基于小波包及相关性分析的配电网单相接地故障选线方法-论文.pdf

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1、LOWCARB0NW0￡D2014／1能源·电力基于小波包及相关性分析的配电网单相接地故障选线方法柳岸，王民波2(1．国网湖北省电力公司当阳供电公司，湖北省当阳市444100；2．国网湖北省电力公司宜昌供电公司，湖北省宜昌市443000)【摘要】应用小波包变换的分频特性，对多分辨率分析没有细分的高频部分进行再分解，将含有丰富故障信息的配电网单相接地故障暂态零序电流分解为不同的子频带。除去工频所在的最低频带，按频带将所有线路小波包分解系数的能量求和，从而筛选出能量和最大和次最大的频带作为特征频带，依次对各线路相应特征频带小波包分解系数进行相关数据分析，构成综合

2、相关系数矩阵作为故障选线判据来判断发生故障的线路。利用MATLAB进行仿真研究，结果表明该选线方法不受故障条件的影响，能够准确地判断故障线路。【关键词】配电网小波包变换；相关性分析；故障选线；MATLAB仿真【中图分类号】TM733【文献标识码】B【文章编号】2095—2066(2014)02—0069—02引言这个归一化的相关值P被称为互相关系数，其取值空间本文通过对暂态零序电流进行小波包变换，将信号分解为卜1，1]，当其值为1时，表示两个信号形状及相位完全一样，为不同的频率分量，计算出所有配电线路在各个频带上的能由公式(3)可知一个信号和自身的互相关系数

3、值为1；当其值为一1时，表示两个信号的形状完全一样，但相位正好相反。如量总和．选出能量和最大和次最大的频带作为特征频带，并对果存在n个信号，对其两两通过相关性分析，即可得到相关系特征频带小波变换系数进行相关性分析，进而选出故障线路的方法．并用MATLAB仿真模型验证了选线方法的可行性。数矩阵M：『P1lPl2⋯Pl]l小波包变换M=1‘(4)小波包分析法对信号分析更加精细。特别是对于多分辨lP1p2⋯PJ率分析没有细分的高频部分进行再分解，把随着分解层数的通过相关系数矩阵可以得出每奈线路相对与其他线路的增大而变宽的频谱窗口进一步分割变细，从而在提高时域分辨率

4、的同时又能提高频域分辨率，并且能通过被分析信号的综合相关系数Pi：特征自动匹配相应频带，最终达到与信号频谱相匹配的目的。}--l∑1P(5)因为本文选取dbN小波系，所以随着序号N的增加，会导致dbN小波系的时域支撑长度变长，消失矩阶数递增，正则通过综合相关系数．我们就可以很直观地比较各个信号性增强．从而构成了共轭正交滤波器组系统，我们可以把共轭之间的相关关系。正交滤波器组系统作为一个由理想低通滤波器和一个理想带3接地故障暂态分析和故障选线方法通滤波器组成。采样频率为￡的离散信号经i层db小波包分3．1接地故障暂态分析解后，被划分为2j个等宽的子频段，第j层

5、第k个子频段的频本文主要以中性点经消弧线圈接地系统作为研究对象。率范围为『￡(k一1)／2“，f／2]。当中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，流经故2采样数据的相关性分析障点的暂态接地电流由暂态电容电流i和暂态电感电流i两设有两个离散采样信号i(n)和j(n)，N为采样点数。对信部分组成。暂态电容电流ic本身具有较高的自由振荡频率，是号i(n)和i(n)进行相关性分析，首先定义这两个离散信号的由暂态自由振荡分量i和稳态工频分量两部分组成：互相关系数：ic=i”=I[(sin由sincot-cosd}cos％t)e-~t+eos(d))】(6)r。j=

6、_N1·(n)j(n)式中：03为暂态自由振荡分量的角频率；8为自由振荡分量的衰减系数；为电容电流幅值；为初始相位。因为暂态信号i(n)和J(n)的能量的均方根值为电感电流iL与ic的频率相差悬殊，所以两者不能相互补偿，因盯=(2)此工频状态下的残流和失谐度等概念均不能应用。由此我们。【n∑i(n)]丁n∑j(n)]可以得出．无论电网的中性点为谐振接地还是不接地方式，在因此．信号相关运算可以归一化为：暂态的初始阶段，其暂态零序电流在高频段的频率、幅值特性主要依据暂态电容电流的特性所决定。毒一n∑=0i(n)j(n)(3)3．2故障选线方法通过dbl0小波包对

7、线路暂态零序电流进行五层分解，除69能源·电力LoWCARBoNWORLD2014／1去工频所在的最低频带[5，0]后，按公式(7)计算得到能量最大o2-[0．599880．599840．599820．59962—0．59980]的频带包含了暂态电容的主要特征．因此被称为特征频带。p=(p‘+p‘)--[o．599890．599860．599850．59966-0．59982】8=∑『∞k‘J’(n)】(7)由综合相关系数P可知，最大最小系数之差大于0．3，且式中：tOkq(n)为小波包分解第(j，k)子频段下的小波包分线路5的综合相关系数最小，故判断线路5

8、为故障线路。解系数。基于以上分析，总结出故障选线步骤