单极电气量故障选极：解决高压直流输电线路耦合问题的新策略

高压直流输电（HVDC）作为一种高效的大功率输电方式，在远程输电领域占据着关键位置。然而，由于线路传输距离远，故障后产生的暂态谐波会导致极间耦合显著增强。这种耦合作用在单极非正常运行，如单极重启或接地故障时尤为突出，它会诱导健全极线路中出现感应电气量，可能导致健全极保护误动作，进一步引发双极系统全面停运，对电网稳定构成威胁。 已有研究表明，对高压直流输电线路耦合影响的研究主要集中在交直流并架线路的偏磁效应和基于数字仿真分析的互感耦合效应上。例如，RTDS软件被用来分析双回直流线路间的相互影响，而现场数据和数字仿真则用于探讨同塔双回线路间的耦合程度。文献还涉及了特高压直流双极线路的耦合特性及其影响因素，以及利用电压突变量或极性波形面积比值来实现故障选线或选极的方法。 然而，这些现有的保护方案往往依赖于另一极的数据，或者在处理轻微故障和严重故障的区分上存在不足，导致灵敏度和可靠性问题。文献中对双极直流系统的静态耦合特性分析较为有限，没有充分考虑单极故障重启暂态过程中的耦合作用。 针对这些问题，本文提出了一种创新的解决方案。它专注于研究高压直流输电线路的极间耦合特性，并设计了一种仅利用单极电气量的故障选极方案。这个方案的关键在于识别和利用健全极与故障极在低频信号成分上的差异，这种方法对硬件要求较低，具有良好的工程实施性。通过对比故障和重启状态下的数字仿真数据以及现场录波数据，验证了该选极方案的有效性和可行性。这种方法不仅简化了保护逻辑，提高了系统的响应速度和准确度，也降低了对冗余信息的依赖，从而增强了高压直流输电系统的整体安全性和稳定性。