CN108599115A - 一种输电线路广域保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种输电线路广域保护方法及装置，该方法步骤包括：S1.在目标区域网络的各条线路两端分别设置一台行波保护设备，当线路发生故障时每台行波保护设备采集故障行波信号，并根据采集到的故障行波信号判断故障方向；S2.对每台行波保护设备的判断结果进行处理，根据目标行波保护设备与各条线路之间的连接关系分别确定得到一个最终故障方向结果，每台行波保护设备与每条线路之间对应得到一个最终故障方向结果；S3.根据每条线路对应的各最终故障方向结果判定出故障线路；该装置包括多台行波保护设备以及故障线路判定模块。本发明具有实现原理简单、响应速度快、可靠性高等优点。

Description

一种输电线路广域保护方法及装置

技术领域

本发明涉及电力***继电保护技术领域，尤其涉及一种输电线路广域保护方法及装置。

背景技术

随着电力需求的日益增加，超高压及特高压输电线路的不断建设，以及各大电网的不断互联，均对电力***的安全性能提出了更高要求。与传统基于工频量的线路保护相比，行波保护具有极快的检测速度，现有技术中基于行波保护的输电线路故障保护主要包括以下几种方法：

(1)利用小波变换提取暂态电压的高低频能量，进而构造保护判据的方法，但该类方法需准确识别初始行波，保护的可靠性需要高度依赖于初始行波识别的精度，因而可靠性并不高；

(2)利用线路对侧的电流、电压行波计算本侧电流行波的计算值，将计算值与本侧电流行波实测值求差构成差动判据的方法，但该类方法的计算量较大，且利用的是行波全量，受噪声影响较大，必须结合使用较好的滤波措施；

(3)通过提取线路两端流行波固有频率，求其主频差构成保护主判据的方法，但是该类方法为了解决区内保护盲点问题，还需要利用固有频率二次成分构造辅助判据，实现过程复杂，且不能适应于不同母线结构；

(4)通过判断特定频带下单端电压或单端电流的积分值是否超过设定门槛来判别区内外故障的方法，该类方法动作速度快，但是当发生长线路的远端故障时，保护的灵敏性低；

(5)根据初始电压、电流行波的极性判断故障方向，并基于多点信息判断故障线路的方法，该类方法的可靠性高，但仍需准确辨识初始行波的波头，可靠性不高，且当某一行波保护装置失灵后，需要重新改写故障关联矩阵，实现过程复杂。

综上所述，现有的基于行波保护的输电线路故障保护中要么实现过程复杂，要么需要高度依赖于识别初始行波的精度，可靠性不高以及灵敏度低等，亟需提供一种输电线路广域保护方法，以使得实现过程简单，同时提高可靠性以及灵敏度。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现原理简单、响应速度快、灵敏性强且保护效率及可靠性高的输电线路广域保护方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种输电线路广域保护方法，步骤包括：

S1.在目标区域网络的各条线路两端分别设置一台行波保护设备，当存在线路发生故障时每台所述行波保护设备采集故障行波信号，并根据采集到的所述故障行波信号判断故障方向，每台所述行波保护设备输出一个判断到的故障方向结果；

S2.分别获取每台所述行波保护设备输出的故障方向结果进行处理，当对目标行波保护设备的故障方向结果处理时，根据目标行波保护设备与各条线路之间的连接关系分别确定得到一个最终故障方向结果，每台所述行波保护设备与每条线路之间对应得到一个所述最终故障方向结果；

S3.根据每条线路对应的各所述最终故障方向结果判定出故障线路，以实现输电线路广域保护。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S1中判断故障方向的具体步骤为：

S11.由各所述行波保护设备采集到的故障行波信号，计算故障后指定时间段内电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b；

S12.根据所述电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b之间的大小关系确定为正故障方向故障或反故障方向故障。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S11中具体分别按照下式所述电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b；

