小波变换数字算法及其在高压输电线保护中的应用探析 |
| 2013-01-14 08:17 作者：郭瑞青 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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据《硅谷》杂志2012年第21期刊文称，继电保护是我国电力产业发展中不容忽视的问题，对于电力事业的稳定运行以及我国经济的健康持续发展具有不可估量的重要意义，随着我国经济和社会的快速发展与进步，电力需求量不断加大，对提高继电保护手段、维护电力系统的稳定性、安全性和高效性提出更好的要求。主要针对小波变换数字算法以及在高压输电线中的继电保护应用，从高压输电线继电保护的重要意义出发，重点分析小波数字变换算法的继电保护的具体应用，并提出加强高压输电线的运行保护措施，以期实现我国电网事业的稳定、健康发展。
关键词：小波变换数字算法；高压输电线；保护；措施
1高压输电线继电保护的重要意义
高压输电线的继电保护是维护电力系统安全运行的必要设置，当电力系统出现故障导致其不能正常运行供电时，继电保护装置能够及时自动化地向工作人员发出报警信号或者自动地切断电闸等设备装置，来保护电力系统有效运行的安全性和稳定性，避免发生电力事故等危险状况。应发展需要，我国电网中具有多种类型的配电网继电保护设施，并且针对不同配电网分别设置适合的继电保护装置系统，，近年来，随着小波变换数字算法理论的逐渐运用，其优越性日渐凸显出来，具有高度的可靠性、安全性、灵活性等特征，作为电力系统中必不可少的重要分析保护工具，不论在农村还是城市电网中，其安全稳定有效的运行对我国电力系统都具有重要意义。一方面，高压输电线是我国电力系统普遍配置的设置保障，在我国继电保护中具有应用范围广、计算速度高、普及速度快等特点，是我国电网产业的发展的基础性保障设施，小波变换数字算法在高压输电线中的应用越来愈广广泛，具体表现为其具有高度的自动化安全设施上面，具备时间定位和频率分辨功能，在高压输电线系统发生故障时，其继电保护装置能够通过快速反应报警装备，及时的分析提取数据信息，告知电力工作人员，并且自动化的切断障碍元件，保护整个电力系统安全运行，避免电力危险事故发生，既在一定程度上维护了电网系统的稳定、畅通、安全运行，同时也为减少企业经济损失、保障人民人身安全上做出了有效贡献。
2小波变换数字算法在高压输电线路中的保护应用
小波变换数字算法是在Fourier变换的基础不断发展的一种数字算法，具有很大的优越性，一方面小波变换数字算法有明确的时间定位，克服了传统Fourier变换算法的缺陷，由于Fourier只有频率分辨功能，而且变换时间的频率窗口不具备灵活性，不可以适应信号频率的变化而随之改变，小波变换数字算法改变了这种缺陷，并可以有效地对高压输电线的电流电压微弱的时间和频率特性进行提取和放大，分析电压电流的故障信息，有利于故障的及时解决。逐渐地广泛地作为电力系统的继电保护运行中，提高了高压输电线的保护程度。目前，小波变换数字算法主要有两种类型，：积分小波变换（IWT）和离散小波变换（DWT）。在高压输电线路保护的中，可以用小波变换数字算法原来进行，其中，启动元件的保护可以选择滤波器系数短的紧支撑小波。因为其计算速度比较快；而在高压输电线双端和单端的行波保护中，可以选择具有一阶消失矩、线性相位特点，同时最好选择时域紧支撑的小波来实现；此外，在高压输电线的单端暂态量保护中最好选择具有较好的频率特性和分频特性的小波。
2.1小波变换在保护启动元件中的应用
启动元件是继电保护装置中的一个重要组成部分，对启动元件的要求是动作快速、灵敏度高，尽量有高的可靠性，因此，基于小波变换算法检测故障高频信号的启动元件首先应考虑计算量少，可以选择简单的时域紧支撑小波。
2.2小波在行波保护中的应用
