基于S-变换的变压器励磁涌流鉴别的研究

摘要

随着我国经济近年来的迅速发展,人们对电力的需求日益增长,电力系统规模不断扩大,使大容量变压器在电力系统中的作用日显突出,因此也就对变压器保护的可靠性和速断性提出了更高的要求。差动保护作为变压器的主保护,具有良好的选择性和速动性,但是当变压器在空载合闸或外部故障切除后恢复供电时,差动回路会流入励磁涌流,励磁涌流是变压器差动保护误动作的主要原因,因此正确区分励磁涌流和内部故障电流是保证变压器保护可靠动作的关键所在。本文分析了小波变换在变压器励磁涌流鉴别中的应用,结合仿真实例分析说明小波变换在变压器励磁涌流鉴别方面取得的成果以及存在的问题。研究了一种较新的时频分析技术—S-变换时频分析方法,编制程序实现,并将其与传统的时频分析方法—小波变换和短时傅立叶变换进行对比分析,更进一步了解S-变换的重要性质。同时也详细阐述广义S-变换理论,在此基础上,提出了基于广义S-变换的变压器励磁涌流鉴别的新方法。利用广义S-变换具有优秀时频呈现能力和时频分辨率的特点,把励磁涌流和故障电流信号变换到相空间进行特征提取,发现二者经变换以后得到的时频等值线图具有明显不同的特征,通过计算广义S-变换以后的能量和STD,利用BP神经网络设计状态分类器,分辨变压器励磁涌流和故障电流。仿真分析结果表明：广义S-变换可以更清楚的反映信号的时频局部化特性,并且具有较好的抗干扰能力,在理想和噪声环境下均可以有效识别变压器励磁涌流和内部故障电流。

目录

摘要

Abstract

1. 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 励磁涌流识别方法的国内外研究现状

1.3 本论文的主要工作

2. 变压器差动保护的原理及励磁涌流问题的分析

2.1 变压器差动保护的基本原理

2.2 励磁涌流产生的原因及特点

2.2.1 单相变压器励磁涌流

2.2.2 三相变压器的励磁涌流

2.3 励磁涌流对变压器差动保护的影响

2.4 目前解决的方法及存在的问题

2.5 本章小结

3. 小波变换理论及其在变压器励磁涌流识别中的应用

3.1 小波变换在变压器励磁涌流鉴别中的应用

3.2 保护原理实例分析

3.2.1 小波基的选择和分解尺度的确定

3.2.2 保护算法

3.2.3 模型建立与仿真

3.3 本章小结

4. S-变换分析技术

4.1 S-变换

4.1.1 S-变换的表达式及其导出

4.1.2 S-变换的性质

4.1.3 S-正反变换的离散形式及其实现

4.1.4 二维S-变换

4.2 广义S-变换

4.3 S-变换在信号分析中的应用实例

4.4 本章小结

5. S-变换时频分析技术在变压器励磁涌流鉴别中的应用

5.1 系统的建立

5.2 理想环境下的仿真

5.2.1 励磁涌流的仿真结果

5.2.2 故障电流的仿真结果

5.3 噪声环境下的仿真

5.3.1 励磁涌流的仿真结果

5.3.2 故障电流的仿真结果

5.4 仿真结果分析与特征的提取

5.5 分类器的设计

5.6 本章小结

6. 结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文