其中，t₀为故障起始时刻，τ＝min{2l₁/v，2l₂/v，…2l_n/v}，l₁、l₂…l_n为目标区域电网中的所有输电线路,v为行波的传播速度；

u⁺、u^-分别为u⁺和u^-分别为由母线指向线路的电压正故障方向行波和由线路指向母线的电压反故障方向行波电压，且：

u⁺＝(Δu+Z_cΔi)/2

u^-＝(Δu-Z_cΔi)/2

其中Z_c为线路的波阻抗，△u和△i分别为电压、电流的故障分量。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S12的具体步骤为：计算所述电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b之间的比值ρ，并将计算得到的所述比值ρ与门槛值ρ₀进行比较，若所述比值ρ小于所述门槛值ρ₀，判定为正故障方向故障，若所述比值ρ大于所述门槛值ρ₀，判定为反故障方向故障。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S2的具体步骤为：若目标行波保护设备和目标线路直接相关，即目标行波保护设备位于目标线路的两端，则将目标行波保护设备输出的故障方向作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向；若目标行波保护设备和目标线路间接相关，即目标行波保护设备和目标线路相邻，则将目标行波保护设备输出的故障方向的相反结果作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向；若目标行波保护设备和目标线路不相关，即目标行波保护设备和目标线路不相连，则将目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向设定为预设值。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S3的具体步骤为：统计各所述行波保护设备相对于每条线路的故障方向判断结果中判定为正故障方向故障与判定为反故障方向故障的数量，当判定为正故障方向故障的数量比判定为反故障方向故障的数量大预设阈值时，判定对应的目标线路为故障线路。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S1中具体当所述行波保护设备判定为正故障方向故障时，输出故障方向值为a，当所述行波保护设备判定为反故障方向故障时，输出故障方向值为-a，当所述行波保护设备未检测到故障行波信号或未正常启动时，输出故障方向值为0；

所述步骤S2中若目标行波保护设备和目标线路直接相关，即目标行波保护设备位于目标线路的两端，取目标行波保护设备输出的故障方向值作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值；若目标行波保护设备和目标线路间接相关，即目标行波保护设备和目标线路相邻，则将目标行波保护设备输出的故障方向值取反后作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值；若目标行波保护设备和目标线路不相关，即目标行波保护设备和目标线路不相连，则将目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值设定为0，得到一个故障方向值矩阵，即为行波保护设备与线路之间的故障关联矩阵M_Fk1；所述步骤S3中综合由所述故障关联矩阵M_Fk1中对应各条线路的元素值判定出故障线路。

作为本发明方法的进一步改进，所述综合由所述故障关联矩阵M_Fk1中对应各条线路的元素值判定出故障线路具体为：计算所述故障关联矩阵M_Fk1中对应目标线路的所有元素值之和，得到综合值D，将得到的所述综合值D与预设门槛值D_se进行比较，当目标线路的综合值D≥D_set时，判定目标线路为故障线路，否则判定目标线路为正常线路。

一种输电线路广域保护装置，包括：

多台行波保护设备，分别设置在目标区域网络的各条线路的两端，用于当存在线路发生故障时采集故障行波信号，并根据采集到的所述故障行波信号判断故障方向，得到对应各台所述行波保护设备的多个故障方向判断结果；

故障线路判定模块，用于根据各台所述行波保护设备输出的故障方向、以及各所述行波保护设备与各条线路之间的连接关系，确定得到各所述行波保护设备相对于每条线路的故障方向；综合各所述行波保护设备相对于每条线路的故障方向判断结果判定出故障线路，以实现输电线路广域保护。

作为本发明装置的进一步改进，所述行波保护设备当判定为正故障方向故障时，输出故障方向值为a，当判定为反故障方向故障时，输出故障方向值为-a，当所述行波保护设备未检测到故障行波信号或未正常启动时，输出故障方向值为0；

所述故障线路判定模块中，若目标行波保护设备和目标线路直接相关，即目标行波保护设备位于目标线路的两端，将目标行波保护模块输出的故障方向值作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值；若目标行波保护设备和目标线路间接相关，即目标行波保护设备和目标线路相邻，则将目标行波保护设备对应的故障方向值取反后作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值；若目标行波保护设备和目标线路不相关，即目标行波保护设备和目标线路不相连，则将目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值设定为0，得到一个故障方向值矩阵，即为行波保护设备与线路之间的故障关联矩阵M_Fk1；综合由所述故障关联矩阵M_Fk1中对应各条线路的元素值判定出故障线路。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明通过在各条线路两端分别设置一台行波保护设备，由行波保护设备采集故障行波信号并判断故障方向，再由各行波保护设备输出的故障方向结合设备与连续的连接关系判断各行波保护设备相对于每条线路的故障方向，综合多个故障方向的判定结果最终确定故障线路，实现原理简单，无需复杂的计算过程，且相比于通过单个行波识别实现保护，能够有效提高保护的可靠性，而无需依赖于初始行波识别的精度，从而实现快速的输电线路故障保护，同时当任意一行波保护设备不启动或故障时，仍能准确判断出故障线路，有效提高了行波保护的冗余可靠性。

