基于小波分析的小电流接地系统单相接地故障选线及暂态分量的提取
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摘要
单相接地故障在小电流接地系统中出现的比较频繁，此时必须尽快找到故障线路以及大致的故障点，以避免两相对地短路。本文首先对小电流接地系统单相接地故障的选线及测距做了比较详细的综述。然后对小电流接地系统单相接地时零序电容电流的暂态过程及特点做了介绍和分析。根据故障时暂态信号的特征，提出了利用故障后信号的暂态高频分量来实现故障选线的方法。利用Morlet小波变换后的实部、虚部、模值以及相角来实现故障选线及暂态分量的提取，并比较了各种判断方法及小波算法的优缺点。设计了模拟小电流接地系统的实验室模拟电路以及高速数据采集的的硬件装置。完成了8255与PC机之间的并行通讯、高速14位A/D转换器与DMA控制器的数据采集等软件。通过大量的实验，表明利用小波变换后的实部、虚部、模值以及相角可以准确的给出故障线路并高精度的提取故障信号的暂态高频分量。
The single-phase grounding fault frequently occurs in neutral ungrounded system, the fault line and fault location must be found to avoid a phase-to-phase short as soon as possible. In this dissertation, choosing the fault line and detecting the fault location in small current neutral grounding system are summarized in detail. Subsequently, the transient course and characteristics of zero sequence capacitive current are introduced and analyzed. According to the characteristics, it is presented that the realization of choosing the fault line based on the post-fault-transient electrical quantities. The Morlet wavelet transform is applied in choosing the fault line and detecting the transient high frequency signals. The virtues and flaws in various criterions and algorithm have been compared. I have designed a simulative circuit and a hardware installation of high-speed data collection. I have completed the transmission of parallel data between 8255 and PC, and the data-sample based on the 14-bit high-speed A/D converter and DMA controller. Plenty of experiments show the real, imaginary, module and angle of wavelet transform can accurately choose the fault line and precisely identify the high frequency of transient signals.
The single-phase grounding fault frequently occurs in neutral ungrounded system, the fault line and fault location must be found to avoid a phase-to-phase short as soon as possible. In this dissertation, choosing the fault line and detecting the fault location in small current neutral grounding system are summarized in detail. Subsequently, the transient course and characteristics of zero sequence capacitive current are introduced and analyzed. According to the characteristics, it is presented that the realization of choosing the fault line based on the post-fault-transient electrical quantities. The Morlet wavelet transform is applied in choosing the fault line and detecting the transient high frequency signals. The virtues and flaws in various criterions and algorithm have been compared. I have designed a simulative circuit and a hardware installation of high-speed data collection. I have completed the transmission of parallel data between 8255 and PC, and the data-sample based on the 14-bit high-speed A/D converter and DMA controller. Plenty of experiments show the real, imaginary, module and angle of wavelet transform can accurately choose the fault line and precisely identify the high frequency of transient signals.
