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1、四川大学 硕士学位论文 小波变换在直流输电保护故障特征量提取中的应用 姓名：侯宝生 申请学位级别：硕士 专业：电机与电器 指导教师：曾成碧 20040428 小波变换在直流输电保护故障特征量提取中的应用 电机与电器专业 研究生侯宝生指导教师曾成碧 为了解决我国资源分布与电力负荷之间的布局不均衡，国家实施了“西电 东送”、“北电南送”和全国联网的发展战略。由于直流输电具有输电距离远、 调节性能好、过电压水平低、线路损耗小等优点，特别适用于远距离大功率、 区间电网互联调峰、海缆输电等，因此，国家把直流输电工程纳入整体规划方 案。随着直流输电技术的日益成熟，输电设备价格的下降和换流站可用率的提 高，
2、它在电力系统中必然得到更多的应用。高压直流输电作为电力系统中的一J 部分，和交流系统一样，也会不可避免地发生故障和出现异常情况。为了尽量 减少故障对输电线路的影响和避免损坏设备，根据直流输电和交流输电具有的 不同的特点，研究出适合直流输电的继电保护，成了目前具有重大意义的课题。 在微机保护装置中，要求快速适时地获取系统各元件的电压电流等电量， 而且，需要有相应的继电保护算法对这些采样的数据进行处理、分析、判断， 最终输出跳闸命令信号命令或计算结果，以实现微机保护功能，但是传统的算 法不能取得很好效果。 当直流系统发生故障时候，高频暂态信号包含了丰富的故障信号，故障暂 态信号具有持续时间短所占频
3、带宽等特点，传统的傅立叶变换和加窗傅立I Ir 变 换均难以对其进行有效的分析，而小波变换具有时域局部化性质和时空域的平 移不变性，因此根据暂态信号的变化特征，通过小波基的伸缩和平移，自适应 地调整分析窗的宽窄能更好地分析暂态突变信号或微弱变化信号。本文用 M A T L A B 对高压直流输电故障进行了建模与仿真，对故障信号用小波方法进行了 分析。时域仿真计算表明，用小波分析能够取得很好的效果。 实际的高压直流输电故障时含有高频突变部分和噪音，小波的自适应性使 亭毫譬j 一幼盔 4 其对直流输电的暂态的消嗓具有无法比拟的优点。本文运用小波分析对信号进 行预处理，获得了良好的效果。 本文首先根
4、据直流输电特性和继电保护原理得到了直流输电的继电保护及 其基本整定方法。对各种故障的分类及其应该采用的保护措施进行了详细的阐 述，并介绍了我国的直流输电的发展情况。其次描述了小波变换的基本理论及 分析方法，最后用M A T L A B 对直流输电进行建模，对其故障信号进行了小波分析， 仿真分析验证了该方法的优越性。 关键词：1 高压直流输电M A T L A B 小波变换小波消噪继电保护 T H E O R YA N D T E C H I N I Q U E S O FW A V E L E TT R A N S F O R M E R A P P L I E DI NI D E N T I
5、 F I C A T I O NO F F U A I JC H A R A C T E R0 F P R O T E C T I O NO FH V D C M a j o r ：E l e c t r i c m a c h i n ea n dE l e c t r i c a lE q u i p m e n t G r a d u a t e ：H o uB a o S h e n g A d v i s o r ：Z e n gC h e n g B W i t ht h e d e v e l o p m e n to fp o w e rs y s t e ma n do u
6、rc o u n t r y 、Se c o n o m y ，o u r c o u n t r yw i l li m p l e m e n t t h ed e v e l o p i n gs t r a t e g yo f “t h ew e s t p o w e r t r a n s m i t t e dt Ot h e e a s ta r e a ”t h es o u t hp o w e rt r a n s m i t t e dt O n o r t h a n d u n i t i n gt h ew h o l ep o w e r s y s t e
7、mi n t oai n t e g r i t y ”A st h eH V D C h a st h ep r o p e r t i e so f l o n gd i s t a n c eo fp o w e r t r a n s m i s s i o n ，g o o dr e g u l a t i o n ，l o w e ro v e r v o l t a g e a n dl o w e r l o s s e s ，i t s u i t st o t r a n s m i s s i o no fl a r g ep o w e ro fl o n gd i s
8、 t a n c e ，p e a km o d u l a t i o na n dl i n k b yw a t e r c a b l e s O u rc o u n t r yp u tH V D Ca sap a r to ft h ew h o l e p r o g r a m m i n g H V D C w i l lg e t m o r eu s a g ei n p o w e rs y s t e m ，w h i l et h em a t u r eo ft e c h n o l o g yo fH V D C ，d e c e n to f p r i
