配电网小波变换技术毕业论文中英文资料外文翻译文献-solarbe文库

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外文资料翻译使用小波变换在中性非有效接地的分配系统中识别单相接地故障馈线摘要本文介绍小波变换技术的在配电网单相接地故障馈线识别的一种应用方案。该计划使用零序当前行波识别的故障馈线和母线的残余电压，以确定故障或开关操作引起的事件。由零序电流传感器测量当前行波分解提出利用小波多分辨分析。当地小波变换的模的极大值确定了初始行波的时间。所有馈线上的小波变换在时间上相互比较大小和极性找出故障馈线。馈线标识独立于电网中性点接地方式。拟议的计划通过电磁暂态程式（ EMTP）已经被实施和验证。在正常情况下对如馈线充电和放电以及电容器组切换的瞬态响应来说，这个计划被证明是具有鲁棒性的。关键词配电保护、小波变换、残压、零序电流一、引言带有如不接地，高电阻接地，和中性点接地的小接地故障电流的分布式系统，通常被称为的非有效中性点接地的分布系统。这种系统的特点是在单线接地的情况下能够继续运行一段时间。由于系统的中性点没有完全接地，因此接地故障时电流很小，同时系统的工作状态没有达到非正常的电流水平。在同一时间，因为在非常有限的接地故障电流，试图用这个系统去保护接地故障通常被认为是不切实际的。通常情况下，该系统唯一提供的继电保护是零序过电压保护（没有指示是哪根馈线故障）。仅报警表示系统接地故障存在于某个地方。典型工作的做法是手动运行测试确定故障馈线。在过去的十年中，已经开发出许多技术以提高非中性点有效接地分布式系统馈线故障的识别。他们大致可以分为两组基于基本系统频率元件算法和基于暂态信号算法。基本系统频率元件的算法如幅度比较继电器，相位比较继电器，瓦特计式检测继电器没有完全成功 , 由于他们无法确定在低电流下的故障馈线另一方面线路上预期的最大不平衡负荷会引起他们的误动作。事实上，零序设备检测的信号包含着显著的暂态成分。瞬变一般远远大于电源频率分量。此外，单相故障往往由连续的短时间瞬态自熄故障形成。在文献 [4] ， Prony 的方法是在保护消弧线圈系统中应用接地故障电流分析。文献 [5] [6] 利用人工神经网络在谐振接地配电系统中检测单相接地故障。另一项研究 [7] 开始在谐振接地配电系统应用小波分析暂态接地故障。文献 [8] [9] ，提出基于小波变换模的极大值的单相接地故障馈线选择。文献 [10] 在所选择的频段采用瞬态信号以确定故障馈线。在本文中，通过比较小波系数的大小和极性确定故障馈线的想法，建议 [8]不深入的实际验证和研究。这里给出的对在正常产生的瞬变事件的扩展计划，如馈线通电和断电功能，以及电容器组切换产生的瞬变和广泛的电磁暂态程序（ EMTP）信号的模拟测试结果描述。本文以下各节包括小波技术（第二部分），目前的行波计划和实施（第三部分）的故障馈线鉴定的基本原则（第四部分）以及采用 EMTP的产生的信号测试结果的总体介绍（第五部分）。关闭本文的结论和参考。二、小波变换小波变换是一个功能强大的工具，由于它提取时间和能力暂态信号的频率信息能力在分析短暂的现象中 [11] - [16] 。对于一个给定的连续小波变换（ CWT）定义为母线小波信号图 1 。三次 B 样条函数的导函数的形状。（ 1）其中 a 是比例因数和 b 是转换因数。事实上，我们应该分析的在工程领域的信号通常是离散序列。在离散序列小波 x（ n）变换多分辨率分析的基础上，我们有的 j 和 k 是整数，即比例因数和转换因数，是离散信号在 x（ n）的决议 2j; 是离散细节信号（小波变换）的决议 ; 2j 是系数， {gk} 仅由他们确定母小波。（ 2）母小波的种类有很多，如哈尔和多贝西小波。母小波的选择在不同类型的故障检测和定位瞬变起到了重要的作用。此外，母小波的选择还依赖于一个特定的应用程序。由于三次 B 样条函数功能要求至少支持在所有的多项式样条，可以得到类似的一个很好的近似高斯函数的三次 B 样条函数的导数作为本研究的基本小波函数选择。（ 3）如下它的形状和系数。（ 3）对于上述小波，它的系数是为了获得突变信号的特征，只需并明确小波变换的模的极大值。