基于小波变换的直流系统接地故障检测中小波基的选择与比较

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1、基于小波变换的直流系统接地故障检测中小波基的选择与比较

2、第1lunGroundingFaultBasedonDifferentorletrespectively.Theycaneliminatetheinfluenceofdirectearthcapacitanceefficiently.ATLABprovedthatparingthetethods,theycanbothgetthephasorcharacterofthelo;groundingfault;Morlet1前言　　发电厂和变电所中的直流系统是操作信号和保护装置的电源，对于保障电力系统的安全运行十分重要。因此，

3、必须对这些直流系统的绝缘状况进行连续监测，当发生接地故障后应能及时检测出故障支路并做出处理。　　对于接地故障检测的一般步骤是：首先，实时监测直流系统正负母线对地绝缘电阻的阻值；其次，发现阻值下降后判断接地故障所在支路。　　常用的检测方法是低频信号注入法，即通过向直流电网注入低频信号来检测接地电阻，从而判断故障支路。低频信号注入法在使用中存在一定的缺陷，本文在介绍该方法原理及其缺陷的基础上比较了基于阻尼小波变换和Morlet小波变换的改进方法，并且总结了两种方法的优缺点。2低频信号注入法2.1方法的原理　　低频信号注入法的原理框图如图1所示。其原理为:1)正常情况下，由电桥电

4、路［2］对直流系统正负母线对地绝缘电阻进行连续监测，一旦发现母线绝缘电阻低于某一界限值时，启动低频信号源，向电网注入低频信号，并通过套在每个支路上的电流互感器检测各支路的电流信号。2)正常支路穿过电流互感器原边线圈的正反方向直流电流完全相等，总效应为零，互感器输出为零；对于发生接地故障的支路（如图1中的支路n），其电流互感器则可以检测到一个由低频信号源通过接地电阻产生的低频电流，根据欧姆定律可以很快计算出该支路的接地电阻值，从而判断是否真的接地。500)this.style.ouseg(this)">2.2方法的缺陷　　理论上采用低频信号注入法可以很好地进行接地故障检测，但是

5、在实际的应用中，这种方法［1，2］却存在很大的问题：　　1）直流系统各支路存在较大的对地电容。采用低频信号注入法检测接地故障时，由于对地电容的分流作用，没有发生接地的支路也可以检测到低频电流信号。　　2）采用环网方式运行的支路不是独立的，它可能随着运行方式的改变而变化，会造成支路中存在由环网产生的谐波环流，通常环流比注入的低频信号电流大许多倍，一般的检测装置不能分辨出支路环流和接地电阻电流，造成误选。　　3）直流系统直流电源的影响。目前发电厂、变电站中采用的直流电源一般是处于浮充运行状态的蓄电池组。浮充电源实际上就是三相桥式整流电路。这些整流装置必然会产生纹波电压，纹波电源

6、将通过支路接地电阻和对地电容在支路中产生纹波电流。　　4）各种干扰。在直流系统中，工频干扰(基波分量)是主要的一种干扰方式，因此，支路电流中经常存在一定幅值的基波信号及其它谐波分量。此外，电流互感器在测量支路电流时也会产生测量噪声。3基于阻尼小波变换的接地故障检测　　为了克服上述缺陷对低频信号注入法的影响，本文介绍应用在低频信号注入法的基础上的一种基于阻尼复值小波变换的改进方法，去除干扰，从采样得到的支路电流信号中提取出低频电流相量，最终就可以计算出各支路的接地电阻值，从而判断出故障支路。3.1复值小波变换　　复值小波在时域和频域具有良好的局部性（尤其是频域局部性更为重要）

7、，可以利用该小波在频域具有的狭窄的带通特性，通过相应的小波变换从复杂的原始信号中提取出所关心的某一频率信号的幅值和相位信息。　　本文采用一种经过调制的阻尼函数作为小波母函数［3］，其时域、频域形式如图2（a）,（b）所示。500)this.style.ouseg(this)">　　500)this.style.ouseg(this)">　　该小波母函数作伸缩、平移引出的小波基为　500)this.style.ouseg(this)">其中：a称为尺度因子；b称为平移因子。　　对于能量有限信号s(t),其小波变换为　500)this.style.ouseg(this)">　

8、　为了使1/a等于所关心的频率f,需令ω0=2π。同时，通过小波函数的必要条件Ψ(0)=0，可以计算出阻尼因子500)this.style.ouseg(this)">实际应用中对于测量到的离散信号s(nT)，T为采样周期，其小波变换可以通过“黎曼和级数”计算。对于特定的频率f,令b=kT,则信号s(nT)的小波变换变为　500)this.style.ouseg(this)">　　该式表示小波变换对采样信号s(nT)中频率为f的分量在kT时刻的刻划。序列｛orlet小波变换的接地故障检测方法　　Morl