浅谈配电网故障基于小波分析的选线方法.doc

浅谈配电网故障基于小波分析的选线方法【摘要】本文浅谈配电网故障基于小波分析的选线方法,通过分频 特性良好的小波，利用频带剔除线路谐振状态，适当带宽分解故障后线路 的暂态零序电流，从而小波重构低频段下各线路的零序电流，最后比较重 构后的信号来选线关键词】小波分析；小电流接地系统；暂态信号1・配电网故障基于小波分析的的选线原理串联谐振过程和并联谐振过程存在于配电网线路中，在谐振状态时， 故障线路的阻抗有时呈感性，有时呈容性，受各线路长度、系统出线数等 因素的影响，同时故障线路与非故障线路零序电流关系较为复杂，剔除进 入谐振状态的频段，在有效频段内通过线路在各频带上的模极值能量进行 判断，当配电网发生单相接地故障时，利用dbio小波包将流经某一条非 故障线路的暂态零序电流分解4层，将各线路信号分解到16个不同子频 带上，记各线路零序电流小波包分解后在各有效子频带上的模极值为 WIMLj,其中L二1, 2,, n表示线路编号，j二1, 2,, p表示有效子频带编号 线路L在各频带上的模极值能量为：(1)此时利用故障线路能量较人且极性和英它线路相反的原理进行选线 本文基于小波分析的选线方法，利用频带剔除线路谐振状态，通过分频特 性良好的小波，得到其在不同频带下的输出，然后按照能量最大的确定线 路故障特征最明显的频带。

根据故障线路暂态电容电流的极性与非故障线 路不同的原理，当各线路的特征频带是一致的，选能量最大的频带，利用 小波包分解频带下对各线路的零序电流；当各线路的特征频带是不一致 的，小波包分解各线路特征频带，故障线路除在本身的特征频带上分布的 能量最强，在其它线路的特征频带上也有较强的能量分布，而非故障线路 只在本身的特征频带上分布的能量较强，在其它线路的特征频带上的能量 分布较弱最后比较综合各频带的结果來实现故障选线2.配电网故障基于小波分析的选线算法根据选线原理的分析，拟定以下选线步骤：(1)计算出中性点不接地 系统和中性点经消弧线圈接地系统各自的有效频段，英中中性点不接地系 统的有效频段为(0〜fSFBH),中性点经消弧线圈接地系统的有效频段为 (fSFBL〜fSFBH)； (2)选择合适的小波函数;(3)选择能量最大的分解 尺度作为故障“特征尺度”信息；根据各线路特征频段的情况，利用小波 包对各线路的零序电流进行分解；若线路中高频分量片主要成分，利用模 极人值和极性进行选线若线路中低频分量占主要成分，把各线路零序电 流分解至第六层，将所得到的直流分量进行单支重构，通过比较重构后的 结果来实现选线。

1) 小波分析有效频带的选取由线路相频特性分析可知：中性点不接地系统的有效频段为(0~ fSFBH),中性点经消弧线圈接地系统的有效频段为(fSFBI-fSFBH)0代 入零序仿真参数，可得：(2)因此，(0-968HZ)为中性点不接地系统的 有效频带，(86〜968IIZ)为中性点经消弧线圈接地系统的有效频带引入比例因子k： (3)是为了明确各线路故障暂态零序电流在各频 带下的分布情况，其中：En表示（4, n）频带下小波包分解结果的能量， E表示原始信号的能量2） 小波函数的选取因多数小波变换所具有的基木功能和特点：信号突变检测能力、分频 能力、时频局部化分析能力，以信号细节分量的极性为判据，正被小电流 接地系统的选线问题为用从接地选线的角度分析，所应用的小波性质如 下:（1）具正规性和正交性正规性使得对于信号或图像的重构问题能够 获得较好的平滑效果，而正交性使小波变换能快速的运行；（2）有高阶数 的消失距消失距越高，则对于信号的奇异性检测比较有利；（3）检测暂 态突变宜采用具有对称性或近似对称的小波对称性则使得小波变换具有 线性相位；（4）为了提高运算效率，减少占用空间，小波基应具有紧支性 或较短的滤波系数。

紧支性或较短的滤波系数，则有利于提高计算的速度, 减少消耗时间工程上应用较多的小波函数是dbN小波系，特点是随着序号N的增人, 时域支集长度变长，时间局部性变差；消失矩阶数增加；滤波器长度变 长；正则性增加，频域局部性变好把一个信号分解为一系列小波函数的 叠加是小波变换的本质，因此需要尽量使小波函数的波形与所分析信号的 波形一致综合以上各种因素，根据以往的经验，选dblO小波3） 特征尺度的选取具有故障特征的高频分量，是零序暂态电流经小波分解后，大量能量 集中在高尺度上这样可以从各尺度中选出能量最大的信号所在的尺度， 以该尺度的信息作为选线的判据大量的试验后,作为选线的判据一般取 尺度4或者尺度5上的信号用于故障选线的频带宽度应选择适当，若过 细，则频带对应采样点数过少，不利于进一步信号分析；若过宽，则信号 信息含量增加，降低故障选线的可靠性所以选择4层16个子空间的小 波包分解，每个频带宽度为125HZo根据故障线路与非故障线路暂态电容电流的极性不同的原理，故障发 生在相电压过零点附近，暂态过程不明显，则在低频段下对各线路的零序 电流进行小波重构，通过比较重构后的信号来实现选线对10KV系统进 行仿真分析。

在仿真过程中，通过改变过渡电阻大小、故障点位置等参数 进行了计算，仿真结果表明本文提出的故障选线方法有较高的可靠性3.结论本文提出了基于小波分析的配电网故障选线方法在有效频段内基于 奇异量小波包变换的多频带分析，剔除线路进入谐振状态的频段的故障选 线方法利用故障线路和非故障线路模极值的不同特性，找到各线路奇异 量的模极值的大小和相位信息实现故障选线，需耍选用合适的小波函数进 行小波包变换通过对特征尺度的分析，选择dblO小波对故障后的零序 电流进行4层分解，在考虑各线路暂态零序电压和电流的奇异特性、频率 成分的情况下，选取故障选线的有效频带和能量集中的特征频段，在特征 频段一致和不一致两种情况下，根据特征频段上故障线路和非故障线路暂 态零序电压和电流的小波包分解后的模极值大小和极性来实现故障选线参考文献[1]车伟•基于小波分析的小电流接地系统单相接地故障定位研究[D]・南京：河海大学，2003。