利用低頻故障分量F檢驗(yàn)的直流輸電線路后備保護(hù)新原理

張懌寧，張大海，武傳健，楊宇辰

(1. 中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓公司檢修試驗(yàn)中心，廣州510663；2. 北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，北京 100044)

0 引言

直流輸電技術(shù)在遠(yuǎn)距離大容量輸電和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)等方面具備明顯優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于同步電網(wǎng)互聯(lián)、大規(guī)模新能源接入、海底電纜輸電等領(lǐng)域[1]。直流輸電技術(shù)包括高壓直流輸電技術(shù)和柔性直流輸電技術(shù)，其中柔性直流輸電技術(shù)應(yīng)用于新能源并網(wǎng)等項(xiàng)目中，在電網(wǎng)運(yùn)行中擔(dān)任重要的作用[2 - 3]。柔性直流輸電線路比直流電纜線路發(fā)生故障的概率大，且故障電流上升速率大，而模塊化多電平(modular multilevel converter, MMC)換流器造價(jià)高且脆弱，若不能及時(shí)切開故障線路，會(huì)對(duì)柔性直流設(shè)備造成巨大損害甚至進(jìn)一步破環(huán)電網(wǎng)整體的安全性，所以研究快速切除柔性直流線路的保護(hù)方案對(duì)提高電網(wǎng)的可靠性具有重要的意義[4 - 5]。柔性直流線路具有阻尼小、故障電流上升快的特點(diǎn)，因此需要在極短時(shí)間內(nèi)切除故障。然而，現(xiàn)有直流保護(hù)原理仍存在一些問題需要解決[6]。現(xiàn)有主保護(hù)原理存在高阻故障難識(shí)別的問題，如文獻(xiàn)[7]的行波保護(hù)方案最大識(shí)別電阻只有100 Ω。文獻(xiàn)[8]利用直流電壓變化率進(jìn)行故障識(shí)別，但仍存在耐受過渡電阻能力差的問題。基于電壓、電流變化量乘積的故障識(shí)別方案雖然增加了耐過渡電阻能力，但其可靠性仍然受到故障電阻的影響[9]。為保證輸電線路的安全運(yùn)行，后備保護(hù)的耐受過渡電阻能力必須得到保證。電流差動(dòng)保護(hù)被廣泛采用為后備保護(hù)，但是其易受分布電容影響，導(dǎo)致保護(hù)誤判。為解決分布電容導(dǎo)致后備保護(hù)不正確動(dòng)作的問題，文獻(xiàn)[10]提出了基于故障電流頻率的縱聯(lián)保護(hù)方案；文獻(xiàn)[11]利用小波變換提取高頻暫態(tài)電壓分量，提出了基于區(qū)內(nèi)外暫態(tài)能量差異的故障識(shí)別方案。上述方案屬于頻域分析的保護(hù)方案，常利用小波分析等數(shù)學(xué)工具提取多頻率故障信息進(jìn)行故障識(shí)別。然而，這種數(shù)學(xué)工具在數(shù)據(jù)處理時(shí)存在延時(shí)，降低了保護(hù)的速動(dòng)性。另外，基于小波變換等數(shù)學(xué)工具的保護(hù)方案原理較為復(fù)雜，對(duì)設(shè)備要求高且計(jì)算量較大。

文獻(xiàn)[12 - 14]從時(shí)域分析出發(fā)，提出了對(duì)分布式電容電流進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟顒?dòng)保護(hù)，但是實(shí)現(xiàn)過程較為復(fù)雜。文獻(xiàn)[15 - 16]分別從時(shí)域和頻域方面提出了行波縱聯(lián)保護(hù)，利用行波的特性克服了分布式電容的影響。然而，行波保護(hù)存在易受噪聲影響、存在時(shí)間短等缺點(diǎn)。文獻(xiàn)[17]提出了行波相關(guān)性的保護(hù)原理，但其研究背景為傳統(tǒng)直流工程，且利用的行波信號(hào)存在時(shí)間較短，難以做到對(duì)柔性直流線路進(jìn)行故障全過程保護(hù)。文獻(xiàn)[18]針對(duì)柔性直流配網(wǎng)提出了基于電流相關(guān)系數(shù)的保護(hù)原理，其應(yīng)用于線路短、分布電容較小的配電網(wǎng)中具有較好的效果。但其本質(zhì)是借助相關(guān)系數(shù)特性忽略分布電容的影響，因此未能完全消除分布電容電流。

