密德莉　閔守瑜　鞏　延

[摘要]提出小波方法來消除錯誤數(shù)據(jù)的干擾，為實現(xiàn)微機(jī)變壓器保護(hù)雙重化的可靠性提供一定的依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]變壓器保護(hù) 錯誤數(shù)據(jù) 小波

中圖分類號：TM4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310027－01

大型電力變壓器是電力系統(tǒng)中極其重要的元件，當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，應(yīng)盡快地跳開故障變壓器，使損失降低到最小限度。同時，變壓器保護(hù)在非故障情況下的誤動也將給電力系統(tǒng)造成巨大損失。因此實踐中對變壓器保護(hù)提出了很高的要求，包括可依賴性（不拒動）、安全性（不誤動）、速動性和足夠的靈敏度。隨著大容量變壓器應(yīng)用的日益增多以及電力系統(tǒng)其它因素的影響，傳統(tǒng)的變壓器保護(hù)算法已無法完全適應(yīng)電力系統(tǒng)新的要求，因此有必要對變壓器保護(hù)展開新的研究工作。電力變壓器保護(hù)裝置可能受到錯誤數(shù)據(jù)干擾的危害，保護(hù)中的錯誤數(shù)據(jù)直接影響保護(hù)裝置的性能，因此錯誤數(shù)據(jù)的診斷和處理非常重要。

一、小波變換技術(shù)在變壓器保護(hù)信號抗干擾中的應(yīng)用

典設(shè)選用二次諧波制動的差動保護(hù)及波形對稱原理的變壓器差動保護(hù)作主保護(hù)，其原因是利用各自的優(yōu)勢，進(jìn)行互補(bǔ)?，F(xiàn)在較成熟的變壓器差動保護(hù)都是利用一次諧波制動原理躲勵磁涌流的方式，但使用一次諧波制動原理，眾所周知，當(dāng)變壓器有涌流時發(fā)生單相或兩相內(nèi)部故障，差動保護(hù)因涌流制動而不動作。大型變壓器時間常數(shù)都很長，一般涌流過程超過5s，在發(fā)生上述故障時，主保護(hù)等到涌流消失才能出口，延誤動作時間。而波形對稱原理的變壓器差動保護(hù)是利用一種波形對稱算法，將變壓器在空載合閘時產(chǎn)生的勵磁涌流和故障電流區(qū)分開，具體的方法是首先將流入繼電器的差流進(jìn)行微分，將微分后差流的前半波和后半波作對稱比較。當(dāng)變壓器合閘時發(fā)生故障，利用波形對稱原理計算，保護(hù)不受健全相的影響，都有明顯的特征，能快速出口，即都能做到可靠動作。另外，在變壓器空載合閘合于5%的匝間故障的試驗時，一次諧波制動原理的差動保護(hù)，出口時間一般都在100ms，而波形對稱原理的變壓器差動保護(hù)出口時間在25ms左右。零差保護(hù)對變壓器故障，尤其是自禍變壓器的內(nèi)部故障有很高的靈敏度，且不受勵磁涌流的影響，但在現(xiàn)場，因其極性試驗非常困難，以往零差保護(hù)誤動情況很多，因此，對于零差保護(hù)的應(yīng)用原則是：如果裝置中有自動檢驗零差保護(hù)極性功能的可以使用，如不具備上述功能的，建議不使用。

小波變換（wavelet transform）是80年代后期發(fā)展起來的應(yīng)用數(shù)學(xué)分支。它具有多分辨率的特點，可以由粗及細(xì)的逐步觀察信號。小波的種類有很多，對于某個具體問題，應(yīng)找到適合該問題的一種合適的小波，也就是采用該種小波以后，效果更明顯。對于變壓器電流的抗干擾問題，首先要搞清干擾種類，是單個的還是多個連續(xù)的干擾？是正干擾還是負(fù)干擾，還是兩者都有？由于我們主要研究少量突跳點的情況，注意到db系列或bior系列小波的波形特點是具有幅度相當(dāng)?shù)牟ǚ搴筒ü?，因此可同時、同程度地反應(yīng)正負(fù)干擾，因此選db系列或bior系列的小波。