他们被定义为本地的小波变换模的极大值，当且仅当满足以下条件，[15] ， [17] （ 4）它已被证实的信号可重构其模的极大值 [17] ，因此小波转换模的极大值包含了原有的所有有用的信息信号，小波变换模的极大值可以充分代表原始信号，包括信号的波形，属性和坡度的变化。因此，在本中利用小波变换模得极大值数来了实施这个计划。三、基本原理当单相接地故障发生在一个馈线是，产生的故障行波点将从故障点沿馈线传播到系统。到达行波阻抗的变化的，例如，母线变电站，行波将反射和折射。在当前行波抵达瞬间时，他们满足基尔霍夫电流定律（ 5）其中 n 是连接点的分行数目， ik 是通过 K 个分支电流。也就是说，当前电流在流入是等于电流的流出。至于有关母线，故障馈线电流值等于正常的馈线电流母线连接的总和。假设当前的参考方向是从母线到馈线，在所有健康的馈线电流有相同的方向。因此目前故障馈线电流的反向，比任何健康馈线的电流要高得多，这是确定单相接地故障馈线中性非有效接地的配电系统基本原则 [18] 。四、建议计划因为在正常事件中，如馈线通电以及电容器组切换产生的行波会导致继电器故障馈线误懂，母线残压引入计划以确定故障或没用的干扰。因此，拟议计划使用母线的残余电压，用来确定是否相接地故障时，零序电流行波出现故障馈线。当单相接地故障发生在一个馈线中，残余在母线电源频率电压将上升到三倍相电压。当开关操作如馈线充电，在剩余母线的工频电压是零。在这项计划中，母线的残余电压阈值设置为相电压。图 2 。该方案的硬件安排。图 3 。拟议计划的流程图。另一方面，该计划使用初始行波来确定故障馈线。在配电系统馈线长度通常只要短短几公里，甚至几百米，而行波的速度可以达到 300m/μ s。因此，正确获取初始行波，高频率的采样是必要的。经过分析和比较，选择适当的采样率 1兆赫在本文中。为了满足不同的采样频率的要求，计划需要特殊的设计 [19] 。硬件安排和拟议计划的流程图，在图所示 2 和 3 分别。硬件的安排主要是三个单位组成电源频率电压处理单元（ PFU），行波处理单元（ TWU）的和逻辑处理单元（ LDU）。在 PFU中，残余电压电压互感器（ PT），首先通过 V / V变压器转移到 5 V的电压信号，。然后， 500 赫兹的低通滤波器用于去除高频率的噪音，并在 1 kHz的采样信号转换数字量。最后， CPU1中提取的残余电压特性，以确定是否干扰故障或没有。在 TWU中，首先是每个馈线电流从电流互感器前通过 I / V 变压器高速采样转移至 5 V的电压信号。然后低通滤波器（ LP）和带通过滤器（ BP）用于消除噪音并产生触发为继电器信号开始。上限频率为 LP过滤器设置为 500 千赫。 BP滤波器的频带被选定为 3 10 千赫，以确保该计划开始可靠的大多数故障情况。故障起动电路比较从 BP滤波器的输出信号具有一定的阈值。何时设置阈值，有必要考虑继电器的灵敏度和可靠性。避免频繁启动问题非错误情况，连同考虑到实际情况，门槛设置相电压的最大值为 10％。在这种情况下，故障，其成立以来的角度大于 6, 都可以被检测出来。采样 / 保持（ S / H）电路样品模拟信号，并持有他们在 1 MHz的采样率。采样信号的电压范围从 5Vto 5 五的 A / D 转换器转换成数字量的模拟电压。同步数据转换产生的数据流，流被储存在一个周期内双端口存储器。在 CPLD芯片用于生成一个控制脉冲和控制转换器，确保他们为了工作。在过去， CPU2的执行小波算法和输出的干扰源。 CPU3 综合故障 PFU测定结果从 TWU的干扰源的结果输出的故障接驳。拟议计划的流程图如图。 3 当检测到系统中的干扰，当前在 1 MHz采样所有馈线波信号传输数据存储器。一个固定的数据窗口，其中包含 128 个样本被使用。对于每一个数据窗口，四个尺度小波变换处理。因为总是安装电容器组在变电站功率因数校正，他们将过滤电流波的高频分量。和高频率的行波组件衰减甚至超过低频率的部分沿相同的路径从干扰源的测量点。因此，尺度小波变换信号，它对应关系较低的频率成分（ 62.25 千赫 31.125 千赫）的信号，被选为基信号来识别故障。那么当地的尺度小波模极大值变换信号提取。