小波理论在供配电系统中的应用讲座——第六讲 小波理论在超高压输电线路暂态保护中的应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com54供用电第21卷第6期2004年12月小波理论在供配电系统中的应用讲座第六讲小波理论在超高压输电线路暂态保护中的应用湖南大学电气与信息工程学院王娜周有庆中图分类号：TM773文献标识码：B文章编号：1006-6357(2004)06-0054-03电网故障时的高频暂态分量含有比工频分量更多的故障信息，因此，近年来，暂态保护得到了广泛的关注，基于暂态量的保护具有响应快、准确度高、不受工频现象(如过渡电阻、系统振荡、CT饱和)影响的优点，是当前继电保护新原理的重要发展方向之一。暂态保护技

2、术的关键是暂态特征的提取，以往暂态保图1超高压输电线路简化模型护效果不理想，一方面是由于硬件技术的原因，更重要的如图1所示的输电线路简化模型，各端母线并联有原因是对故障信息处理技术落后。常规的方法如傅立叶0．1F的等效杂散电容，保护设在P侧，保护范围为PM变换等不适合处理暂态信号，小波分析则具有时频同时局段。当线路发生故障后，暂态电流信号从故障点线路的正部化的性质，恰好在处理非平稳、暂态信号等领域具有独反方向传播。由于母线对地电容的存在，暂态电流通过母特的优势，它可对信号进行多分辨率分析，对暂态信号在线时将有一定的衰减，且频率越高的

3、成分，衰减越大。当时间和频率特征上进行描述，小波变换特别对暂态突变信线路保护区外MN段Fz点发生故障时，高频暂态信号向号和微弱信号的变化较为敏感，能可靠提取故障暂态特两侧传播，在进入本侧保护范围PM段时，大部分的高频征。因此，将小波分析方法引入到暂态保护当中，必然会分量被母线M上的杂散电容屏蔽，而对其中的次高频推动暂态保护的发展。部分，该电容的衰减能力则明显减弱，基本保持不l小波变换在超高压输电线路暂态保护中的应变。对区内Fl点故障而言，当暂态信号到达本侧保护时，用概述其和基本不变。基于上述原理，故障发生在PM段和MN段，CT检测到

4、的电流频率成分将会不同，即使是对于超高压(EHV)输电线路，暂态保护分为有通道F1点和F2点都靠近母线M，其暂态电流也有一定的差保护和无通道保护两种。在有通道保护中，通道及其维护别。基于此，采用小波分析检测这种差别，以区分区内故的费用较高，且整个保护的可靠性要受到通信线路的影障和区外故障。响。而无通道保护既不需要通信，又可以实现全线路保2．2基于小波理论的保护判据护，具有明显的优越性，因此这方面的研究比较多。小波变换可以将信号分解到不同的频率带，适合于各小波变换具有良好的时频分析特性，充分利用这一特频段的信号提取。用一固定窗121小

5、波变换系数的平方和性进行暂态特征提取，将有助于提高暂态保护的性能。目表征某一频带暂态电流在窗内的能量，设小波变换后在尺前小波分析在暂态保护中的应用的研究较多，总结起来主度1和2上能量为S和SJz，实际系统中，电流选用模电要分为两种情况：一是利用小波变换的分频特性进行信号流Im(L—J。+J-21b)，则有[：频谱能量分析，另一种是利用小波变换的奇异性检测原理，根据小波变换的模极大值确定暂态信号的发生时间或fSj,(nAT)=、I(1，1、)l*△1、特征(如大小、极性等)。前者主要应用在单端量暂态电流．{lsj㈩保护中，后者广泛地应

6、用到行波保护和故障测距以及故障z(nAT)一lⅥ呵(2，1、)l*△1、I~一rt-M选相中，以下的章节中将分析介绍基本原理，而省略详细Xk(2)的计算过程。式中△T为时间步长，k为衰减系数，M为窗口采样数。2小波变换在单端量暂态电流保护中的应用调整衰减系数k，可通过R的大小来判别区内和区外2．1基本原理故障。由前面的分析可知，若是区内故障。R较大，若是区维普资讯http://www.cqvip.com2004年第6期供用电55外故障，R较小。由于故障暂态到达CT后，延时一个窗发在保护区外，这是就行波距离保护的原理L2J。口的时间，

7、S。和Sz均会突变，可以此作为暂态保护的启行波到达检测点时，信号有一个突变，根据小波变换动判据。于是，继电器启动判据和本段保护跳闸判据为：的奇异性检测原理，在这些突变点处对应小波变换的模极ISil(nAT)≥SIandIS口(，l△丁)≥S2I(3)大值，因此，通过检测小波变换的模极大值可以定位行波time(R>1)>xms(4)到达检测点的时间，从而实现故障测距。故障产生的行波式(3)为启动判据，式(4)为本段保护跳闸判据。在母线处除发生反射外，还发生折射，进入背侧相临线路，time(R~>1)表示保护R>1的时间。背侧相临母线的

8、行波会到达检测点，同时对端母线反射回下面以图2[]说明判据的有效性，图中横坐标为的行波也会在到达检测点，如图4所示，因此，单端量行波t／ms，纵坐标为J(A)：保护的关键是正确区分初始行波和由故障点反射回来的行波。各种文献中提出了多种