基于小波變換模極大值原理的變電站變壓器保護研究

任艷

摘 要 利用小波變換提出了一種勵磁涌流分辨方式，不必測量二次諧波大小而通過波形分布進行辨識，比間斷角原理的辨識方法效果更好。可以實現采樣頻率低，降低了硬件指標高需求，避免了由于間斷角測量差值導致的保護誤判斷。

關鍵詞 二次諧波；小波變換；間斷角原理

中圖分類號 O2 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0105-02

目前，由于二次諧波制動原理簡單明了、實現方便，長期以來，在國內電力系統的變電站變壓器差動保護中得到了廣泛應用，并一直延續到了微機保護中，推動了我國電力事業的發展。但是，隨著電力系統規模的擴大，應用于變壓器差動保護的勵磁涌流的識別方法或多或少都出現了一些問題，所以本文提出了一種基于小波變換模極大值原理的勵磁涌流鑒別方法，不需要對電流的二次諧波含量進行測量；也不需要進行精確的間斷角測量，優于常規的間斷角原理?？梢员M可能的以較少采樣點滿足鑒別勵磁涌流和內部故障電流的需要，對實現算法的硬件要求有明顯降低，可以避免由于間斷角測量誤差而引起的保護誤判。

二次諧波的制動原理在國內電力系統的變電站差動保護中應用廣泛、簡便實用，對國內電力行業的發展起到了推波助瀾的作用。然而，一直以來勵磁涌流的辨識方法在應用到變壓器保護過程中出現了很多問題，因此，本文提出了一種利用小波變換提出了一種勵磁涌流分辨方式，不必測量二次諧波大小而通過波形分布進行辨識，比間斷角原理的辨識方法效果更好?？梢詫崿F采樣頻率低，降低了硬件指標高需求，避免了由于間斷角測量差值導致的保護誤判斷。

1 小波變換理論

1.1 連續小波變換

定義：，函數定義為

（1）

將叫作小波基函數：

（2）

其中叫作尺度因子（伸縮因子），即平移因子。

1.2 離散小波變換

連續小波變換的概念及其公式適用性較低。由于現代計算機只識別[1，0]表達，因此，要對連續小波變換采取離散處理，以適合與數字計算機的處理。

其中，，>0，m，k取整數。小波基函數為：

（3）

取值，，小波基函數簡記為：

（4）

離散后的小波變換定義：

（5）

變量按照和進采集，其中頻率足夠低。則算法公式為

（6）

梯形法的積分公式為

（7）

1.3 小波變換模極大值處理

小波變換之所以能夠替代傅里葉變換就是因為其不僅能夠顯示信號頻域特性，同時在時域信號上也能辨別，例如脈沖信號、極大（?。┲迭c都是包含信號的真實值，傅里葉變換往常考慮不到。

利用公式：

（8）

（9）

若記，即為在尺度因子s下的變換。于是有

（10）

（11）

應用二進小波變換的模極大值方大來檢測信號的突變點，使得在點達到局部最大值，即，并且要求局部極大在左鄰域或右鄰域是嚴格局部極大的，以避免當恒為常數的情形。

若，有成立，則稱點為模極大值[10]。

2 勵磁涌流特征提取的模糊處理

對于小波變換峰值的識別采用如下規則，即

if，then是正峰；

if，then是負峰。

由于以上分析是在MATLAB仿真的情況下得出的，在實際現場的工作中會有各種各樣的干擾，所以提取模極大值要考慮小波變換波形的噪聲問題與涌流波形特點進行區別。本文對小波變換模極大值的結果進行以下兩條模糊規則的處理，判斷是否為有效模極大。

1）要想剔除小波變換中極小的波峰，把局部模極大與涌流波峰進行對比。函數如圖1、圖2所示，是小波波峰對于局部模極大的隸屬度，是兩者比值，即，是小波波峰，是涌流極大。提出百分比低于0.1，即將占百分比大于0.2的，取。

2）通過第一步處理后，可以得一系列小波波峰，設定模糊曲線。

其中為同號兩小波變換峰值中間的值與兩峰值平均值的比值，即。如果比值小于0.4，

則。如果比值大于0.7，則。

利用前兩步的2條模糊規律進行綜合判識。

（12）

假如相鄰模極大異號，則取。大量的仿真試驗顯示，辨識的電流是勵磁涌流。

3 結論

針對變壓器差動保護的二次諧波閉鎖原理存在的問題，提出了一種無需計算二次諧波含量及測量間斷角的新方法，即運用小波變換模極大值原理進行勵磁涌流的識別，并通過matlab仿真軟件驗證該方法的可行性。

參考文獻

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