由于故障产生在故障馈线电流旅行波远远高于健康馈线波，和他们分享相同的阈值，在每个支线的第一个本地的模极大值的时间可能是不同。事实上，故障产生的初始电流波测量所有馈线，应该是在同一时间。因此，如果当地第一模极大值在所有馈线比较直接确定故障馈线，错误的结果可能是获得。因此，有必要的时间来确定故障时产生初始行波到达母线。时间通过比较当地的第一模时间确定在所有馈线最大值，最早的时候是随着时间的输出当故障产生的行波到达母线。图 4 配电系统的研究。这个过程被称为时间的确定。和尺度小波反式形式在时间的信号是用来表示的特点故障产生目前各馈线的行波。另外，是否干扰故障应由与以前相比母线的残余电压设定值。如果母线的残余电压低超过设定值，扰动是不是故障。 OTH，否则，这个进程故障馈线鉴定。在故障馈线标识，尺度小波变换值当时所有馈线相互比较 . 因为系统中有噪音，低幅度信号更容易受到噪音干扰。因此，三个最高尺度小波变换的幅度值的选择第一，然后比较三个信号极性与每个其他。一个与其他两个不同的极性识别 TI 田间最后的故障馈线。径向配电网络图。 4 。这是一个典型的 10 千伏配电系统，这是模拟 EMTP的。八架空馈线发自母线。馈线总长度约 95 公里。架空馈线包含在变电站的一些短的电缆段，这是省略了研究 L1 的长度，二级，三级， L4 的， L5， L6， L7的，和 L8 是 8.1 公里， 26.3 公里， 2.5 公里， 22.1 公里， 5.4 公里， 7.9 公里，8.8 公里， 14.1 公里，分别为。 2 无功电容连接到母线功率因数校正和小型变压器安装变电站电源使用。所有馈线三相分布参数度计使用各自的几何数据馈线为蓝本在其中，零序阻抗和电容，分别为 ; 正序阻抗和电容，分别为。变形金刚为蓝本的电感。三是电网中性点接地方式考虑，即 1）中性点不接地 ; 2 ）中性图 5 、原始信号补偿的心满意足网络和接地网络的馈线故障电流波接地，经消弧线圈（称为补偿点网络），以及 3）中性点经高电阻。自母线提供从 66 kV 系统通过星形 / 三角形跨前（ 16 兆伏安），网络是通过锯齿形 / 星形接地变压器。在与补偿实验的情况下网络，彼得森线圈提供 10％矫枉过正的接地故障电流。进行了大量的模拟试验获得在馈线故障和健康，是当前的行波用来验证该方案的性能。无花果 5-7 显示固体故障产生的行驶故障馈线的波浪一个健康的馈线，母线的残余电压补偿心满意足网络的接地网络。的 SIM人口结果表明故障产生的初始电流 TRAV鹅岭波是独立的网络中央中性点接地方式。和母线的残余电压上述分配系统几乎保持不变。有补偿的情况下，网络在文件说明拟议的计划。图 6 。健康馈线电流波原始信号分别在 COM补偿的网络和接地网络。图 7 。在坚实的故障母线的残余电压下原始信号补偿网络和接地网络。固体故障故障馈线和健康的典型波在馈线，馈线观察一个阶段 A 到地面故障在图所示的 L1。 8 日和 9。故障残余电压母线图所示。 10。从这些数字可以看出，故障产生初始故障馈线电流波阳性，而在健康馈线波为负。两故障馈线先局部模极大值和所有健康馈线是 76 如此规模的小波变换值零序电流行驶在 76 波被选中相比， 30 个和 4.2 分别。和故障母线的残余电压的三倍左右相相电压，远远高于先前设置阈值，相相电压。因此，干扰被确定为单相接地故障和馈线 L1 是确定正确的故障馈线。这是众所周知的，故障产生的行波故障以来角度的影响。而不同的故障成立角导致在不同故障产生的瞬态，这可能反过来，有故障的残余电压的能量密度。图 11 所示故障以来的角度对当地的模极大值的影响尺度小波变换和故障残余电压。如被看见图 8 。原始信号，规模 2 小波变换和局部模目前行驶在波断下了坚实的故障馈线的最大值。图 9 。原始信号，规模 2 小波变换和局部模目前行驶在健康下了坚实的故障馈线波最大值。从图中，当地的模极大值在改变正弦波的方式。为零时，当地的模极大值是零了。本文根据故障起始门槛设置，故障，其成立以来的角度是大于 6，可能是受保护的。和故障以来角有小故障的能量密度残余电压。无论故障以来角度，故障残余电压远远大于阈值。高电阻故障故障馈线典型的波一个健康的接驳观察一个阶段 A 至接地故障在 200 馈线的 L1 与耐电弧是在图所示。 