基于冗余表决的行波小波系数极大值极性法配电网接地故障选线原理研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第7期继电器Vol，34No，72006年4月1日RELAYApr．1，200613基于冗余表决的行波小波系数极大值极性法配电网接地故障选线原理研究黄景光。，刘会家。，吕艳萍(1．三峡大学，湖北宜昌4430o2；2．武汉大学，湖北武汉430072)摘要：研究了配电网中单相接地短路故障时暂态行波的特性，利用母线电压及各线路电流暂态行波O模初始波头的小波系数的极大值极性的特征，构成了新的基于小波分析的故障选线保护判据，通过识别初始波头小波系数的极大值，

2、判断极大值极性特征，并对多次判断结果进行冗余表决，完成故障选线工作。该文利用Matlab建立了一个典型的配电网系统仿真模型，通过编写选线保护仿真程序，完成对仿真结果的计算和分析，证明了此方法的正确和有效，并对应用研究提出了有益的建议。关键词：小波分析；故障选线；极大值极性；冗余表决中图分类号：TM7ll，TM77文献标识码：A文章编号：l003_4897(2006)O7—oo1350引言l行波的波过程分析及选线保护理论依据通过对配电网单相接地故障的分析，我们知道，文献[5]认为，行波是一个暂态量，只有系

3、统中对于中性点不接地或者经消弧线圈接地的系统，基发生接地时才会产生。这样理解是不准确的。电力于稳态基波分量的接地保护灵敏度往往不够，甚至系统中能量的传输和交换都是行波过程，无论系统完全失去了应有的选择性，以至于不能用来构成故是正常运行、短路、断线，还是断路器操作等。当我障选线保护。存在于电源电压中的奇数整次谐波如们把电力系统中的各元件理解为分布参数元件时，5次、7次等，由于含量仅占基波的百分之几，数值太电能在电力系统中的传输过程就应该理解为电磁波小，传统方法不易提取。因此，配电网接地故障的特过程，这就是

4、行波。暂态行波只是电力系统暂态引点决定了一般基于稳态电气量原理的选线保护装置起的行波过程，其本质是系统暂态过程中能量的变存在先天的缺陷，其准确性和可靠性都难以令人满化和交换。暂态行波由其波源向系统中其它点以电意一。磁波速传播，在系统中引起一系列波过程。暂态行波的这一特征，独特而显著，所以，行波原理可以用来构成性能优异的继电保护及其它自动化装置。1．1变电站进出线路上的暂态行波过程在对称三相输电线路中的点，某时刻t的电压、电流瞬时值应满足下列波动方程：图1行波入侵变电站示意图f[1l]=[￡][c][1l

5、山]Fig．1Atravelwavearrivesapowertransformersubstation{O：t(1)I[f]=[c][￡][fab]当电力系统发生故障时，由故障点暂态引起的行波，会由此点以电磁波速向系统的其他部分传播，其中：为线路位置，t为时间，L、c分别为单位长度对于同一变电站的不同线路，故障线路行波的方向线路的电感和电容矩阵J。为求解此波动方程，通常进行相模变换，把相互与其他非故障线路是相反的，如图1所示。本文利用故障暂态引起的行波，并应用小波分析获取前向耦合的三相电压电流变换为相

6、互独立的模量，即行波入侵变电站时各线路中电流波形的极性特点，模量、口模量和0模量：构成选线保护算法，完成配电网单相接地故障选线，，【[f]=[]]一维普资讯http://www.cqvip.com14继电器可以采用变换：有一个与母线类似的波的折反射过程，但在反射波『一2]到达母线之前，分支点对母线上的波过程没有任何T=l11—2l(3)影响。一般配电线路的长度都不会太长，其末端都111J有分支的可能，但从后文的论述可以知道，只要线路这样，长度到达几百米，在反射波到达母线之前，装置就获得足够的数据，对运用

7、本文算法就没有影响。嘉北02／／a~O]㈩1．2变压器中的暂态行波过程其中：[]=~ag[LlClLlClc0lCllClco]，变压器中的暂态行波过程十分复杂。对于单相，、c，，c。分别为线路单位长度的正序和零序电感和变压器，在t=0瞬间的初始波过程中，由于绕组电电容。感很大，电流不能突变，可以认为电感回路开路，此求解后得到模量电压和电流的前行波和时，无论绕组末端是否接地，都可以认为，绕组各点反行波应该满足方程：对地电位分布可近似为：M=M。e一(8)fiq(一詈)=÷u(一詈)在=0时刻绕组端部(=

8、0)的电位为u。因l(+詈)=一÷(+詈)(5)此，在初始波过程中，无论绕组末端是否接地，都可以把变压器绕组近似等效为其人口电容C，初始电其中为对应c~o模量的电磁波速和波阻抗：压分布主要集中在人口电容上，电感回路中的电流11很小。。√√’'’三相变压器也可以用同样的方法等效。单相接u，，分别为前向波和反向波电压电流。线路上任地故障时的暂态行波到达变压器瞬间的初始波过程意一点的电压、电流都是通过其前行波与反行波之中，中性点接地的Y形接线变压