基于小波的继电保护启动元件性能 监测方法研究
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摘要 在电力系统正常运营的过程中，继电保护装置的作用是不容忽视的。继电保护装置能够保证输电线路发生故障的时候有效地切断故障线路，以保证电力系统安全可靠地运行。在整套继电保护装置中，启动元件以及起动门槛值直接关乎到其性能。然而从目前的研究结果来看，启动元件在继电保护装置中所体现出来的性能并没有自动在线分析并做出评价。本论文针对小波的继电保护启动元件性能监测方法进行研究。
关键词 小波；继电保护；启动元件；监测方法
中图分类号TM92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）111-0149-02
电力系统作为国家基础设施，其运行质量直接关乎到国民经济的发展，并影响到民生。随着近些年来用电量的不断增大，电力系统相应地扩大机组来满足用电需求，各种输电线路故障也相继产生，主要是由于输电电压有所提高，输送的容量也相应地增大所决定的。当电力系统出现故障的时候，可以将故障输电线路快速切断，能够降低由于故障而造成的损失，以保证电力系统的安全可靠运行。在继电保护装置中，启动元件是快速而有效地切断故障信息的关键。为了使继电保护的启动元件能够密切配合保护装置，对于启动元件的性能进行监测是非常必要的。
1继电保护启动元件
继电保护装置中，启动元件可以使保护装置处于故障处理状态。系统正常运行时，启动元件是闭锁保护的，一旦有异常发生，启动元件就会及时动作，切断故障程序，以保证系统正常运行。继电保护启动元件工作原理见图1。
图1 继电保护启动元件工作原理
目前常用的启动元件为稳态量启动元件和突变量启动元件。稳态量启动元件为后备保护，系统的最大负荷会对启动门槛值产生影响。突变量启动元件为快速动作主保护，其能够在短时间内对于故障做出反应。
2.1启动元件性能检测原理
当电力系统发生故障的时候，继电保护装置启动元件的动作越及时，元件的性能就越优，因此，启动元件的性能是由启动时间和故障时间所决定的。在实际操作中，还要将发生故障的各种扰动因素考虑在内，那么就要将启动时间差异值引入，以做出准确的评判。启动元件性能监测原理见图 2 。
图2 启动元件性能监测原理
2.2启动元件性能监测判据
保护装置启动时差公式为：
其中，
：是的启动时刻值；
：是发生故障的实际时刻。
当继电保护处于正常的启动性能状态的时候，应有：
其中，是继电保护装置启动的时候所出现的允许阈值。
2.3小波方法提取故障时刻
小波理论，是在小波基下将空间中的函数有效展开，那么，就将这种展开称为函数的连续小波变换。使用表达式，即为：
从连续小波变化的定义可以明确，其是一种积分变换形式。尺度a和时间都处于连续变化状态，信号的连续小波变化系数的信息量具有一定的重复性。
如果函数被称为基本小波，则可以表达为：
设定是尺度因子a对于的伸缩，那么
其中，a=2j，那么就被成为“二进小波”，二进小波变化即为：
3 小波的继电保护的元件性能仿真分析
关于判据的取值方法，基于整租实验的故障量和故障类型都局限在一定范围内，因此无法作为左右故障的代表。在对继电保护装置在进行测试的时候，通常要对于整组动作的时间进行关注，同时还要对于继电保护装置的启动性加以监视，并进行分析。对于仿真分析，本论文在参考取值上，继电保护装置的动作时间为一个周波以上，差异取值不足10%。继电保护装置处于高速运动状态，启动时间的差异取值不足5%。
仿真系统模型图见图3。
图3 仿真系统模型图
仿真系统模型的系统参数为：
线路的长度：
L1=43km；
L2=100km；
L3=51km；
L4=100km。
仿真系统模型的各个线路具有相同的阻抗值。
零序阻抗：Z0=0.3865+J1.2947Ω/KM；零序电容：C0=0.07749μF/KM。
正序阻抗：Z1=0.01276+J0.2867Ω/KM；正序电容：C1=0.01273μF/KM。
假设在AB相间有短路故障出现的时间设定为：t=0.1秒，采样频率f=1200赫兹。继电保护装置在母线M处获取电压电流量，所获得故障相电流为。AB短路故障M侧波形见图4。
图4 短路故障M侧波形
在dbN小波系中，对暂态信号进行进行5层小波分解，见图5。
图5 暂态信号5层小波分解
从暂态信号5层小波分解图中，从上到下分为5个尺度，其中对信号的突变情况描述最为显著的为尺度5，当0.1s处的信号发生突变的时候，在0.2s处会有边界效应，并不会涉及到原始信号。通过计算可以得到故障时间为：=0.1s。可见，采用小波的方法可以对于故障时间准确识别。
4结论
综上所述，继电保护动作的可靠性和灵敏性与启动元件存在着必然的联系。对于电力系统的故障问题，可以通过继电保护装置启动元件的监视结果来获得。本论文提出了一种基于故障录波数据和小波变换的继电保护装置起动性能监测方法，通过利用故障录波数据和继电保护信息实现对继电保护装置启动元件性能的监测。应用该方法能够对继电保护装置启动元件性能是否满足预定指标进行监测，对于完整评价继电保护性能、发现隐藏故障、积累整定数据具有参考价值。仿真分析验证了此方法的合理性。
参考文献
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