小波變換在電力系統(tǒng)中應(yīng)用研究

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1、第22卷第3期Vol.22No.3電力自動(dòng)化設(shè)備2002年3月ElectricPowerAutomationEquipmentMar.200271小波變換在電力系統(tǒng)中應(yīng)用研究1,211胡國勝,任震,黃雯瑩(11華南理工大學(xué)電力學(xué)院,廣東廣州510641;21廣東省科技干部學(xué)院,廣東廣州510640)摘要:小波變換與Fourier變換相比具有良好時(shí)域局部化特征,時(shí)域窗口隨信號(hào)的變化自動(dòng)調(diào)整。綜述了近年來小波分析在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。按照小波分析在電力系統(tǒng)各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分類、歸納和總結(jié)。說明了小波分析在電力系統(tǒng)各方面的應(yīng)用是相當(dāng)成功的,有很廣闊的

2、應(yīng)用前景。同時(shí)也指出小波分析的不足之處,表現(xiàn)在2個(gè)方面:線調(diào)頻小波變換比小波變換的時(shí)域窗口更加靈活,對(duì)噪聲和信號(hào)頻率混疊現(xiàn)象的消噪分離更有效;小波分析缺乏有效的快速算法,因而很難滿足實(shí)時(shí)性的要求,同時(shí)基于它用來檢測、分析電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種故障的相應(yīng)硬件產(chǎn)品還未研制出來。關(guān)鍵詞:小波變換;線調(diào)頻小波變換;電力系統(tǒng);故障檢測中圖分類號(hào):TM77文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-6047(2002)03-0071-08世紀(jì)80年代初提出了小波變換。小波變換在時(shí)頻0引言平面不同位置具有不同的分辨率,是一種多分辨對(duì)大型電力設(shè)備的運(yùn)行情況或故障進(jìn)行早期診(

3、率)分析的方法。它根據(jù)信號(hào)的頻率變化自動(dòng)調(diào)整斷和預(yù)測是非常重要的。在電力系統(tǒng)及設(shè)備有早期時(shí)頻窗口,用頻率特性的帶通濾波器在不同尺度下故障征兆時(shí),應(yīng)采取積極主動(dòng)的調(diào)節(jié)措施,以防止故對(duì)信號(hào)濾波,濾波器的相對(duì)帶寬恒定(中心頻率/頻障進(jìn)一步惡化引起系統(tǒng)癱瘓。一般,應(yīng)配備故障在帶寬=Q為常量)。小波變換作為一種新型的時(shí)、線監(jiān)視、檢測和智能診斷系統(tǒng),通過對(duì)各種電量或非頻域分析工具,它給信號(hào)加上了一個(gè)時(shí)-頻窗口,準(zhǔn)電量的連續(xù)在線監(jiān)測,同時(shí)分析局部放電、機(jī)械振確、靈活地反映了信號(hào)變換特征。小波變換在時(shí)域、動(dòng)、溫度等信號(hào),并結(jié)合智能診斷系統(tǒng)進(jìn)行判別,就頻域同時(shí)具有

4、良好的局部化性質(zhì),對(duì)具有奇異性、突能在故障初期便捕獲到故障信息,得出是否有早期變性的故障信號(hào)檢測和故障點(diǎn)的定位準(zhǔn)確、可靠。故障征兆的結(jié)論。但是,電力系統(tǒng)及其運(yùn)行設(shè)備的小波變換在電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、故障檢測、信噪分早期故障信號(hào)變化微弱。因此,早期診斷存在很多離、信號(hào)分解與重構(gòu)等多方面必將前景廣闊。困難,大多只能靠定期停機(jī)檢修以消除故障隱患。1小波變換在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用回顧目前最可靠、實(shí)用的方法是針對(duì)嚴(yán)重故障的保護(hù)措施,通過配備功能齊全的保護(hù),在嚴(yán)重故障時(shí)快在現(xiàn)代電力系統(tǒng)領(lǐng)域,當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)異?；蛩?、自動(dòng)地切除故障,使故障部分退出運(yùn)行,避免事故障時(shí),各

5、種信號(hào)中往往含有大量短時(shí)沖擊及突變故進(jìn)一步擴(kuò)大和減少對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的沖擊。傳統(tǒng)成分。此外,具有突變時(shí)刻的暫態(tài)故障信號(hào)中,其奇算法和數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、運(yùn)行速度異性包含了豐富的信息,具有區(qū)別于正常時(shí)穩(wěn)態(tài)信快,都是基于Fourier分析。但Fourier分析無法作時(shí)號(hào)明顯、突出的特征,若能充分應(yīng)用這些特征,將有域局部化分析,不適合對(duì)電力系統(tǒng)故障信號(hào)和突變利于故障的及時(shí)檢測。尋找一種有效的時(shí)頻分析工信號(hào)進(jìn)行分析。離散Fourier變換對(duì)頻譜很寬的信號(hào)具進(jìn)行電力系統(tǒng)故障信號(hào)分析,必然會(huì)給整個(gè)電力時(shí)域采樣后易產(chǎn)生混疊現(xiàn)象、泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng)。系統(tǒng)

6、故障檢測帶來新的革命。小波變換正好滿足電在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中,電力電子設(shè)備在運(yùn)行過程力系統(tǒng)中突變信號(hào)分析的要求,可為最終實(shí)現(xiàn)有效中均會(huì)產(chǎn)生大量的非整次諧次。離散Fourier分析的電力系統(tǒng)在線檢測與診斷系統(tǒng)提供技術(shù)保證。只能識(shí)別基頻的整數(shù)次諧波,無法檢測非整次諧波,111小波變換在發(fā)電機(jī)故障診斷中的應(yīng)用研究這樣由于非整次諧波的存在,應(yīng)用離散Fourier分析發(fā)電機(jī)故障種類繁多,主要有:發(fā)電機(jī)定子繞組計(jì)算出的結(jié)果就會(huì)被誤認(rèn)為均是整次諧波的結(jié)果,單相接地、匝間短路、相間短路;轉(zhuǎn)子繞組一點(diǎn)接地、從而使整個(gè)計(jì)算存在較大的模型誤差。兩點(diǎn)接地、相間短路和發(fā)電機(jī)失

7、磁故障等。發(fā)電機(jī)短時(shí)Fourier變換是以等寬的時(shí)頻窗口對(duì)非平早期的故障信號(hào)較微弱,故障特征不明顯,容易被噪穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行分析,這種時(shí)域等寬的分析方法并不是聲所淹沒,因此如何從中提取特征信息,有效地監(jiān)測對(duì)所有信號(hào)都合適。法國地球物理學(xué)家Morlet于20故障,對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期故障是非常重要的。文獻(xiàn)[1]提出了基于小波包算法的故障信號(hào)壓縮和重構(gòu)方收稿日期:2001-04-29;修回日期:2002-01-08法。取定誤差限后,通過選擇分解階數(shù)并自動(dòng)優(yōu)化基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50077008)調(diào)節(jié)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的閾值獲得盡可能大的壓縮比。并在?199

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