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识别变压器励磁涌流和内部短路电流的小波能量

时间:2014-07-25 11:15来源:未知 作者:y930712 点击:
当前变压器差动保护核心问题之一是如何鉴别励磁涌流和内部短路电流[1]。近年来,国内外学者提出不少鉴别涌流的新方法,如依据磁通特性 [2,3]、等值电路参数[4]、负功率方向[5]、涌

 当前变压器差动保护核心问题之一是如何鉴别励磁涌流和内部短路电流[1]。近年来,国内外学者提出不少鉴别涌流的新方法,如依据磁通特性 [2,3]、等值电路参数[4]、负功率方向[5]、涌流波形[6]、励磁阻抗[7]等来识别励磁涌流。这些方法需要对变压器的某些参数作人为的假设,应用前景取决于理论上的进一步的突破。目前国内设计变压器差动保护装置主要是基于间断角[8]和二次谐波制动原理[9]。文献[1]研究表明:励磁涌流在变压器一次侧有明显的间断角,但进入差动继电器的二次涌流已大大丧失这种特性,利用起来将增加装置的复杂性。二次谐波制动原理应用较为成熟。同时文献[1]也提出,在正常工况下,大容量的变压器内部短路电流的二次谐波含量约为7%,而在有串补电容的高压系统及高压电缆变压器的短路电流中,二次谐波含量可能高达15%~20%,这对二次谐波制动原理提出了新的挑战。
  众所周知,励磁涌流中的三次谐波含量是仅次于二次谐波的,但是因为在其他工况下,三次谐波电流也经常出现,特别是内部短路电流很大时将有明显的三次谐波成分,因此不能作为涌流的特征量来组成差动保护的制动或闭锁部分。在具有差动电流速断辅助保护(防止在很大内部短路电流时差动保护拒动)的条件下,吸收部分三次及更高的谐波分量作为差动保护的制动辅助量将是可取的[1]。
  本文通过分析信号的小波能量谱图,提出一种鉴别励磁涌流和内部短路电流的新方法-小波能量谱图解法:将电流信号进行小波分解,计算相关尺度的高频段能量,将其变化率的比值作为模式识别的特征量。该特征量反映了电流中各次谐波含量的变化,以此为判据来区分变压器励磁涌流和内部短路电流。大量仿真计算表明:该方法简单有效,具有应用前景。
2 小波多分辨率分析理论
  小波分析是傅立叶分析方法的重要发展,近年来成为众多学科关注的焦点。与傅立叶变换相比,小波变换具有时-频局部化特性,通过对信号进行多尺度变换分析,精确的提取信号中的特征信息,解决了傅立叶变换不能解决的许多困难问题,它是近代调和分析发展史上的里程碑。
  设:基小波Ψ(t)∈L2(R)满足容许性条件
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  式中:是Ψ(t)傅立叶变换的共轭。由生成一个函数族:
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