12 和 13，分别。显示故障母线的残余电压图、 14 从这些数字可见，故障产生的行波和母线的残余电压下降相比坚实的故障条件，但母线的残余电压远高于阈值，以正确的决定单相接地故障。和电流波的特点是显而易见的足够精确的故障。图 10 。原始信号和坚实的母线的残余电压的有效值故障。图 11 。对当地的模极大值和故障以来残余电压。图 12 。原始信号，小波变换， 2 规模和当地模电流波在故障下的故障馈线与 200 电阻最大值。图 13 。原始信号，小波变换， 2 规模和当地模健康 200 电阻在故障下的馈线电流波的最大值。图 14 。原始信号和根据故障母线的残余电压的有效值与馈线的尺度小波变换在时间值 76 。尺度小波变换故障馈线的价值和健康馈线分别为 16 和 2.4 。直属活力当接驳通电，当前 TRAV断路器开关相关的鹅岭波馈线一直运作正常，在开关馈线在图所示。分别为 15 和 16 在模拟的相关特征研，封闭三相异步时间为 5 毫秒，这是在配电系统中的典型。该事件可能是检测作为一个单相接地故障。目前行波开关对馈线和其他馈线是正面和负面的，分别。和开关对馈线的行波是最大的。然而，母线的残余电压不高到足以引发故障识别开始，如下所示图 17 。对于前馈线活力，母线三相平衡电压和剩余电压是零。在接驳充满活力，只能切换产生的瞬态电压，使残余电压，这是低于门槛。因此，图 15 。原始信号，小波变换， 2 规模和当地模目前行驶在一个正常运行的馈线波最大值。图 16 。原始信号，小波变换， 2 规模和当地模目前行驶在一个开关对馈线波最大值。图 17 。原始信号和母线的残余电压的有效值时， ENER-gizing 接驳。图 18 。原始信号，小波变换， 2 规模和当地模最大电流与电容银行的健康馈线波图 19 。原始信号的有效值和母线的残余电压，能源 gizing 电容银行。引入的残余电压，该计划能够正确地阻止干扰造成由馈线活力。电容器银行焕采对于功率因数校正，电容器组应开启或关闭在正常操作运行。在将电容器组开关的操作在当前行波，这是很难区分的结果从故障产生的行波。在馈线产生是典型的波图。 18 。拟议的计划将检测干扰和提取局部模极大值的电流行波。然而，母线的残余电压是非常比较小故障的残余电压残余电压只有三相电压不平衡切换异步操作，持续时间短， 5 毫秒 I N 仿真，如图所示。 19 。因此，故障识别 FI- 阳离子不会被启动，该计划可以正常运行对电容器银行的活力。直属 / 电容器组的断电如果进纸器或电容器银行断电，目前行波可能图 20 。当原始信号和母线的残余电压的 RMS双阶段到地面发生故障。开关电弧产生的，这是依赖于当前的中断。供配电系统中的负载电流通常是低，目前的行波将不会被发现。即使是高电流波，该计划将正常运行就像在送稿器 / 电容器组的情况下通电过程中，因为异步开放引起的残余电压不会超过阈值，如图所示。 19 。因此，该计划能够正确地阻挡在进纸器或电容器银行的激。双线路接地故障故障比其他单相地面中性非有效接地分布的故障系统可以清除常规保护继电器快如可能，但他们可能导致的故障馈线识别中继。相对于相故障，继电器母线的残余电压是可以可靠地阻止。但对于双线路接地故障，有高故障残余电压单相接地故障的情况下，就像在。图 20 显示故障的残余电压双线路接地故障下与单相到地面故障模拟图。 10 ，故障可以歧视提早终止合适的阈值设置。在论文中，阈值设置相相电压，对应的最高双线路接地故障的故障残余电压。因此 , 计划在所有类型的故障可以正常工作。六。结论本文提出了一种单相接地故障馈线鉴定中性非有效接地分布网络的计划与小波变换的应用技术。该计划推出母线的残余电压以确定是否有干扰故障或开关操作，并采用零序电流波识别故障馈线。拟议的计划可以准确地工作，即使在高容错性。该计划是对瞬变强劲期间产生的正常运作，如馈线活力振兴以及电容器组的开。计划是独立的网络中性点接地模式。对于不接地的配电网络，分布的网络补偿消弧线圈和高耐净工作，该计划有同样的良好性能。然而，该计划已不再验证故障时成立的角度接近或达到零交叉，这需要进一步研究。该计划使用剩余电压和零序电流行波，这是容易在该领域取得的。