本文針對(duì)柔性直流輸電線路的后備保護(hù)易受分布電容電流的影響問題進(jìn)行研究。首先對(duì)線路的故障特性進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)分布電容電流為高頻信號(hào)且造成故障電流的振蕩現(xiàn)象。對(duì)此，本文利用S變換濾除高頻信號(hào)，提出基于低頻電流F檢驗(yàn)的縱聯(lián)保護(hù)方案。該原理利用S變換消除了分布式電容的影響，并增加保護(hù)原理的抗噪聲干擾能力。最后，利用PSCAD平臺(tái)建立雙端柔直輸電系統(tǒng)模型，驗(yàn)證了所提保護(hù)新原理的可行性和優(yōu)越性。

1 故障電流頻率特性分析

1.1 故障電流振蕩特性

本文以雙端柔性直流輸電系統(tǒng)為研究對(duì)象，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示[11]。雙端均采用MMC換流器，出口處安裝有限流電抗器，輸電線路采用架空線路，其具體參數(shù)如表1所示。為分析柔性直流工程的故障特性，本文在線路Line1設(shè)置了故障點(diǎn)。圖中f1、f2和f3分別代表線路Line1的正向內(nèi)部故障、正向外部故障和反向外部故障。

圖1 柔性直流工程示意圖Fig.1 Diagram of a flexible DC project

表1 柔性直流工程參數(shù) Tab.1 Parameters of flexible DC project

以圖1中線路Line1的f1處發(fā)生故障為例，對(duì)線路故障電流進(jìn)行分析。基于MMC換流閥的柔性直流電網(wǎng)故障后，故障電流分為換流器子模塊電容的放電電流和交流系統(tǒng)的饋入電流2個(gè)階段，故障時(shí)刻各階段等值電路如圖2所示[11]。

根據(jù)圖2的等效電路可分析故障電流特性。設(shè)故障瞬間的電流為I0， 電壓為U0， 可以得到故障暫態(tài)電流的瞬時(shí)值il如式(1)所示[6]。

(1)

式中：ω為振蕩放電電流的角頻率；C為子模塊等效電容；L為橋臂電抗；R為子模塊等效阻抗。

圖2 等效電路圖Fig.2 Equivalent circuit diagram

從式(1)可以看出，第一階段電容放電是一個(gè)二階欠阻尼振蕩過程，電容電壓會(huì)振蕩下降，當(dāng)?shù)陀诮涣鱾?cè)電壓時(shí)，故障將會(huì)進(jìn)入下一階段。圖2(c)為故障的第二階段。此階段由于換流器閉鎖，子模塊電容不再放電，但橋臂電感和交流側(cè)電源依然饋入電流。雖然此階段的故障電流公式難以準(zhǔn)確表達(dá)，但此階段的故障電流依然為上升趨勢(shì)直至進(jìn)入穩(wěn)態(tài)階段。另外，對(duì)稱雙極系統(tǒng)發(fā)生單極故障時(shí)，不同直流側(cè)接地條件下的單極接地故障具有類似的故障機(jī)理和特性[6]。由于對(duì)稱雙極系統(tǒng)正負(fù)極換流器均通過金屬回線接地，所以在故障第一階段，故障極MMC、大地和故障點(diǎn)與系統(tǒng)接地點(diǎn)形成故障回路。其故障電流依然來自換流器子模塊電容放電，故障電流存在振蕩現(xiàn)象。而故障的第二階段亦是交流側(cè)電源和橋臂電感放電，因此，對(duì)稱雙極系統(tǒng)的雙極短路故障和單極短路故障的故障電流雖然幅值不同，但均存在分布式電容導(dǎo)致的振蕩現(xiàn)象。

1.2 分布電容電流的頻率特性分析

首先，分析故障電流中，分布電容電流的頻率特性。基于多電平換流器的故障電流可以分為2個(gè)階段，在電容放電階段，區(qū)內(nèi)故障電流的主要成分為子模塊電容的放電電流。根據(jù)圖2的放電回路，第1階段故障電流的計(jì)算公式為式(1)，且存在[10]：