2)本发明进一步基于故障电压正、反向行波理论实现故障方向判断，原理简单、易于实现，且利用故障行波的能量来表征故障行波的幅值差异，能够放大故障信息特征量，从而当小初始角故障时或大过渡电阻故障时仍能够精确的判断出故障方向，提高小初始角故障时或大过渡电阻故障时保护的可靠性。

3)本发明进一步采用故障后一段时间内的积分值计算正向、反向行波的能量，再基于计算到的能量值判断故障方向，基于故障后一段时间内的积分值能够避免故障初始角为零时检测不到行波或者捕捉不到初始波头的问题，有效提高了保护的可靠性，同时计算所需的数据窗短，不受故障初相角、接地电阻、故障类型以及母线结构等因素影响，且对各行波保护设备的数据同步性以及采样频率等的要求低、数据通信量小。

4)本发明进一步通过根据行波保护装置和线路的连接关系，结合每台行波保护装置的输出值形成故障关联矩阵，由故障关联矩阵中每行元素之和的大小最终确定故障线路，故障线路确定过程中仅需简单的计算，能够进一步降低实现的复杂度，实现快速可靠的输出电路广域保护。

附图说明

图1是本发明实施例1输电线路广域保护方法的实现流程示意图。

图2是本发明实施例2输电线路广域保护方法的实现流程示意图。

图3是本发明实施例2具体实施例中的区域电网结构示意图。

图4是本发明实施例2具体实施例中各台行波保护设备的电压方向行波波形图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例输电线路广域保护方法，步骤包括：

S1.在目标区域网络的各条线路两端分别设置一台行波保护设备，当存在线路发生故障时每台行波保护设备采集故障行波信号，并根据采集到的所述故障行波信号判断故障方向，每台行波保护设备输出一个判断到的故障方向结果；

S2.分别获取每台行波保护设备输出的故障方向结果进行处理，当对目标行波保护设备的故障方向结果处理时，根据目标行波保护设备与各条线路之间的连接关系分别确定得到一个最终故障方向结果，每台行波保护设备与每条线路之间对应得到一个最终故障方向结果；

S3.根据每条线路对应的各最终故障方向结果判定出故障线路，以实现输电线路广域保护。

本实施例通过在各条线路两端分别设置一台行波保护设备，由行波保护设备采集故障行波信号并判断故障方向，再由各行波保护设备输出的故障方向结合设备与连续的连接关系判断各行波保护设备相对于每条线路的故障方向，综合多个故障方向的判定结果最终确定故障线路，实现原理简单，无需复杂的计算过程，且相比于通过单个行波识别实现保护，能够有效提高保护的可靠性，而无需依赖于初始行波识别的精度，从而实现快速的输电线路故障保护，同时当任意一行波保护设备不启动或故障时，仍能准确判断出故障线路，有效提高了行波保护的冗余可靠性。

本实施例中，步骤S1中判断故障方向的具体步骤为：

S11.由各行波保护设备采集到的故障行波信号，计算故障后指定时间段内电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b；

S12.根据电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b之间的大小关系确定为正故障方向故障或反故障方向故障。

本实施例基于故障电压正、反向行波理论实现故障方向判断，原理简单、易于实现，且利用故障行波的能量来表征故障行波的幅值差异，能够放大故障信息特征量，从而当小初始角故障时或大过渡电阻故障时仍能够精确的判断出故障方向，提高小初始角故障时或大过渡电阻故障时保护的可靠性。

