中相模变换计算公式为：

式中，u_p和u_n分别是正极和负极直流线路的初始故障电压行波，i_p和i_n分别是正极和负极直流线路的初始故障电流行波；u₀和u₁分别是以正极电压为基准的直流线路的0模和1模初始故障电压行波，i₀和i₁分别是以正极电流为基准的直流线路的0模和1模初始故障电流行波；

所述S3中反向行波计算公式为：

式中，u_r0和u_r1分别是直流线路的0模和1模初始故障反向行波；Z_c0和Z_c1分别代表直流线路的0模和1模波阻抗。

5.根据权利要求1所述的适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法，其特征在于，所述S4中采用Mallat算法计算直流线路1模初始故障电压行波的小波变换模极大值，并根据小波变换模极大值对1模初始故障电压行波到达保护系统的时刻进行标定，确定时间窗长度；

所述确定时间窗长度的方式具体为：

当出现第一个小波变换模极大值时，将当前时刻的前一时刻机作为T_start，并判断当前时刻的下1毫秒内是否出现小波变换模极大值；

若下1毫秒内未出现小波变换模极大值，则所述时间窗为从T_start开始到持续1毫秒后结束；

若下1毫秒内在再次出现小波变换模极大值，将再次出现小波变换模极大值的时刻的前一时刻记为T_end，则所述时间窗长度为T_end-T_start；

所述S4中区内故障的判定依据为：

式中，u_R代表参考电压行波，u₁代表当直流故障发生时保护系统首端测得的1模初始故障电压行波采样值；u_R(i)和u₁(i)分别代表u_R和u₁的第i个值；n为采样值总数，等于时间窗长度T_n乘采样频率；c(u_R,u₁)是保护系统的分区单元实测值，其取值范围为[-1,1]；-1和1分别表示两个行波波形是完全正相关和负相关；0表示两个行波完全不同；

区内故障判定方法具体为：

若c(u_R,u₁)≤0，则未发生区内故障；

若c(u_R,u₁)>0，则发生区内故障。

6.根据权利要求1所述的适用于柔性直流输电线路的单端量波形相似度保护方法，其特征在于，所述S5中故障极的判定依据为：

式中，k为保护系统的选极单元实测值；u_r0和u_r1分别代表当直流区内故障发生时，保护系统首端在所述时间窗内测得的0模和1模初始故障反向行波采样值；u_r0(i)和u_r1(i)分别代表u_r0和u_r1的第i个值；n₀和n₁分别代表u_r0和u_r1的采样值总数；n₀和n₁分别等于时间窗长度T_n0和T_n1乘采样频率；选极单元阈值为-1和1；

故障极判定方法具体为：

若k大于1，则判定为正极故障；

若k小于负1，则判定为负极故障；

若k大于等于负1且小于等于1，则判定为两极故障。

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