现在现场测试计划正在进行中，其结果将是在未来的论文报告。参考[1] 十，白族， S. hong_chun 和 G峰，“调查的方法单相接地故障选线与网络故障接地中性“保护。继电器，第一卷。 2001 年 4 月 29 日，第 16 页-20 。[2] D. Griffel 和“华 Hammamd， ”一个新的交易安全和质量上的 MV 网络“，硕士论文。电源特拉华州，第一卷。 12 ，没有。 4 ，第 1424 -1433 ， 1997年 10 月。奔腾和 H.魏晋南北朝，“一个新的原则，以检测接地线 [3] 。间接在中性点接地的电力系统基于能量功能， “ J. 浙江大学。（英科学版），第一卷。 32 ，没有。 4 ，第 451 -456 ， 1998 年。[4] 澳 Chaari ，体育庶子，和 M.穆尼耶 Prony 方法一种高效在保护消弧线圈接地故障电流分析工具网络“，在 PROC。 IEEE 电力工程。 SOC。冬季会议，纽约， 1995 年 2 月。[5] 华阿塞夫，体育庶子， M.穆尼耶，“人工神经网络分布 bution 谐振接地的电源系统， PROC“单相故障检测。输配电 CONF。， 1996 年，第 566-572 。[6] 吉隆坡巴特勒和 JA 莫莫，“神经网络为基础的方法故障诊断分布网络“，在 PROC。 IEEE 电力工程。 SOC。冬季会议， 2000 年，第一卷。 2 ，第 1275 -1278 。[7] O。 Chaari ， M.穆尼耶，和楼 Brouaye 的，“小波一个新的工具谐振接地配电系统的中继“，硕士论文。电源特拉华州，第一卷。 11 ，没有。 3 ，1996 年， 7 月第 1301 -1308 。[8]; 千里，忻州四，慎行， S.斌，和 H.嘉黎， “一个新的断层线的首席原则分布选择“。研究所选出。工程。第七诠释。 CONF。发展电力系统自动化。保护机密。 2001 年，第 379-382 。[9 星洲， B. 谏官，二值千金，“技术故障线路选择非定向中性地面系统，”在PROC。统一企业机密。 2002 年，第 193 -196 。[10] 十楼何主任 Yongduan，十 Binyin ，和 C羽， “接地故障保护非直接接地网络中基于暂态零序电流相比之下， “ Autom。 ELECTR。电力系统自动化，第一卷。 27 ，没有。 9 ，第 48 -53 ， 2003 。[11] 的 Mallat “，多分辨率的陈述和小波，”博士 DIS-sertation 宾夕法尼亚大学，费城， 1988年。[12] CH Kim和 R. Aggarwal，“小波变换在电力系统。第 2 部分实际的电力系统暂态，应用实例“ 电力工程。研究，第一卷。 15 ，没有。 4 ，第193 -202 ， 2001 年 8 月。[13] 美洲国家组织优素福，“在线应用小波转换电力系统的中继“，硕士论文。电源特拉华州，第一卷。 18 ，没有。 4 ，第 1158 年至 1165 年， 2003年 10 月。[14] 奥斯曼和 OP马利克，“输电线路距离保护基于小波变换“，硕士论文。电源特拉华州，第一卷。 19 ，没有。 2 ， 515-523 页， 2004 年 4 月。[15] 十董，葛华，研究他，“浪涌阻抗继电器”，硕士论文。电源特拉华州，第一卷。 20 ，没有。 2 ， PT。 2 ， 1247 年至 1256年， 2005 年 4 月。[16] N. 张和 M.凯祖诺维奇，“输电线路边界保护利用小波变换和神经网络“，硕士论文。电力特拉华州，卷。 22 ，没有。 2 ，第 859 -869 ， 2007年 4 月。[17] S.的 Mallat 和 WL黄某， “奇异性检测和加工小波“，硕士论文。 INF 。理论，第一卷。 38 ，没有。 2 ，第 617 -643 ， 3 月 1992 年。[18] 。沉兴， D.周鑫，和 Z 爽喜， Autom“单相到地面产生的行波，故障分析”。ELECTR。电力系统自动化。卷。 2005 年 12 月 29 日，第 29 -32 。[19] DX 周，“单相故障线路选择设备到地面在中立的非有效接地的配电系统，“中国专利 ZL011847.X， 2001 年。