(2)

(3)

式中：L0、C0、N分別為橋臂電感、子模塊的電容和橋臂子模塊數(shù)量；x、Lu、Ru分別為故障距離、線路單位長(zhǎng)度(km)電感和線路單位長(zhǎng)度電阻。根據(jù)表1參數(shù)可得電流振蕩頻率的最高值約為52.6 Hz。

而區(qū)外故障時(shí)，故障電流的主要成分是分布式電容暫態(tài)電流，其頻率與行波固有頻率一致，其行波固有頻率的理論最低值可表示[12]為：

(4)

式中：fs為行波固有頻率；v為故障行波波速度；d為故障距離。可以看出分布式電容電流的頻率隨著故障距離變化，故障距離不大于210 km時(shí)，其頻率不小于357 Hz。因此，分布式電容電流的頻率在357 Hz以上。以圖1模型為例進(jìn)行仿真，利用S變換提取信號(hào)，得到區(qū)內(nèi)故障時(shí)故障電流的頻率分布如圖3所示。由圖3可以看出，故障時(shí)發(fā)生電流振蕩的主要為頻率在357 Hz以上的信號(hào)。

圖3 區(qū)內(nèi)故障電流的頻率特性Fig.3 Frequency characteristics of internal fault current

綜上，區(qū)內(nèi)故障時(shí)分布電容電流和模塊電容的放電電流頻率不同。實(shí)際上，高頻率的分布式電容電流正是故障電流發(fā)生振蕩的原因，亦是影響電流差動(dòng)保護(hù)可靠性的主要因素。

2 低頻故障電流暫態(tài)特征和F檢驗(yàn)

2.1 S變換

小波變換可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，非常適合分析非周期信號(hào)。S變換同時(shí)具備小波變換的多分辨率分析和短時(shí)傅里葉單頻率獨(dú)立分析的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)時(shí)間信號(hào)h(t)的S變換S(τ,f)定義為：

(5)

式中：f為頻率；t為時(shí)間；τ為時(shí)移因子；w(τ-t,f)為高斯函數(shù)。

(6)

由式(2)可知S變換的高斯函數(shù)是時(shí)間和頻率的函數(shù)，頻率越高，高斯窗寬度越窄。因此，S變換具備較好的時(shí)頻分辨特性。S變換的公式為：

S(k,n)=A(k,n)ejΨ(k,n)

(7)

式中：k為離散時(shí)間點(diǎn)；n為離散信號(hào)個(gè)數(shù)；A(k,n)為S變換后的幅值矩陣；Ψ(k,n)為S變換后的相位矩陣。本文選擇利用S變換提取故障電流的低頻信號(hào)(0～357 Hz)。

2.2 低頻故障電流特性

首先分析線路兩側(cè)低頻故障電流的特征。在故障發(fā)生前，首端電流為正，末端電流為負(fù)，且首、末端的絕對(duì)值相等。1.5 s發(fā)生區(qū)內(nèi)故障后，首端電流增大，而末端電流翻轉(zhuǎn)過0，所以其電流開始增大，可以看出區(qū)內(nèi)故障前后電流的變化趨勢(shì)是一樣的。同理，區(qū)外故障時(shí)，線路首端電流方向依然為正且持續(xù)增大，而線路末端電流方向不發(fā)生翻轉(zhuǎn)，意味著線路末端電流方向依然為負(fù)且持續(xù)減小。上述分析為正極線路的故障情況，而負(fù)極線路的故障電流變化正好相反。

綜上，電流的變化趨勢(shì)與故障位置(區(qū)內(nèi)、區(qū)外)密切相關(guān)，總結(jié)低頻故障電流變化趨勢(shì)如表2所示。

表2 故障電流變化趨勢(shì)特征Tab.2 Changing trend characteristics of fault current

根據(jù)表2可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，正負(fù)極線路兩端的低頻故障電流變化趨勢(shì)相同；而區(qū)外故障時(shí)，線路兩端的低頻故障電流變化趨勢(shì)相反。因此，可以利用此區(qū)別進(jìn)行故障識(shí)別。為量化電流變化趨勢(shì)，本文采用F檢驗(yàn)計(jì)算兩端電流的相似性。

