随着电网朝特高压、大容量、远距离输电方向发展，更多的柔性直流输电工程采用架空线路，但架空线路更易受外部环境影响，因而发生故障的概率更高。在线路两端换流器无故障自清除能力的情况下，长时间的线路故障往往会引起严重的换流器过电流等问题，由于交流开关的动作速度较慢，导致交流系统受到巨大的冲击。因此，直流线路保护对采用架空线路的柔性直流输电工程尤为重要，其速动性和灵敏性成为当前亟待解决的问题之一。

目前，柔性直流线路保护策略主要借鉴常规直流输电工程保护策略，使用行波保护作为主保护。为配合常规直流输电的特点，传统的行波保护动作时间较长，且其抗干扰能力和对经过渡电阻故障的判别能力稍弱，直接采用原有保护逻辑不能满足柔性直流输电的要求。因此，国内外对行波保护策略进行了诸多改进，尤其是利用小波变换对直流线路的电气量进行处理，从而实现故障判别

但是相关方案均存在以下问题：第一，算法基于离线仿真，未考虑实际装置的计算性能和数据窗过长引起的计算量增大问题；第二，未结合现场工况和采样精度，更趋近于理论分析。

南京南瑞继保电气有限公司的姜崇学、焦鑫艳等研究者，分析工程实用化行波模型和故障后传播特性，按照小波多分辨分析的保护逻辑优化思路，提取故障时刻差模波信号作为故障特征判断量，对比行波差模量、直流电压和直流电流的特征变换效果，提出一种差模波优化方法，以实现对直流架空线路故障的快速、可靠识别。该方法逻辑简单，具有较好的选择性和灵敏性，且计算量小，适用于实际工程中的保护装置平台，可降低装置的负载率。

图1 硬件在环系统

图2 仿真系统主接线

研究者在实时数字仿真平台上使用实际装置搭建柔性直流输电系统来验证该方法的可行性。仿真结果表明：

1）通过分别对差模波、直流电压、直流电流进行变换，结果表明，差模波变换后能够更准确地辨别直流线路远端区内和区外故障的特征，并具备较强的耐受过渡电阻的能力，更有利于定值整定和防误。

2）仿真系统使用工程实际运行控制保护设备进行在线计算，增强了保护的实时性，减少了故障特征提取的计算量，满足实际工程设备的运行要求。

他们表示，后续研究需对变换方法和过程进行细化完善，考虑增加故障选极、防雷判断等。另外，需对故障量处理进行解析化分析，结合理论和仿真验证，提高保护的可靠性。

本工作成果发表在2024年第5期《电气技术》，论文标题为“柔性直流架空线路差模波特征优化方法”，作者为姜崇学、焦鑫艳等。本课题得到国家电网公司总部科技项目的支持。