本实施例中，步骤S11中具体分别按照下式电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b；

其中，t₀为故障起始时刻，τ＝min{2l₁/v，2l₂/v，…2l_n/v}，l₁、l₂…l_n为目标区域电网中的所有输电线路,v为行波的传播速度；

u⁺、u^-分别为u⁺和u^-分别为由母线指向线路的电压正故障方向行波和由线路指向母线的电压反故障方向行波电压，且：

其中Z_c为线路的波阻抗，△u和△i分别为电压、电流的故障分量。

本实施例上述采用故障后一段时间内的积分值计算正向、反向行波的能量，再基于计算到的能量值判断故障方向，避免了故障初始角为零时检测不到行波或者捕捉不到初始波头的问题，有效提高了保护的可靠性，同时计算所需的数据窗短，不受故障初相角、接地电阻、故障类型以及母线结构等因素影响，均能够正确识别各种正、反向故障，对各行波保护设备的数据同步性以及采样频率等的要求低，不需要线路两端的数据严格同步，且数据通信量小。

本实施例中，步骤S12的具体步骤为：计算电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b之间的比值ρ，并将计算得到的比值ρ与门槛值ρ₀进行比较，若比值ρ小于门槛值ρ₀，判定为正故障方向故障，若比值ρ大于门槛值ρ₀，判定为反故障方向故障，门槛值ρ₀具体可根据实际需求设定。

本实施例具体在输电线路的母线两侧分别安装行波保护设备后，当线路故障时，行波保护设备启动并采集故障电压行波、故障电流行波信号；按上述式(2)计算各行波保护设备处的电压正向行波信号u⁺和电压反向行波信号u^-，再按式(1)计算故障后一定时间段内的电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b，并将二者的比值ρ与门槛值ρ₀作比较，若比值ρ小于门槛值ρ₀，判定为正故障方向故障，若比值ρ大于门槛值ρ₀，判定为反故障方向故障。

各行波保护装置输出故障方向判断结果后，再结合电网中的行波保护装置和线路的连接关系判断各行波保护设备相对于每条线路的故障方向，综合各行波保护设备相对于每条线路的故障方向判断结果即可判定出故障线路，实现方法简单，能够实现故障线路的精确判别。本实施例将电网中的行波保护装置和线路的连接关系分为三大类：①直接相关，即行波保护设备位于线路两端，用符号“+”表示；②间接相关，即行波保护设备与线路相邻，用符号“⊕”表示；③不相关，即行波保护设备与线路不相连，用符号“×”表示。

本实施例中，步骤S2的具体步骤为：若目标行波保护设备和目标线路直接相关(类别①)，即目标行波保护设备位于目标线路的两端，则将目标行波保护设备输出的故障方向作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向；若目标行波保护设备和目标线路间接相关(类别②)，即目标行波保护设备和目标线路相邻，则将目标行波保护设备输出的故障方向的相反结果作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向；若目标行波保护设备和目标线路不相关(类别③)，即目标行波保护设备和目标线路不相连，则将目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向判断结果设定为预设值。

本实施例中，步骤S3的具体步骤为：统计各行波保护设备相对于每条线路的故障方向判断结果中判定为正故障方向故障与判定为反故障方向故障的数量，当判定为正故障方向故障的数量比判定为反故障方向故障的数量大预设阈值时，判定对应的目标线路为故障线路，从而综合多台行波保护设备的故障检测结果实现故障线路的精确判定。

本实施例输电线路广域保护装置，包括：

多台行波保护设备，分别设置在目标区域网络的各条线路的两端，用于当存在线路发生故障时采集故障行波信号，并根据采集到的故障行波信号判断故障方向，得到对应各台行波保护设备的多个故障方向判断结果；

故障线路判定模块，用于根据各台行波保护设备输出的故障方向、以及各行波保护设备与各条线路之间的连接关系，确定得到各行波保护设备相对于每条线路的故障方向；综合各行波保护设备相对于每条线路的故障方向判断结果判定出故障线路，以实现输电线路广域保护。

本实施例输电线路广域保护装置与上述输电线路广域保护方法的原理一致，再次不再进行赘述。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例当判定为正故障方向故障时，输出故障方向值为a，当判定为反故障方向故障时，输出故障方向值为-a，当行波保护设备未检测到故障行波信号或未正常启动时，输出故障方向值为0，其中a可以为预设任意值，仅需使得反故障方向值为正故障方向值的相反数。

