随着电力电子技术的发展进步,在我国电力供需地域分布不匹配的情况下,特高压直流输电因其经济、稳定、适用于电能的远距离大功率传输得到广泛应用。鉴于直流线路故障在特高压直流输电系统故障中占比很大,且直流线路过长,故障巡线难度很大,给线路故障清除带来诸多不便,此时,一种快速、准确的故障测距方案,对快速清除故障、恢复供电,保障电网运行的安全稳定意义深远。当前,直流输电线路故障测距方法主要有行波法、故障分析法和固有频率法。行波法测距精度高但抗过渡电阻能力较弱,故障分析法可靠性高但测距精度较低。固有频率法抗干扰能力较差,存在终端死区问题。截至目前,实际工程中普遍应用的仍为行波测距原理,故障分析法和固有频率法尚未得到实际应用。本文针对现有故障测距方法中存在的问题,所开展工作和取得的成果如下:(1)搭建了特高压直流输电系统仿真模型,验证了所搭建模型在正常和故障情况下的运行特性。本文以鲁固特高压直流输电系统现场工程参数为依据,在PSCAD中搭建了±800kV特高压直流输电系统仿真模型。验证了系统在正常运行情况下的电压电流和功率等关键指标参数是否达标,验证了系统在发生故障时电压电流及触发延迟角等的变化趋势能否反映特高压直流输电工程的实际运行及控制调节特性。(2)对不考虑波速变化的故障测距方法进行仿真研究,该方法采用行波原理和故障分析原理相结合的故障测距算法,分析了影响故障测距结果的因素。不考虑波速变化的故障测距方法首先根据故障分析原理计算线路沿线的分布电流,然后根据分布电流得到故障行波传播曲线,再对整流、逆变侧故障行波传播曲线求交点,得到故障距离。故障位置对测距误差影响较大的仿真结果表明了,行波波速的选择是影响测距精度的重要因素。(3)针对波速对测距精度的影响,提出了计及波速变化的特高压直流输电线路故障测距新算法,并通过仿真分析对算法进行验证。特高压直流输电线路发生故障后,首先采用变分模态分解对整流及逆变侧测得的电压进行信号分解,对分解得到的单分量信号进行数学形态学滤波,再通过同步挤压小波变换进行瞬时频率识别,得到首个到达测量点的行波瞬时频率及到达时间;然后根据频率和波速的对应关系,得到该频率行波的传播速度;接着将行波波速和对应行波到达测量点的时间带入故障测距公式计算故障距离,最后通过仿真算例验证了该故障测距算法的准确性及可靠性。本文提出的计及波速变化的特高压直流输电线路故障测距算法,利用变分模态分解和同步挤压小波变换对故障电压行波进行瞬时频率识别,计算效率高,不存在端点效应和模态混叠现象,工程应用性强。由于对采用变分模态分解得到的分量信号进行了数学形态学滤波,频率识别精度高,使计及波速变化的故障测距方法测距精度得到进一步提高。