行波保护的各种原理的运用都可以选择小波变换数字算法来进行，行波保护的关键在于有效对行波波头的极性或性质进行识别，小波变换树下算法可以快速准确地提取行波突变点故障的数据信息，并进行快速识别和分析。根据行波保护原理的要求，首先要对故障信号各次行波到来的时刻进行精准地定位，因此，首先要求小波具有线性相位，如果小波的相频响应为0，那么每个尺度下暂态信号小波变换的模极大值点就对应行波到来的时刻；其次，每个行波到来的时刻对于信号而言是在该时刻存在一个奇异点，要求小波变换具有检测奇异点的能力。此外，行波信号的特点是奇异点奇异度的阶次只有一阶，选择的小波只要具有一阶消失矩就已经足够，而且要选择时域内并且具有紧支撑的小波来保护。
2.3小波在单端暂态量保护中的应用
单端暂态量的有效保护的在于切除在单端全线的运行故障，可以利用线路两端母线处的阻波器和母线杂散电容来构成保护的原理。其主要思路是利用系统中某个频带的故障暂态高频分量在区内故障时较大，但是在区外发生故障时却较小的原来实现的。这要求小波应该具备准确的频率特性以及有效的分频的效果。此外，为了达到计算的准确性，要求滤波器使用长度较短的小波。由于Meyer小波具有频率域内的紧支撑特性，而且可以任意构造在时域内的衰减，可以有效加以运用。
3加强高压输电线路运行与维护的具体措施
3.1改善高压输配电线路继电保护装置的安装
1）加强安装输配电线路的继电保护装置。输配电继电保护装置是维护电力系统安全运行的必要设置，当电力系统出现故障导致其不能正常运行供电时，继电保护装置能够及时自动化地向工作人员发出报警信号或者自动地切断电闸等设备装置，来保护电力系统有效运行的安全性和稳定性，避免发生电力事故等危险状况。应发展需要，针对不同配电网分别设置适合的继电保护装置系统，具有高度的可靠性、安全性、灵活性等特征，加强安装输配电线路的继电保护装置是电力系统中必不可少的重要组成部分。
2）更新引进新安全维护技术，借鉴吸收外来技术与实践经验。随着我国科技水平的不断提高，各领域社会产业的大力发展，电力事业也要随其进步，不仅仅体现在继电保护装置系统设备使用的更新上，而且在先进高压输电线继电保护技术创新方面也要大力加强，近年来，我国高压输电线的继电保护装置已经实现网络化的科学有效管理，并且利用小波数字变换算法的理论，保护的功能也日益发展进步，使电力系统的科学安全管理从原始的以人力为主转变发展为今天的网络化、人工智能化方向进程，建立了一套全方位的的、技术创新上的支持保证，增强了高压输电线路的继电保护水平。此外，加强合作与交流，不断总结经验，研发推广新科技，推广使用，以便于及时发现和解决输配电线路继电保护的安全事故，减少损害，保障供电系统的稳定。
3.2加强小波变换数字算法在高压输电线路维护中的运用
小波变换作为现代的高压输电线电力系统保护的数据处理工具，超越了传统的Fourier变换法的应用，具有强大的优越性，不仅可以在电力系统的信号处理发挥灵活的辨识特性，及时检测电力系统故障，并进行定位故障奇异点，对高压线路系统中的微弱电流电压信号进行精确的时间和频率特性刻画，相对于Fourier计算变换工具来讲，具有明显的计算量少、定位准确等优点，发挥了在高压输电线路保护的重要作用，此外，利用小波变换数字算法，也可以在高压线路保护的其他措施中发挥作用，保护原理也发挥着优越性。
4结语
随着我国电网事业的快速发展，对高压输电线路的安全与质量提出了更高的要求，在输配电线路的运行与维护中，小波变换数字算法的应用发挥了重要作用，近年来，种种因线路质量问题导致的短路安全事故也不断发生，安装质量不高、负荷过重、配电设备没有进行定期检修等原因同样成为制约高压输电线系统安全运行的障碍。此外，由于各种环境、气候、地理等方方面面的自然和人为因素的差异，所造成的各种关线路系统故障也多种多样，要求我们在实际电力工作当中系统地运用小波变换数字算法，利用其时间定为和电流电压频率特性的分析，来准确地搜集输电线路的数据信息、整理分析数据的能力，总结经验教训，并且通过加强各相关部门的交流与合作，研发新技术，推广使用，提高输配电线路安全运行能力，加强维护措施的健全和政策保障，及时发现和解决电网运行故障，保障供电系统的稳定，为我国电力事业提供良好的运行环境和发展机制。
作者简介：
郭瑞青（1983-），男，汉族，山西长治人，硕士研究生，现就职于山西省长治供电公司调度所，研究方向：电力系统自动化。 |
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