2.3 F檢驗(yàn)

F檢驗(yàn)[19]又稱作為聯(lián)合假設(shè)檢驗(yàn)、方差比率檢驗(yàn)、方差齊性檢驗(yàn)，是一種在零假設(shè)(null hypothesis)下，統(tǒng)計(jì)值服從F分布的檢驗(yàn)。F檢驗(yàn)通過比較2組數(shù)據(jù)方差的差異性，從而檢驗(yàn)兩組數(shù)據(jù)聯(lián)系的緊密程度(相關(guān)性)。F檢驗(yàn)的具體步驟如下。

1)構(gòu)建如下假設(shè)H。

(8)

設(shè)H=0表示2組檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的方差沒有顯著性差異，即樣本間滿足正相關(guān)；H=1則表示2組檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的方差具有顯著性差異，即樣本間滿足反相關(guān)。

2)計(jì)算統(tǒng)計(jì)量F。

(9)

(10)

3)采用單側(cè)檢驗(yàn)，取顯著性水平α， 計(jì)算2組數(shù)據(jù)的自由度分別為v1=n1-1、v2=n2-1。 其中，n1和n2分別代表2組數(shù)據(jù)的采樣點(diǎn)數(shù)。通過臨界F值表進(jìn)行查找，得到臨界值Fα(v1.v2)。 由于所提保護(hù)方案采用的采樣頻率為10 kHz，數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度為0.5 ms，具有6個(gè)采樣點(diǎn)(包含故障前1個(gè)采樣點(diǎn))，因此2組電流數(shù)據(jù)的自由度均為5。

比較計(jì)算所得統(tǒng)計(jì)量F與查表所得臨界值Fα(v1.v2)的大小。若F≤Fα(v1.v2)， 則2組電流數(shù)據(jù)方差沒有顯著性差異，假設(shè)H=0成立，樣本間滿足正相關(guān)性；若F>Fα(v1.v2)， 則2組電流數(shù)據(jù)方差具有顯著性差異，假設(shè)H=1成立，樣本間滿足反相關(guān)性。

3 基于F檢驗(yàn)的保護(hù)方案

3.1 故障識(shí)別判據(jù)

根據(jù)表2和式(8)，本文將統(tǒng)計(jì)量F作為保護(hù)判據(jù)，詳細(xì)描述為：線路故障瞬間，對(duì)線路(正、負(fù)極)首端和末端分別求電流的F統(tǒng)計(jì)值。若統(tǒng)計(jì)量F大于臨界值Fα(v1.v2)， 則代表線路兩端故障電流為強(qiáng)正相關(guān)，則判斷發(fā)生區(qū)內(nèi)故障。若統(tǒng)計(jì)量F小于臨界值Fα(v1.v2)， 則代表線路兩端故障電流為反相關(guān)，則判斷發(fā)生區(qū)外故障。

(11)

3.2 保護(hù)流程圖

由上述分析，本文采用di/dt作為保護(hù)啟動(dòng)元件。正常運(yùn)行情況下，電流突變量非常小(不考慮功率轉(zhuǎn)移)。當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，其電流必然發(fā)生波動(dòng)，則電流導(dǎo)數(shù)或者電流突變量必然發(fā)生變化。考慮到運(yùn)行時(shí)存在諧波的情況，將閾值設(shè)置略大于零。當(dāng)電流出現(xiàn)增加或者減小，且超過設(shè)定的閾值時(shí)，電流突變量或電流導(dǎo)數(shù)啟動(dòng)元件動(dòng)作。啟動(dòng)元件的判據(jù)為：

di/dt>kset

(12)

式中kset為考慮諧波設(shè)置的閾值。

設(shè)置流程圖如圖4所示。

圖4 保護(hù)方案流程圖Fig.4 Flow chart of the protection scheme

首先測(cè)量元件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，計(jì)算電流是否滿足保護(hù)啟動(dòng)元件，若滿足則進(jìn)入下一步；提取故障電流的低頻信號(hào)，然后將此信號(hào)傳入對(duì)端并計(jì)算H。根據(jù)公式(11)判定區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障，若滿足條件則保護(hù)動(dòng)作，程序結(jié)束；不滿足條件證明為區(qū)外故障，則保護(hù)返回，等待下一次保護(hù)啟動(dòng)。