引文
[1]李骏年.电力系统微机保护.沈阳电力高等专科学校,1997
[2]张兆宁,毛鹏,郁惟镛,孙雅明.时间序列小波神经网络在故障测距中的应用.中国电机工程学报, 2001,6:66～71
[3]贾清泉,刘连光,杨以涵,宋家骅.应用小波检测故障突变特征实现配电网小电流故障选线保护.中国电机工程学报,2001,10:78～81
[4]郝玉山,马文田.应用模糊理论的一种小电流接地保护原理.电力情报，1994,2:4～7
[5]桑在中等."S注入法"与选线测距定位. 电力系统及其自动化学报，1998,12:35～39
[6]增祥君等.基于注入变频信号法的经消弧线圈接地系统控制与保护新方法. 中国电机工程学报，2000,1:29～32.36
[7]王建赜,李威,冉启文,纪延超.解析信号小波分析及其在电力系统中的应用.电力系统自动化,2000,11:28～31
[8]张荣祥.微型计算机原理.中国电力出版社,1997
[9]陈德树.计算机继电保护原理与技术.水利水电出版社,1992
[10]李骏年.电力系统继电保护.中国电力出版社
[11]杜毅仁,李慕靖,王建中,陈启帆.十六位微型计算机(中册).上海交通大学出版社,1987
[12]葛耀中.小波变换与继电保护技术.继电器，1998,4:1～6
[13]Intel MICROPROCESSOR AND PERIPHERALS HANDBOOK
[14]秦前清，杨宗凯.实用小波分析.西安电子科技大学出版社，1995
[15]毛鹏，孙雅明等.小波包在配电网单相接地故障选线中的应用.电网技术，2000,6:9～13
[16]刘宇，申东日.小电流接地系统单相接地选线的两种新思路.继电器，1998,4:25～28
[17]林军.500KV长线路故障测距仪的16位微机系统.继电器,1998.6
[18]肖白,束洪春,高峰.小电流接地系统单相接地故障选线方法综述.继电器，2001.4
[19]傅周兴,万耕.小电流接地系统单相接地故障选线原理综述.电力自动化产品信息，2001.8
[20]操丰梅，苏沛浦等.小波变换在小电流接地故障检测中的应用.电力自动化设备，1999,6
[21]操丰梅，苏沛浦.小波变换在配电自动化接地故障检测中的应用研究. 电力系统自动化，1999,7:33～36
[22]孙俊.可编程并行I/O接口芯片8255A.电子世界,2001.2:35～36
[23]陈再清.单片机与PC机并行数据传输.电子世界,2001.10:32
[24]葛耀中 新型继电保护与故障测距原理与技术 西安交通大学出版社
[25]谭浩强.C程序设计.清华大学出版社,1994
[26]杨福生.小波变换的工程分析与应用.科学出版社
[27]要焕年,曹梅月.电力系统谐振接地.中国电力出版社
[28](美)Barry B.Brey著,陈谊等译. Intel 系列微处理器结构、编程和接口技术大全. 机械工业出版社
[29]李孟秋,王耀南,王辉,吴政球.小电流接地系统单相接地故障点探测方法研究.中国电机工程学报,2001.10
[30]桑在中,潘贞存,李磊,张慧芬.小电流接地系统单相接地故障选线测距和定位的新技术.电网技术
[31]宗孔德,胡广书.数字信号处理.清华大学出版社
[32]Too Oinis CHAARI, Patick BASTARD, Michel MEUNIER. Prony,s Method: An efficient 1 for the Analysis of Earth Fault Current in Peterson-Coil-Protected Networks. IEEE Trans on Power Delivery.1995,Vol.10,No,3:1234～1241
[33]徐长发,李国宽.实用小波方法.华中科技大学出版社,2001
[34]徐佩霞,孙功宪.小波分析与应用实例.中国科学技术大学出版社,2001
[35]杨桦,任震.基于小波变换检测谐波的新方法.电力系统自动化1997,21(10)
[36]刘宏伟,王勇,唐璞.FoxBase、C和汇编语言的混合编程.电子科技大学出版社
[37]董新洲.故障信息、小波变换与继电保护.中国高等学校电力系统及其自动化专业第十七届学术年会(17th CUS-EPSA,2001)F-282
[38]杨仁刚,薛蕙.利用morlet连续小波变换实现非整次谐波的检测.中国高等学校电力系统及其自动化专业第十七届学术年会(17th CUS-EPSA,2001)K-33
[39]郝玉山,杨以涵.小电流接地选线的群体比幅比相原理.电力情报，1994,2:15～19
[40]郝玉山,高曙.MLN系列小电流接地微机选线装置动作原理.电力情报, 1994,2:7～10
[41]檀国彪等.基于最大或 △()原理的微机选线装置.中国电力,1995,7:16～20
[42]张立华,徐立文.小电流系统单相接地故障选线的一种算法.清华大学学报（自然科学版）,1998,9：74～76
[43]何奔腾,胡为进.能量法小电流接地选线.浙江大学学报（自然科学版）,1998,7:451～457
[44]金春林等.遥感式小电流接地选线装置原理及应用.工业仪表与自动化设备,1998,2:46～48
[45]Zeng Xiangjun, Yin Xianggen. New Principle for Grounding Fault Feeder Detection in MV Distributions with Neutral Ineffectively Earthed. Journal of southeast University(English Edition),2000,June:64～69
[46]操丰梅，苏沛浦.小波变换在小电流接地故障检测中的应用. 电力自动化设备，1999,6
[47]葛耀中.继电保护技术的新进展.继电器,1998,12:1～7
[48]贺家李.电力系统继电保护技术的现状与发展.中国电力,1999,10:38～40
