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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; 2^j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。