用小波原理構成繼電保護啟動(dòng)元件的研究

圖3　信號f(t)的突變點(diǎn)與Waf(t)
幅值極大點(diǎn)的對應關(guān)系

3　用小波分析原理構成啟動(dòng)元件的方法
　　由小波變換用于信號突變檢測的基本原理可知，如果選擇小波函數為光滑函數的一階導數，則由小波變換的模極大值點(diǎn)，可以檢測到信號的突變點(diǎn)。因此可采用下述方法構成微機保護的啟動(dòng)元件。
　　(1) 選擇合適的采樣頻率。經(jīng)大量仿真試驗發(fā)現，當采樣頻率在5～8 kHz時(shí)，各種故障情況下的電流、電壓信號的突變特征均較明顯。如果采樣頻率較低，則不易反映出故障信號的變化特征。
　　(2) 選擇對稱(chēng)小波函數對電流、電壓采樣信號進(jìn)行離散二進(jìn)小波變換，選取尺度參數為j=2,3,4。
　　(3) 取當前時(shí)刻小波變換的模的絕對值與一個(gè)周期前對應時(shí)刻的小波變換的模的絕對值相減，根據有效信號突變點(diǎn)所對應的小波變換模極大值具有沿尺度傳遞的特性，當某一時(shí)刻在尺度j=2,3或j=3,4上，小波變換模的突變量均超過(guò)各自尺度上的整定值時(shí)，即可判定在該時(shí)刻發(fā)生了故障，啟動(dòng)元件可不帶延時(shí)立即動(dòng)作。
　　(4) 由于小波變換的模極大值僅在故障瞬間出現，因此應將啟動(dòng)元件的動(dòng)作時(shí)間固定下來(lái)，固定的時(shí)間應大于故障可能持續的時(shí)間。
　　(5) 如果受硬件條件所限，信號的采樣頻率不能取得太高時(shí)，則可以對信號先進(jìn)行微分，然后再進(jìn)行小波變換。這樣在采樣頻率較低的情況下，可以使啟動(dòng)元件具有一定的靈敏度。
　　圖4為A相電源電壓過(guò)零時(shí)，110 kV線(xiàn)路末端發(fā)生AB兩相短路，采樣頻率為5 kHz時(shí)，A相電流及其在尺度j=2,3,4下的小波變換波形圖。圖5為上述條件下A相電壓及其小波變換的波形圖。從圖中可以看出，即使在電源電壓過(guò)零，短路電流在故障瞬間不增大的最不理想的情況下，在故障時(shí)刻電流、電壓信號的小波變換仍有模極大值出現?？梢?jiàn)，如果利用小波變換原理構成微機保護的啟動(dòng)元件，可以提高啟動(dòng)元件的動(dòng)作速度和靈敏度。

圖4　AB兩相短路ia及其小波變換

圖5　AB兩相短路ua及其小波變換

　　由于小波變換對奇異信號的反映非常敏感，利用這種原理構成微機保護裝置的啟動(dòng)元件，雖然具有靈敏度高、動(dòng)作速度快的優(yōu)點(diǎn)，但是它對于由系統操作等情況引起的電流、電壓突變量也會(huì )有所反映。因此在使用時(shí)應慎重，把各種影響因素考慮進(jìn)去，以采取相應的措施避免保護裝置頻繁啟動(dòng)。

參考文獻

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