[49]Oinis CHAARI, Michel MEUNIER. Wavelets: A New Tool for The Resonant Grounded Power Distributions Systems Relaying. IEEE Trans on Power Delivery.Vol.11,No,3,1996:1301～1308
[2]张兆宁,毛鹏,郁惟镛,孙雅明.时间序列小波神经网络在故障测距中的应用.中国电机工程学报, 2001,6:66～71
[3]贾清泉,刘连光,杨以涵,宋家骅.应用小波检测故障突变特征实现配电网小电流故障选线保护.中国电机工程学报,2001,10:78～81
[4]郝玉山,马文田.应用模糊理论的一种小电流接地保护原理.电力情报，1994,2:4～7
[5]桑在中等."S注入法"与选线测距定位. 电力系统及其自动化学报，1998,12:35～39
[6]增祥君等.基于注入变频信号法的经消弧线圈接地系统控制与保护新方法. 中国电机工程学报，2000,1:29～32.36
[7]王建赜,李威,冉启文,纪延超.解析信号小波分析及其在电力系统中的应用.电力系统自动化,2000,11:28～31
[8]张荣祥.微型计算机原理.中国电力出版社,1997
[9]陈德树.计算机继电保护原理与技术.水利水电出版社,1992
[10]李骏年.电力系统继电保护.中国电力出版社
[11]杜毅仁,李慕靖,王建中,陈启帆.十六位微型计算机(中册).上海交通大学出版社,1987
[12]葛耀中.小波变换与继电保护技术.继电器，1998,4:1～6
[13]Intel MICROPROCESSOR AND PERIPHERALS HANDBOOK
[14]秦前清，杨宗凯.实用小波分析.西安电子科技大学出版社，1995
[15]毛鹏，孙雅明等.小波包在配电网单相接地故障选线中的应用.电网技术，2000,6:9～13
[16]刘宇，申东日.小电流接地系统单相接地选线的两种新思路.继电器，1998,4:25～28
[17]林军.500KV长线路故障测距仪的16位微机系统.继电器,1998.6
[18]肖白,束洪春,高峰.小电流接地系统单相接地故障选线方法综述.继电器，2001.4
[19]傅周兴,万耕.小电流接地系统单相接地故障选线原理综述.电力自动化产品信息，2001.8
[20]操丰梅，苏沛浦等.小波变换在小电流接地故障检测中的应用.电力自动化设备，1999,6
[21]操丰梅，苏沛浦.小波变换在配电自动化接地故障检测中的应用研究. 电力系统自动化，1999,7:33～36
[22]孙俊.可编程并行I/O接口芯片8255A.电子世界,2001.2:35～36
[23]陈再清.单片机与PC机并行数据传输.电子世界,2001.10:32
[24]葛耀中 新型继电保护与故障测距原理与技术 西安交通大学出版社
[25]谭浩强.C程序设计.清华大学出版社,1994
[26]杨福生.小波变换的工程分析与应用.科学出版社
[27]要焕年,曹梅月.电力系统谐振接地.中国电力出版社
[28](美)Barry B.Brey著,陈谊等译. Intel 系列微处理器结构、编程和接口技术大全. 机械工业出版社
[29]李孟秋,王耀南,王辉,吴政球.小电流接地系统单相接地故障点探测方法研究.中国电机工程学报,2001.10
[30]桑在中,潘贞存,李磊,张慧芬.小电流接地系统单相接地故障选线测距和定位的新技术.电网技术
[31]宗孔德,胡广书.数字信号处理.清华大学出版社
[32]Too Oinis CHAARI, Patick BASTARD, Michel MEUNIER. Prony,s Method: An efficient 1 for the Analysis of Earth Fault Current in Peterson-Coil-Protected Networks. IEEE Trans on Power Delivery.1995,Vol.10,No,3:1234～1241
[33]徐长发,李国宽.实用小波方法.华中科技大学出版社,2001
[34]徐佩霞,孙功宪.小波分析与应用实例.中国科学技术大学出版社,2001
[35]杨桦,任震.基于小波变换检测谐波的新方法.电力系统自动化1997,21(10)
[36]刘宏伟,王勇,唐璞.FoxBase、C和汇编语言的混合编程.电子科技大学出版社
[37]董新洲.故障信息、小波变换与继电保护.中国高等学校电力系统及其自动化专业第十七届学术年会(17th CUS-EPSA,2001)F-282
[38]杨仁刚,薛蕙.利用morlet连续小波变换实现非整次谐波的检测.中国高等学校电力系统及其自动化专业第十七届学术年会(17th CUS-EPSA,2001)K-33
[39]郝玉山,杨以涵.小电流接地选线的群体比幅比相原理.电力情报，1994,2:15～19
[40]郝玉山,高曙.MLN系列小电流接地微机选线装置动作原理.电力情报, 1994,2:7～10
[41]檀国彪等.基于最大或 △()原理的微机选线装置.中国电力,1995,7:16～20
[42]张立华,徐立文.小电流系统单相接地故障选线的一种算法.清华大学学报（自然科学版）,1998,9：74～76
[43]何奔腾,胡为进.能量法小电流接地选线.浙江大学学报（自然科学版）,1998,7:451～457
[44]金春林等.遥感式小电流接地选线装置原理及应用.工业仪表与自动化设备,1998,2:46～48
[45]Zeng Xiangjun, Yin Xianggen. New Principle for Grounding Fault Feeder Detection in MV Distributions with Neutral Ineffectively Earthed. Journal of southeast University(English Edition),2000,June:64～69
[46]操丰梅，苏沛浦.小波变换在小电流接地故障检测中的应用. 电力自动化设备，1999,6
[47]葛耀中.继电保护技术的新进展.继电器,1998,12:1～7
[48]贺家李.电力系统继电保护技术的现状与发展.中国电力,1999,10:38～40
[49]Oinis CHAARI, Michel MEUNIER. Wavelets: A New Tool for The Resonant Grounded Power Distributions Systems Relaying. IEEE Trans on Power Delivery.Vol.11,No,3,1996:1301～1308