用小波原理構(gòu)成繼電保護(hù)啟動(dòng)元件的研究

圖3　信號(hào)f(t)的突變點(diǎn)與Waf(t)
幅值極大點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

3　用小波分析原理構(gòu)成啟動(dòng)元件的方法
　　由小波變換用于信號(hào)突變檢測(cè)的基本原理可知，如果選擇小波函數(shù)為光滑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)，則由小波變換的模極大值點(diǎn)，可以檢測(cè)到信號(hào)的突變點(diǎn)。因此可采用下述方法構(gòu)成微機(jī)保護(hù)的啟動(dòng)元件。
　　(1) 選擇合適的采樣頻率。經(jīng)大量仿真試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采樣頻率在5～8 kHz時(shí)，各種故障情況下的電流、電壓信號(hào)的突變特征均較明顯。如果采樣頻率較低，則不易反映出故障信號(hào)的變化特征。
　　(2) 選擇對(duì)稱小波函數(shù)對(duì)電流、電壓采樣信號(hào)進(jìn)行離散二進(jìn)小波變換，選取尺度參數(shù)為j=2,3,4。
　　(3) 取當(dāng)前時(shí)刻小波變換的模的絕對(duì)值與一個(gè)周期前對(duì)應(yīng)時(shí)刻的小波變換的模的絕對(duì)值相減，根據(jù)有效信號(hào)突變點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的小波變換模極大值具有沿尺度傳遞的特性，當(dāng)某一時(shí)刻在尺度j=2,3或j=3,4上，小波變換模的突變量均超過各自尺度上的整定值時(shí)，即可判定在該時(shí)刻發(fā)生了故障，啟動(dòng)元件可不帶延時(shí)立即動(dòng)作。
　　(4) 由于小波變換的模極大值僅在故障瞬間出現(xiàn)，因此應(yīng)將啟動(dòng)元件的動(dòng)作時(shí)間固定下來，固定的時(shí)間應(yīng)大于故障可能持續(xù)的時(shí)間。
　　(5) 如果受硬件條件所限，信號(hào)的采樣頻率不能取得太高時(shí)，則可以對(duì)信號(hào)先進(jìn)行微分，然后再進(jìn)行小波變換。這樣在采樣頻率較低的情況下，可以使啟動(dòng)元件具有一定的靈敏度。
　　圖4為A相電源電壓過零時(shí)，110 kV線路末端發(fā)生AB兩相短路，采樣頻率為5 kHz時(shí)，A相電流及其在尺度j=2,3,4下的小波變換波形圖。圖5為上述條件下A相電壓及其小波變換的波形圖。從圖中可以看出，即使在電源電壓過零，短路電流在故障瞬間不增大的最不理想的情況下，在故障時(shí)刻電流、電壓信號(hào)的小波變換仍有模極大值出現(xiàn)?？梢?，如果利用小波變換原理構(gòu)成微機(jī)保護(hù)的啟動(dòng)元件，可以提高啟動(dòng)元件的動(dòng)作速度和靈敏度。

圖4　AB兩相短路ia及其小波變換

圖5　AB兩相短路ua及其小波變換

　　由于小波變換對(duì)奇異信號(hào)的反映非常敏感，利用這種原理構(gòu)成微機(jī)保護(hù)裝置的啟動(dòng)元件，雖然具有靈敏度高、動(dòng)作速度快的優(yōu)點(diǎn)，但是它對(duì)于由系統(tǒng)操作等情況引起的電流、電壓突變量也會(huì)有所反映。因此在使用時(shí)應(yīng)慎重，把各種影響因素考慮進(jìn)去，以采取相應(yīng)的措施避免保護(hù)裝置頻繁啟動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

〔1〕　秦前清，楊宗凱.實(shí)用小波分析［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1994
〔2〕　趙松年，熊小蕓.子波變換與子波分析［M］.北京：電子工業(yè)出版社，1996
〔3〕　朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，1995