本实施例实现流程如图2所示，当存在线路故障时，启动行波保护设备采集故障行波电压信号，具体读取三相电压原始数据，经过A/D转换后提取暂态行波，经过Clarke相模变换后得到组合模量，获取得到电压正向行波和电压反向行波；再计算电压正向行波能量和电压反向行波能量，以及计算电压正向行波能量和电压反向行波能量之间的比值，再与预设门槛值ρ₀进行比较，如果小于预设门槛值ρ₀，判定为正向故障，如果大于预设门槛值ρ₀，判定为反向故障，本实施例预设门槛值ρ₀具体取1.5，电压正向行波和电压反向行波能量的具体计算方式及判断正、反故障方向的方式具体如实施例1所示。

在具体应用实施例中，行波保护装置的输出具体取值方式为：当判断为反向故障时，输出为-1；当判断为正向故障时，输出为1；当行波保护装置未检测到故障行波或者未正常启动时，其输出值为0，即每台行波保护设备的输出可表示为：

本实施例中，步骤S3中若目标行波保护设备和目标线路直接相关，即目标行波保护设备位于目标线路的两端，取目标行波保护设备对应输出的故障方向值作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值；若目标行波保护设备和目标线路间接相关，即目标行波保护设备和目标线路相邻，则将目标行波保护设备对应的故障方向值取反后作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值；若目标行波保护设备和目标线路不相关，即目标行波保护设备和目标线路不相连，则将目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值设定为0，得到一个故障方向值矩阵，即为行波保护设备与线路之间的故障关联矩阵M_Fk1，故障方向值矩阵的各元素分别对应为各行波保护设备相对于每条线路的故障方向判断结果；步骤S4中综合由故障关联矩阵M_Fk1中对应各条线路的元素值判定故障线路。

本实施例具体根据电网结构构建故障关联矩阵M_Fk1，故障关联矩阵M_Fk1中行向量对应为各线路，列向量对应为各行波保护设备，再根据各行波保护设备输出的故障方向、以及各行波保护设备与各线路之间的连接关系对故障关联矩阵M_Fk1赋值，故障关联矩阵M_Fk1的赋值原则为：若行波保护设备和线路直接相关，则将行波保护装置的输出故障方向值赋值给故障关联矩阵M_Fk1的对应元素；若间接相关，则将输出值的相反数赋值给故障关联矩阵M_Fk1的对应元素；若不相关，则将故障关联矩阵M_Fk1中对应的元素赋值为0。

本实施例中，综合由故障关联矩阵M_Fk1中对应各条线路的元素值判定故障线路具体为：计算故障关联矩阵M_Fk1中对应目标线路的所有元素值之和，得到综合值D，将得到的综合值D与预设门槛值D_se进行比较，当目标线路的综合值D≥D_set时，判定目标线路为故障线路，否则判定目标线路为正常线路。预设门槛值D_se具体可根据实际需求设定，考虑到行波保护装置启动失灵等特殊情况发生，本实施例对于普通的两端线路，取D_set(i)＝2；对于T形接线的线路，取D_set(i)＝3。

本实施例通过根据行波保护装置和线路的连接关系，结合每台行波保护装置的输出值形成故障关联矩阵，由故障关联矩阵中每行元素之和的大小最终确定故障线路，故障线路确定过程中仅需简单的计算，能够进一步降低实现的复杂度，实现快速可靠的输出电路广域保护。

以下以对如图3所示的区域电网中各输电线路进行故障检测为例，对本实施例上述方法进行进一步说明。

本实施例中区域电网中共有4条500kV的输电线路，每条线路两端均装有1台行波保护设备，并分别与本区域决策单元相连接。其中，线路L₁、L₂、L₃、L₄的长度分别为120km、150km、200km、250km。

假设在线路L₂上的k₁点(距母线B端70km)发生A相接地故障，故障初相角为60°，接地电阻为100Ω，图4(a)～(h)分别为保护设备R₁～R₈处的故障电压方向行波波形图。按上述计算得到各台行波保护设备处的电压正向行波能量与反向行波能量的比值，并据此判定故障方向，再根据行波保护设备的输出原则，得到每台行波保护设备的具体输出数值，其判定结果及输出值如表1所示。