效果好的硬件抗干擾措施能夠有效降噪，而小波變換的特性可以被用來很好的降噪，這里就bior系列的小波詳細(xì)的說明這一點。設(shè)原信號short5（original signal），干擾白噪聲0.3randn（random signals），干擾后信號s（disturbed signal）。用小波變換來消噪，運用matlab中的工具仿真，取基本小波bior分三步：第一步，將s分解為al和dl，其中dl是第一級噪聲，al是一次消噪后的信號；第二步，將al分解為a2和d2，其中d2是第二級噪聲，a2是第二消噪后的信號；第三步，將a2分解為a3和d3，其中d3是第三級噪聲，a3是第三次消噪后的信號，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)a3是原信號（original signal）的較理想恢復(fù)。由此可得：小波變換消噪的效果是很好的。小噪聲影響保護(hù)裝置的性能，波變換的多采樣率分析能有效去除噪聲，同樣，多采樣率分析提取了各級噪聲，噪聲的提取對于分析噪聲源及設(shè)法去除噪聲都是極有價值的。

二、小波變換診斷算法的實現(xiàn)

短路發(fā)生前后均出現(xiàn)周期性的亮度改變，提示小波變換結(jié)果有周期性的改變。更進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在電流波峰、波谷及其附近，亮度低，其余部分亮度高，說明該基本小波下的小波變換的結(jié)果可以反映原信號的變化率。

在短路發(fā)生后，除波峰、波谷外其余均出現(xiàn)了亮度升高的情況，提示小波變換結(jié)果有明顯變大，這是因為短路后的波形較短路前有較大的改變，短路電流增大了，變化率也增加了。

發(fā)生短路點附近出現(xiàn)了亮度變化，提示該處的波形有改變，更進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)尺度s增大時，亮度升高，提高尺度下的小波波形與短路點處的波形更接近，因此理論上可由此確定短路時間；但S增大，亮度增大的同時高亮度部分在時間上變寬，這又使得確定短路時間變得困難。

發(fā)生干擾點附近出現(xiàn)了很強(qiáng)的亮度變化，提示該處的波形有改變，更進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)尺度：增大，高亮度部分在時間上變寬，這又使得確定干擾時間變得困難。

三、小波變換算法評價

對于可允許的時間較短且錯誤數(shù)據(jù)不多或數(shù)據(jù)受干擾幅度不大（易于擬合和重建），那么可選小波變換方法。小波變換的判定門檻值隨輸入信號和干擾信號的幅度不同而改變，具體來講就是對于一定幅度的干擾，變壓器在各個運行方式下的電流都需要有不同的門檻值。干擾點的檢測門檻值應(yīng)該滿足下面的條件：（1）躲過正常電流下的小波變換峰值；（2）躲過短路電流下的小波變換峰值；（3）躲過短路點的小波變換值。對于不同幅度的干擾，這些值都要重新算過，其系數(shù)將是一個復(fù)雜的二維矩陣；在具體過程中，插值擬和的效果會直接影響到該萬法的有效性；不僅如此，變壓器在某些運行方式下的電流變化幅度較大（特別是短路電流較大），而干擾幅度卻很小，這時候某些未受干擾點的電流信號變換后的結(jié)果比受干擾點的變換結(jié)果大，這時候就會導(dǎo)致誤判，將正常點的信號當(dāng)作受干擾點的信號進(jìn)行計算，結(jié)果是死循環(huán)，小波變換此時失效。

四、結(jié)論

變壓器保護(hù)在非故障（如勵磁涌流、過勵磁等）情況下的誤動也將給電力系統(tǒng)造成巨大損失。為此文中針對變壓器保護(hù)裝置中受到的數(shù)據(jù)干擾提出了小波變換的方法來診斷錯誤數(shù)據(jù)。實踐證明該方法具有有效的降噪性。