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1、基于小波包能量时谱的变压器励磁涌流识别提出了一种基于小波包能量时谱的识别励磁涌流和内部故障电流的新方法。利用小波包分析进行信号的特征提取，选用db4小波对电力系统变压器空载合闸及故障时的暂态电流进行分析，研究经小波包重构后的励磁涌流和故障电流的5次谐波能量时谱的变化趋势，有效识别励磁涌流和故障电流。 关键词变压器差动保护；励磁涌流；内部故障；能量时谱 TM4A1674-6708（2011）46-0187-02 0引言 电力变压器是电力系统中十分重要的元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响[1、2]。为了防止电力变
2、压器发生的各类故障和不正常运行对电力系统安全运行造成不应有的损失，就要求继电保护系统能够减少故障发生的频率并降低故障值。由于引起电力变压器故障的原因很多，因此对它的继电保护的研究是很有挑战性的。 电力变压器的主保护主要采用的是纵联差动保护，该保护的关键在于如何准确而快速地鉴别出励磁涌流和内部故障电流。励磁涌流是当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时可能出现的励磁电流。目前在国内广泛应用的励磁涌流识别方法是二次谐波制动原理。近年来随着变压器容量越来越大,越来越长的输电线路所引起的分布电容以及电流互感器饱和等因素使得内部故障电流也含有较大
3、的二次谐波,有时甚至超过励磁涌流；而现代先进的变压器制造工艺和材料,使励磁涌流所含二次谐波分量减少,这导致了二次谐波制动的继电器差动保护不能快速动作切除故障，造成故障范围的扩大或更严重的损失,因此人们提出了很多新的变压器保护方案。 小波分析作为Fourier分析的深人，近年来已成为众多学科关注的热点，在工程领域已取得广泛应用。在电力系统中的应用也取得了长足的发展[3]。本文试图通过引入正交小波变换基础上的优化算法—小波包算法，解决变压器差动保护中的这一固有难题。 1小波包能量 1.1小波包基本原理 小波包变换是基于小波变换的进一步发
4、展，能够提供比小波变换更高的分辨率。多分辨率分析可以对信号进行有效的时频分解，但由于其尺度是二进制变化的，所以在高频段其频率分辨率较差，而在低频段其时间分辨率较差。小波包分析能够为信号提供一种更精细的分析方法，将频带进行多层次划分，不仅对信号的低频部分进行分解，而且对多分辨率分析没有细分的高频部分进一步分解，从而提高了时频分辨率。 1.2小波包能量时谱 用小波包分解技术可以将信号分解在任意精细的频带上，在这些频带上作能量统计，形成小波包能量的特征向量。在小波包分析中,选取各个频带内信号的平方和作为能量的标志,第i个频带内的总能量可由下式
5、表示： 式中：n为信号总采样点数；为原始信号经小波包变换第i个频带上的重构信号。 若信号进行了j层小波包分解，以能量为元素可以构造一个特征向量T如下: 而小波包变换后第i个频带的细节能量可表示为： 称式（3）为小波包能量时谱[4]。 2Matlab仿真 本文的电力系统模型是由Matlab所提供的SimPo建立的，对变压器不同状态下的励磁涌流与内部故障电流分别进行了仿真[5]本文选取分解尺度为4，信号采样频率为2500Hz。通过式（1）、（2）计算，可得单相变压器空载合闸后，励磁涌流经小波包变换后各频带的能量特征向量为：[4305
6、6,22668,3970,6772,431,647,453,483,73,61,62,55,407,425,232,360]；内部故障电流经小波包变换后的各频带的能量特征向量为：[2156100,20367,2129,675,183,81,18,13,9,8,19,12,13,16,7,11]。从能量特征向量可以看出，励磁涌流与故障电流信号的能量主要集中在频带].1版.北京：中国电力出版社，2006. [2]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].2版.北京：中国电力出版社，2002. [3]任震，黄雯莹，等.小波分析及其在电力系统
7、中的应用[M].北京：中国电力出版社，2003. [4]李舜酩.二进离散小波能量谱及其对微弱信号的检测[J].中国机械工程，2004，15(5)：394-397. [5]张德丰.MATLAB小波分析[M].北京：机械工业出版社，2009. 注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
