基于小波分析的弱电源侧暂态量选相方案

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第1期继电器Vo1．34No．12006年1月1日RELAYJan．1，2006基于小波分析的弱电源侧暂态量选相方案李峰，焦彦军，马静(华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，河北保定071003)摘要：针对输电线路弱馈侧选相问题，在分析各种故障类型模分量特征的基础上，通过对输电线路各种短路故障情况进行分析，提出了弱电源侧故障选相原理和算法，该原理基于模量小波分析能量特征。并经过仿真计算和数据的验证表明该选相原理的正确性，能满足现

2、场弱馈选相的要求，从而有效地解决了弱电源侧的选相问题。关键词：小波分析；弱电源；故障选相；暂态量中图分类号：TM711；TM77文献标识码：A文章编号：1003-4897(2006)O143001-04『2-l]0引言[S]～=1l0一l(2)目前，国内数字式高压线路保护主要采用突变111J量选相和稳态量选相相结合的方法。对于弱电源侧保护，在线路发生故障后，能感受到的电流仅为零序压为U，U，Uc；Z，Z：，Z。分别为从故障点看入电流，因此靠电流突变量和电流序分量进行选相很困难。以往通常利用电压故障分量

3、进行选相，但发现弱电源侧在保护起动一段时间以后，不能准确地提取故障分量，从而使得利用电压故障分量选相元件不能正确工作。-本文提出的弱馈侧选相，选相判据用到的是模量小波分析能量特征，避免使用突变量，所以该选相1-1l~sA]㈩判据的准确性较高，能有效地解决弱电源侧的选相1)A相接地短路的边界条件为E=U，=问题。ATP仿真结果验证了该选相判据的选相准确性1故障特征分析{，=2，0(4)当系统发生任何类型故障时各点的电流、电压【，0：o均可分解为非故障分量和故障分量。根据叠加原理，系统中故障分量可由在故障

4、点叠加等效电源来求解。等效电源由故障点故障前电压及故障类型决定。由线性变换理论可知，对故障分量网络仍可采{E2=Z2I2(5)用模分量进行分析。由于各模量相互独立，因此当从故障边界条件中推导出各模量等效电源后，就可分别求解各模量的独立网络，以获得保护装设处各模故障分量。{E2=0(6)当采用克拉克模变换时，其转换矩阵为[『]S]=÷jl一1／2√3／21l(1)一1／2一21J维普资讯http://www.cqvip.com2继电器E2=3UAe一r{2Eo—E。=一3UA(7)【，l+Io=0可求得

5、模量等效电源rEl=3ZlUA／(2Zo+Z1){E2=3e∞UA(8)图1多尺度分析结构图I．Eo=一3ZoU／(2z0+Z。)Fig．1Structureofmultiple—dimensionanalysis3)BC两相短路的故障边界条件为E一E=则多分辨分析的子空间可以用有限个子空UBc，，B=一，c，，A=0。间来逼近，即有由克拉克模变换可得Vo=V。①W。=①W2①W。=⋯①①，l=0r7Io=0(9)一。①⋯①①。【E，=3Ue—J帅3利用小波分析构成选相原理可求得模量等效电源由于保护处

6、各模故障分量完全由故障点叠加的El=0r等效电源来决定，因此各独立模量网络中由故障产{E2=3Ae。j∞(10)生的暂态电流或电压量也完全由此等效电源来决【E。：0定。而根据以上分析可知，不同的故障类型所对应4)三相接地电源的故障边界条件E=U，E=的各模量网络中等效电源也各不相同，从而导致暂UB，Ec=Uc。态电流或电压量出现特征差异。由克拉克模变换可求得模量等效电源El=3EA{E2=5e。j∞EA(11)LEn=0以上分析了以A相为故障特殊相，模变换也是以A相为基准的情况。当故障是以B相或C相为

7、特殊相时，则采用以B相或C相为基准的模变换将具有与前述完全对应的结果。2小波分析CG空间序列{}，，存在函数(t)∈Vo，使它的整数平移系{(2t—k)lk∈Z}构成的规范正图2选相判据流程图Fig．2Flowchartoffaultphaseselector交基，称(t)为尺度函数，定义为=2-j／2(21·t—k)J．k∈Z。小波分析是时频分析，在选择频段上比较灵活，=2一O(2～t—k)，k∈Z函数系因此对以A，B，C相为基准的各模量经db3小波分{(t)lk∈Z}是正交。析后的第二尺度在固定的

8、时间窗内进行求取能量E设以表示图1中分解中的低频部分A，表(经多次仿真发现信号第二尺度所能达到的选相效示分解中的高频部分D，，则是在+。中的正果最佳)。交补，即：在时刻n，固定时间窗J7、r内的能量公式如下：①=+。J∈Zn显然E(nAT)=∑kAT)△(12)k=n—M①①+。①⋯①+=+K=n—M维普资讯http://www.cqvip.com李峰，等基于小波分析的弱电源侧暂态量选相方案3式中：为窗口中采样数；△为步长时间。根据各暂态电流模量小波分析