4 仿真驗(yàn)證

本文利用PSCAD仿真平臺(tái)搭建圖1所示的兩端柔直工程模型，其中詳細(xì)參數(shù)與表1相同。在f1和f2處分別設(shè)置了區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障，故障類型包括金屬性接地和經(jīng)電阻接地。線路Line1兩側(cè)分別設(shè)置測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，故障時(shí)間為1.5～2.0 s，保護(hù)采樣頻率為10 kHz。

4.1 區(qū)內(nèi)故障

為驗(yàn)證所提保護(hù)原理的正確性，在區(qū)內(nèi)f1處設(shè)置雙極短路故障，得到雙極線路首端、末端所測(cè)電流如圖5所示，其中圖5(a)、(b)分別為正、負(fù)極的電流波形。

圖5 區(qū)內(nèi)雙極故障兩端電流波形Fig.5 Current waveforms of two sides for internal pole-pole fault

對(duì)比電流波形可知，發(fā)生區(qū)內(nèi)雙極故障時(shí)，故障瞬間正極電流呈增大的趨勢(shì)，負(fù)極電流呈減小的趨勢(shì)，正、負(fù)極線路兩端電流的變化趨勢(shì)均相同。驗(yàn)證了第2.1節(jié)對(duì)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，線路首、末端電流變化趨勢(shì)分析的正確性，結(jié)果同表2一致。分別計(jì)算正、負(fù)極線路兩端電流的H值，結(jié)果如圖6所示。

圖6 區(qū)內(nèi)雙極故障仿真結(jié)果Fig.6 Simulation results of internal pole-pole fault

由圖6可知，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)計(jì)算得到的H值恒為1，表明線路兩端電流滿足反相關(guān)。而故障后0.5 ms內(nèi)，區(qū)內(nèi)兩側(cè)保護(hù)計(jì)算得到的H值為0，表明線路兩端電流呈現(xiàn)正相關(guān)，滿足區(qū)內(nèi)故障的判別條件，驗(yàn)證了所提保護(hù)方案具有良好的速動(dòng)性。

4.2 區(qū)外故障

同理，在區(qū)外f2處設(shè)置雙極短路故障，雙極線路首端、末端所測(cè)電流如圖7所示，其中圖7(a)、(b)分別為正、負(fù)極的電流波形。

圖7 區(qū)外雙極故障兩端電流波形Fig.7 Current waveforms of two sides for external pole-pole fault

對(duì)比電流波形可知，發(fā)生區(qū)外雙極故障時(shí)，故障瞬間正極首端電流增大，而末端電流減小；負(fù)極首端電流減小，而負(fù)極末端電流增大。正、負(fù)極線路兩端電流的變化趨勢(shì)均相反。驗(yàn)證了第2.1節(jié)對(duì)區(qū)外故障時(shí)，線路首、末端電流變化趨勢(shì)分析的正確性。為驗(yàn)證故障識(shí)別的正確性，分別計(jì)算正、負(fù)極線路兩端電流的H值，結(jié)果如圖8所示。由圖8可知，系統(tǒng)正常運(yùn)行和發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，計(jì)算得到的H值恒為1，表明線路兩端電流始終滿足反相關(guān)，滿足區(qū)外故障的判別條件，驗(yàn)證了所提保護(hù)方案具有良好的選擇性。

圖8 區(qū)外雙極故障仿真結(jié)果Fig.8 Simulation results of external pole-pole fault

4.3 分布電容影響分析

在計(jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量F時(shí)，假設(shè)檢驗(yàn)方法對(duì)原始電流信號(hào)(采樣值)進(jìn)行了均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算，具有消除波形振蕩(分布式電容影響)的能力，并且該保護(hù)方法充分利用了全電流信息，通過比較變化趨勢(shì)識(shí)別故障，較利用電氣量單一特征進(jìn)行故障判定的方案更加可靠。為驗(yàn)證分布式電容對(duì)本文所提保護(hù)原理的影響，依托柔性直流工程，將輸電線路分布式電容增大至工程參數(shù)的6倍。區(qū)內(nèi)故障正極電流波形和兩端電流的H值計(jì)算結(jié)果如圖9所示。

