基于小波熵的直流系统环网接地故障诊断

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第15期继电器Vo1.34No.15102006年8月1日RELAYAug.1,2006基于小波熵的直流系统环网接地故障诊断李冬辉,王波(天津大学电气与自动化工程学院,天津300072)摘要:针对直流系统中环网对接地故障检测的影响,在传统低频信号注入法的基础上提出了一种新的基于小波熵理论的直流系统环网接地故障检测方法。该方法利用小波分析具有时频局部化特性和熵能对系统状态表征的特点,将小波分析和熵结合起来完成信号的特征挖掘。通过低频信号注入,采集环网状态,计算小波熵作为系统的特征参数,以小波熵来识别不同情况的接地

2、故障。仿真分析证明,小波熵能够反映环网发生接地故障前后的系统变化,用小波熵来提取环网故障信息并进行故障识别是一种行之有效的方法。关键词:直流系统;接地故障诊断;环网;小波变换;小波熵中图分类号:TM77文献标识码:A文章编号:1003-4897(2006)15-0010-04概念,研究其在直流系统接地环网故障的应用,通过0引言低频信号注入计算小波熵来描述直流系统环网故障发电厂、变电站的直流系统是电力系统中非常的特征。重要的工作电源,要求其具有高度的可靠性。为了1小波熵基本原理保障直流系统的安全可靠运行,就必须对其绝缘情况进行连续监测,当其发生接地故障时应及时检测1.

3、1连续小波变换与多尺度分析出故障支路并做出处理,因此,建立一套高效的直流小波分析是在短时傅立叶变换的基础上发展起系统接地故障诊断方法十分必要。目前广泛使用的来的一种函数分析方法。直流系统接地故障检测方法是低频信号注入法⋯,设函数∈L()n。(),并且f()dx一些新方法的研究也取得一些进展jI而直流系=0,由经伸缩和平移得到一族函数统环网是接地故障检测的一个关键因素,由于环网支路存在较大谐波电流,给这些检测方法的应用带~oob.()=la(),(∈≠1)来一定困难。称为分析小波或连续小波,称为基本小目前针对环网影响的解决方法主要有:多传感波或母小波。其中,a为伸缩因

4、子,b为平移因子。器测量法和谐波分量提取法。采用多传感器测量法这样对于信号∈(),定义其连续小波变换时,在同一线路上要安装多个传感器,从经济角度考(CWT)为虑造价很高;而谐波分量提取法中低频电流幅值和纹波产生的环流幅值相差很大,用小波的方法先提6)=<>=la』一+oo)()d取基波和高次谐波削弱了信号本身,不能准确提取(2)低频电流的幅值和相位,因此不能准确计算出接地其逆变换重构公式为电阻的大小,进而正确地进行接地故障选线。小f(tdaf+~(a,b)()d6波熵理论的提出为电力系统的故障检测开拓了一种⋯新思路_5l。通过小波分析的大量数据不仅包含系(3)统模型

5、的复杂性和不确定性,也蕴涵了故障的特征其中:(t)表示(t)的复共轭,且(t)满足允许条信息,对这些信息采取基于信息熵的数据挖掘方法,件:为信号的特征提取提供了一种新的途径。将小波分c=d∞<。。c4析理论与熵原理相结合,充分利用了各自的优点,已经在电力系统、生物医学、机械故障诊断领域的应用其中:(∞)是小波函数(t)的傅立叶变换。研究中取得了一些成果。本文基于小波熵这一基于多分辨分析的快速小波变换是利用正交小维普资讯http://www.cqvip.com李冬辉,等基于小波熵的直流系统环网接地故障诊断波基将信号分解为不同尺度下的各个分量的一种信但这也使得直流电网结

6、构复杂,而直流电网结构越号分解方法,可以有效地将待分析的信号分解为高、复杂,进行接地检测的困难就越大。采用环网方式低频两部分,同时分解出来的低频部分可以继续分运行的支路不是独立的,它可能随着运行方式的改解,直到得到预期的低频分量。变不断发生变化。此时就会造成支路中存在由环网设信号(n)经上述快速变换后,在第分解尺度而产生的谐波环流,通常环流比注入的低频信号电下的高频分量系数为,低频分量系数为,进行流大许多倍,给检测注入的低频信号带来困难。小单支重构后得到的信号分量D、。则原始信号序列波变换的多尺度分析具有时频局部化表征信号的特(n)在m个尺度下可表示为各分量的叠加,

7、即性,它可以反映信号在时频方向上的能量分布状况。(n)=Dl(n)+Al(n)=Dl(n)+D2(n)+针对环网上的谐波电流信号,它是由几种频率的信号叠加而成,系统发生接地故障时,因要注入低频信A2(n)=Dj(n)+A(n)J=1号检测,环网上又增加低频分量,相应信号的低频段为求统一,将A(n)表示为D⋯(n),则能量就会增大,利用熵能对系统状态表征的特点,通m+l过小波分析反映的各时频段能量分布的变化,对信(n)=Dj(n)(5)J=l号的能量复杂度进行定量描述,这样把小波分析理1.2小波能量和小波熵论与熵结合,达到识别故障的目的。如果信号t)在时间b、尺度

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