表1：保护设备判定结果与输出值表。

若所有行波保护设备均正常时，根据上述电网结构、每台行波保护装置的输出值及赋值原则，则得到该区域电网的线路/行波保护装置的故障关联矩阵M_Fk1为：

再计算各条线路的综合值，其计算结果如下：

由于该区域电网中输电线路均为普通的两端线路，本实施例取D_set(i)＝2。由于只有线路L₂的行波能量比值的综合值D(2)＝4≥D_set(2)＝2成立，所以判定线路L₂为故障线路。

若行波保护设备R₁未正常启动，则行波保护设备R₁的输出值为0，根据上述每台行波保护设备的输出值及赋值原则，此时该区域电网的故障关联矩阵M_Fk1为：

同理，计算各条线路的综合值，其计算结果如下所示：

同样只有线路L₂的行波能量比值的综合值D(2)＝3≥D_set(2)＝2成立，判定线路L₂为故障线路。

由上述判定结果可知，采用本实施例输电线路广域保护方法，能够准确的实现故障线路判定，且即便存在行波保护设备未正常启动，仍能够实现准确的判定，故障保护的可靠性高。

本实施例输电线路广域保护装置与实施例1基本相同，不同之处在行波保护设备当判定为正故障方向故障时，输出故障方向值为a，当判定为反故障方向故障时，输出故障方向值为-a，当行波保护设备未检测到故障行波信号或未正常启动时，输出故障方向值为0；故障线路判定模块中，若目标行波保护设备和目标线路直接相关，即目标行波保护设备位于目标线路的两端，将目标行波保护模块输出的故障方向值作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值；若目标行波保护设备和目标线路间接相关，即目标行波保护设备和目标线路相邻，则将目标行波保护设备对应的故障方向值取反后作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值；若目标行波保护设备和目标线路不相关，即目标行波保护设备和目标线路不相连，则将目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值设定为0，得到一个故障方向值矩阵，即为故障关联矩阵M_Fk1；综合由故障关联矩阵M_Fk1中对应各条线路的元素值判定出故障线路，具体原理与上述输电线路广域保护方法一致。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种输电线路广域保护方法，其特征在于，步骤包括：

S1.在目标区域网络的各条线路两端分别设置一台行波保护设备，当存在线路发生故障时每台所述行波保护设备采集故障行波信号，并根据采集到的所述故障行波信号判断故障方向，每台所述行波保护设备输出一个判断到的故障方向结果；

S2.分别获取每台所述行波保护设备输出的故障方向结果进行处理，当对目标行波保护设备的故障方向结果处理时，根据目标行波保护设备与各条线路之间的连接关系分别确定得到一个最终故障方向结果，每台所述行波保护设备与每条线路之间对应得到一个所述最终故障方向结果；

S3.根据每条线路对应的各所述最终故障方向结果判定出故障线路，以实现输电线路广域保护。

2.根据权利要求1所述的输电线路广域保护方法，其特征在于，所述步骤S1中判断故障方向的具体步骤为：

S11.由各所述行波保护设备采集到的故障行波信号，计算故障后指定时间段内电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b；

S12.根据所述电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b之间的大小关系确定为正故障方向故障或反故障方向故障。

3.根据权利要求2所述的输电线路广域保护方法，其特征在于，所述步骤S11中具体分别按照下式所述电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b；