圖9 區(qū)內(nèi)雙極故障保護(hù)仿真結(jié)果(分布式電容)Fig.9 Protect simulation results of internal pole-pole fault(distributed capacitor)

由圖9(a)可以看出，線路分布式電容增大后，線路初始暫態(tài)電流發(fā)生較大的波動(dòng)。這是由于受到了分布式電容電流的影響，此時(shí)可能對(duì)傳統(tǒng)的差動(dòng)電流保護(hù)正確動(dòng)作造成影響。由圖9(b)的計(jì)算結(jié)果可知，故障后0.5 ms內(nèi)，兩側(cè)保護(hù)計(jì)算得到的H值為0，滿足區(qū)內(nèi)故障的判別條件，因此分布式電容不會(huì)對(duì)所提保護(hù)原理的正確動(dòng)作造成影響。

4.4 故障位置和過渡電阻的影響分析

為分析過渡電阻對(duì)所提保護(hù)原理的影響，本文分別設(shè)置不同過渡電阻、不同故障位置的故障，測(cè)試結(jié)果如表3所示。由表3可知，在不同故障位置、不同過渡電阻情況下，保護(hù)均可以正確識(shí)別區(qū)內(nèi)外故障，因此驗(yàn)證了所提保護(hù)原理具有很強(qiáng)的耐受過渡電阻能力。

表3 不同情景的雙極故障Tab.3 Pole-pole fault in different scenarios

4.5 噪聲干擾影響分析

噪聲會(huì)影響暫態(tài)電流波形，使得電流的極性和幅值產(chǎn)生波形，導(dǎo)致傳統(tǒng)的差動(dòng)保護(hù)、縱聯(lián)方向保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)[18]。為測(cè)試所提保護(hù)的抗噪聲干擾性能，設(shè)置區(qū)內(nèi)、外雙極短路故障，在原始電流信號(hào)中加入信噪比為20 dB的白噪聲。結(jié)果如圖10所示。

圖10 雙極故障保護(hù)仿真結(jié)果(含噪聲)Fig.10 Protect simulation results of internal pole-pole fault (noise)

圖10(a)、(b)分別為區(qū)內(nèi)、外故障時(shí)，加入噪聲后的正極電流波形，圖10(c)中計(jì)算得到的H值分別滿足區(qū)內(nèi)、外故障識(shí)別的判據(jù)，保護(hù)原理可以正確識(shí)別故障，驗(yàn)證了本文所提保護(hù)原理具有很強(qiáng)抗噪聲干擾的能力。

4.6 同步誤差的影響分析

為驗(yàn)證同步誤差的影響，假設(shè)通信同步誤差較大，本文設(shè)置0～0.5 ms的通信同步誤差，測(cè)試故障后保護(hù)判據(jù)的可靠性。表4所示仿真結(jié)果表明所提保護(hù)方案可以耐受較大的同步誤差。這主要是由于低頻分量電流故障后的變化趨勢(shì)不發(fā)生變化，故同步誤差不影響H的值。因此，所提保護(hù)方案不要求嚴(yán)格的通信同步。

表4 不同同步誤差的雙極故障Tab.4 Pole-pole fault in different synchronization error

5 結(jié)語(yǔ)

本文利用直流輸電線路故障暫態(tài)過程中線路兩側(cè)低頻故障電流變化趨勢(shì)的相關(guān)性，提出了一種基于低頻電流F檢驗(yàn)的直流輸電線路保護(hù)新原理。本原理采用F檢驗(yàn)描述線路兩側(cè)低頻故障電流變化趨勢(shì)的差異性。所提保護(hù)原理的創(chuàng)新性及特點(diǎn)如下。

1) 針對(duì)傳統(tǒng)電流差動(dòng)保護(hù)方案易受分布式電容影響的問題，分析了分布電容電流的頻率特性并利用S變換提取低頻故障分量以減小分布電容的影響；

2) 針對(duì)傳統(tǒng)縱聯(lián)保護(hù)方案需要嚴(yán)格通信同步的問題，提出了采用F檢驗(yàn)表達(dá)低頻電流變化趨勢(shì)的方法；

3) 對(duì)比其他后備保護(hù)原理，所提保護(hù)原理完全不受分布電容電流的影響，且具備強(qiáng)大的耐受故障電阻、噪聲干擾和通信延時(shí)誤差的能力。