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特高压直流(Ultra High Voltage Direct Current,UHVDC)输电技术具有线路损耗低,输电走廊利用率高,运行方式灵活等优点,是高压直流输电的重要发展方向和必然趋势。但是UHVDC输电工程通常是远距离输电,要跨越恶劣的地理环境,因此输电线路遭受雷击和发生故障的概率很高。统计表明,UHVDC输电工程中直流输电线路发生故障的概率最高,但是直流线路保护的正确动作率却只有50%。同时,现有线路保护装置误动作的很大一部分原因是遭受雷电干扰等的影响。因此,提高UHVDC输电线路保护的性能,并对雷电等暂态信号进行有效识别,对于保证电力系统的安全、稳定运行起着举足轻重的作用。本文借助PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了 UHVDC输电系统的仿真模型。详细介绍了输电线路模型、雷电流模型以及绝缘子闪络模型等的搭建过程,为后续直流特高压线路上的故障模拟以及本文所提保护方案的仿真验证奠定了基础。UHVDC输电线路雷击引起的暂态高频分量,是行波保护和暂态保护误动的主要因素。输电线路在雷击故障和普通接地短路故障下,因有故障电流入地通路,保护安装处检测到的电压信号的幅值会快速衰减,信号复杂度低;在雷击未故障情况下,不存在故障电流入地通路,保护安装处检测到的电压信号的幅值衰减较慢,信号复杂度高。本文基于多尺度小波变换分析了电压信号频率分量的衰减,暂态信号的复杂程度用小波奇异熵刻画,采用突变时刻前、后两个数据窗内小波奇异熵的比值来表征信号复杂度的变化,再结合电压信号高、低频能谱的分布特征,从而实现雷电暂态信号的识别。对于UHVDC输电线路上故障区内、外的识别,提出了基于Hilbert-Huang变换的突变量方向纵联保护方案。在对UHVDC输电线路区内外故障附加网络分析的基础上,发现当故障发生在输电线路区内时,整流侧和逆变侧保护装置检测到的电压和电流突变量的极性均相反;而当故障发生在直流线路区外时,离故障点较近的一侧电压和电流突变量的极性相同,而离故障点较远的一侧电压和电流突变量的极性相反。因此可以构成直流输电线路区内外故障的识别判据,并可根据电压和电流突变量的方向特征,进一步进行直流线路故障极的选择。基于搭建的UHVDC输电系统仿真模型,分别对所提雷电暂态信号识别方案和线路区内外故障识别方案进行验证,仿真结果表明,本文所提方法,在各种故障情况下都能够实现保护的快速识别,可靠性高,受过渡电阻的影响较小。