9、c eo f p o w e r t r a n s m i s s i o ne q u i p m e n t ，a n de n h a n c e m e n to f u t i l i z er a t i oo f c o n v e r t e r s t a t i o nI ti s i n e v i t a b l yt Og e tf a u l ta n db em a l f u n c t i o nd u r i n gi t so p e r a t i o na sA C s y s t e m S ow e m u s tf i n dan e wm e
10、 t h o df o rH V D C p r o t e c t i o nt oa v o i d t h ei n f l u e n c e o fp o w e rt r a n s m i s s i o na n dt oa v o i d d a n l a g i n ge q u i p m e n tw h e nf a u l to c c u r r e d ， a c c o r d i n g w i t hd i f f e r e n c eb e t w e e nA Ca n dD C N o to n l ye l e m e n to fc u r
11、r e n ta n dv o l t a g eo fe v e r y c o m p o n e n to fs y s t e mi s r e q u i r e d t Ob e g o tr a p i d l y i nt i m ei n m i c r o p r o c e s s o r b a s e d p r o t e c t i o n ，b u t c o r r e s p o n d i n ga l g o r i t h mo fp r o t e c t i o nm u s tb eg i v e nt od ow i t hd a t at o
12、a n a l y s i sa n d t om a k ed e c i s i o n ，A tl a s ts w i t c ho r d e ro rc a l c u l a t e dr e s u l ti s g i v e n B u tt h ep r i o r a l g o r i t h mh a sf l a wd u r i n gc a l c u l a t i o np r o c e s s T h et r a n s i e n t s i g n a l o fh i g hf r e q u e n c yh a sa b u n d a n
13、 tf a u l ts i g n a l sw h e nD C s y s t e m sc o m et o f a u l t B e c a u s et h et r a n s i e n ts i g n a l sh a p p e ni nas h o r tt i m ea n di t s f r e q u e n c y i s b r o a d ，F o u r i e rt r a n s f o r m a n dW i n d o w e dF o u r i e rt r a n s f o r mc a n t a n a l y z e i t e
14、 f f i c i e n t l y W a v e l e t h a sp r o p e r t yo fl o c a l i z a t i o ni nt i m ed o m a i na n d u n c h a n g e a b l e n e s sb o t hi n t i m ed o m a i na n ds p a c ed o m a i ni nt h ec o n d i t i o nt h a t s i g n a l sm o v ep a r a l l e l S oi t c a l la n a l y s i st r a n s
15、 i e n ts i g n a l so f c h a n g i n gs u d d e n l ya n d f a i n ts i g n a l sb yd i v e r s ec h a r a c t e r i s t i co ft r a n s i e n ts i g n a l sb e t t e rt h r o u g hw a v e l e tb a s e z o o m i n ga n dm o v i n gp a r a l l e lt Oa d j u s tw i d t ho fa n a l y t i cw i n d o w
16、a d a p t i v e l y I nt h e d i s s e r t a t i o n ，a ni n t e g r a lH V D Cm o d e li sb u i l tu s i n gs i m u l a t i o nt o o lM A T L A B T h e s i m u l a t i o no f a n a l y z i n gb y w a v e l e ti nt i m ed o m a i ns h o w sa g o o d r e s u l t T h e r eh a v es i g n a l so fh i g hf r e q u e n c yo fc h a n g i n gs u d d e n l ya n dn o i s ew h e n f a u l t so fH V D Ct a k e np l a c eD e n o i s et h e o r yb a s e do nw a v e l e tw i