其中，t₀为故障起始时刻，τ＝min{2l₁/v，2l₂/v，…2l_n/v}，l₁、l₂…l_n为目标区域电网中的所有输电线路,v为行波的传播速度；

u⁺、u^-分别为u⁺和u^-分别为由母线指向线路的电压正故障方向行波和由线路指向母线的电压反故障方向行波电压，且：

u⁺＝(Δu+Z_cΔi)/2

u^-＝(Δu-Z_cΔi)/2

其中Z_c为线路的波阻抗，△u和△i分别为电压、电流的故障分量。

4.根据权利要求2所述的输电线路广域保护方法，其特征在于，所述步骤S12的具体步骤为：计算所述电压正向行波的能量E_f和电压反向行波的能量E_b之间的比值ρ，并将计算得到的所述比值ρ与门槛值ρ₀进行比较，若所述比值ρ小于所述门槛值ρ₀，判定为正故障方向故障，若所述比值ρ大于所述门槛值ρ₀，判定为反故障方向故障。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的输电线路广域保护方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤为：若目标行波保护设备和目标线路直接相关，即目标行波保护设备位于目标线路的两端，则将目标行波保护设备输出的故障方向作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向；若目标行波保护设备和目标线路间接相关，即目标行波保护设备和目标线路相邻，则将目标行波保护设备输出的故障方向的相反结果作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向；若目标行波保护设备和目标线路不相关，即目标行波保护设备和目标线路不相连，则将目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向设定为预设值。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的输电线路广域保护方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤为：统计各所述行波保护设备相对于每条线路的故障方向判断结果中判定为正故障方向故障与判定为反故障方向故障的数量，当判定为正故障方向故障的数量比判定为反故障方向故障的数量大预设阈值时，判定对应的目标线路为故障线路。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的输电线路广域保护方法，其特征在于，所述步骤S1中具体当所述行波保护设备判定为正故障方向故障时，输出故障方向值为a，当所述行波保护设备判定为反故障方向故障时，输出故障方向值为-a，当所述行波保护设备未检测到故障行波信号或未正常启动时，输出故障方向值为0；

所述步骤S2中若目标行波保护设备和目标线路直接相关，即目标行波保护设备位于目标线路的两端，取目标行波保护设备输出的故障方向值作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值；若目标行波保护设备和目标线路间接相关，即目标行波保护设备和目标线路相邻，则将目标行波保护设备输出的故障方向值取反后作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值；若目标行波保护设备和目标线路不相关，即目标行波保护设备和目标线路不相连，则将目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值设定为0，得到一个故障方向值矩阵，即为行波保护设备与线路之间的故障关联矩阵M_Fk1；所述步骤S3中综合由所述故障关联矩阵M_Fk1中对应各条线路的元素值判定出故障线路。

8.根据权利要求7所述的输电线路广域保护方法，其特征在于，所述综合由所述故障关联矩阵M_Fk1中对应各条线路的元素值判定出故障线路具体为：计算所述故障关联矩阵M_Fk1中对应目标线路的所有元素值之和，得到综合值D，将得到的所述综合值D与预设门槛值D_se进行比较，当目标线路的综合值D≥D_set时，判定目标线路为故障线路，否则判定目标线路为正常线路。

9.一种输电线路广域保护装置，其特征在于，包括：

多台行波保护设备，分别设置在目标区域网络的各条线路的两端，用于当存在线路发生故障时采集故障行波信号，并根据采集到的所述故障行波信号判断故障方向，得到对应各台所述行波保护设备的多个故障方向判断结果；

故障线路判定模块，用于根据各台所述行波保护设备输出的故障方向、以及各所述行波保护设备与各条线路之间的连接关系，确定得到各所述行波保护设备相对于每条线路的故障方向；综合各所述行波保护设备相对于每条线路的故障方向判断结果判定出故障线路，以实现输电线路广域保护。

10.根据权利要求9所述的输电线路广域保护装置，其特征在于，所述行波保护设备当判定为正故障方向故障时，输出故障方向值为a，当判定为反故障方向故障时，输出故障方向值为-a，当所述行波保护设备未检测到故障行波信号或未正常启动时，输出故障方向值为0；

所述故障线路判定模块中，若目标行波保护设备和目标线路直接相关，即目标行波保护设备位于目标线路的两端，将目标行波保护模块输出的故障方向值作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值；若目标行波保护设备和目标线路间接相关，即目标行波保护设备和目标线路相邻，则将目标行波保护设备对应的故障方向值取反后作为目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值；若目标行波保护设备和目标线路不相关，即目标行波保护设备和目标线路不相连，则将目标行波保护设备相对于目标线路的故障方向值设定为0，得到一个故障方向值矩阵，即为行波保护设备与线路之间的故障关联矩阵M_Fk1；综合由所述故障关联矩阵M_Fk1中对应各条线路的元素值判定出故障线路。