EI05-采用3类特征参量比值法的铁磁谐振过电压识别

����� 高电压技术 � 第 37 卷 第 9 期 2011 年 9 月 30 日 High Voltage Engineerin g, Vol. 37, No. 9, S eptem ber 30, 2011 采用 3类特征参量比值法的铁磁谐振过电压识别 杜 � 林1 , 李 � 欣1 , 吴高林2 , 邓帮飞2 ( 1. 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆 400030; 2. 重庆市电力公司电力科学研究院, 重庆 401123) 摘 � 要: 电力系统铁磁谐振过电压时常发生,持续时间长, 严重危及电气设备及电网的安全运行。铁磁谐振过电 压特征提取及类型识别,有助于有针对性的采取快速抑制过电压的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 , 对保障电网安全可靠稳定运行具有重要 的现实意义。为此,在变电站实测过电压波形基础上, 根据铁磁谐振过电压发生机理及波形特征,将小波变换良好 的时频局部化特性和傅里叶变换良好的频域 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 能力有机结合, 提取了能够有效反映铁磁谐振过电压的 3 类特征 参量 ,并提出利用这 3 类比值识别铁磁谐振过电压的方法。该方法理论基础比较直观, 识别流程清晰简单,大量现 场实测数据验证了该方法在识别铁磁谐振过电压时的有效性和可靠性。 关键词: 过电压在线监测系统; 小波变换; 傅里叶变换; 铁磁谐振; 特征提取; 谐波次数; 比值法; 过电压识别 中图分类号: T M864 文献标志码: A 文章编号: 1003-6520( 2011) 09-2241-09 基金资助项目: 国家创新研究群体基金( 51021005) ;重庆市科 技攻关计划( CSTC2010AC3051)。 Project Supported by Funds for Inn ovat ive Research Groups of C hina ( 51021005) , T echnologies Research and Developmen t Pro- gram of Chongqing ( CST C2010AC3051) . Ferro-resonance Overvoltage Identif ication Using Three Feature Parameters of Ratio Method DU Lin1 , L I Xin1 , WU Gao- lin2 , DEN G Bang- fei2 ( 1. State Key Laboratory of Pow er T ransmission Equipment & System Security and New Technolog y, Chongqing U niversity, Chongqing 400030, China; 2. Chongqing Elect ric Pow er Resear ch Inst itute, Chongqing 401123, China) Abstract: The featur e extr action and recognit ion o f ferr o- r esonance overvo ltag e is helpful for taking targ eted meas- ures to restrain overv oltage quickly, and it is of gr eat significance to guar antee electr ic pow er system running in rel-i able, safe and st eady status. Based on the occur ring mechanism and w avefo rm features of ferr o- r esonance over vo lt- age monito red in the substation, the w avelet transform is effectively combined w ith the Fourier tr ansfo rm so as to ex tr act three characterist ic par amet ers reflecting on fer ro- resonance overvo ltag e, and a method of ferr o- r esonance over voltag e recognition is propo sed based on the three r atio s. T he theor et ical foundation of this method is v isua-l ized, and the identif ication process is simple and clea r. A lo t of actual data show t hat this method is feasible and ef- fectiv e in ferro- resonance overv oltage r ecognit ion. Key words: overv oltage on- line monito ring sy stem; w avelet t ransfo rm; Four ier transform; fer ro- resonance; featur e ex tr act ion; harmonic number; ratio method; ov ervo ltag e identification 0 � 引言 电力系统中存在许多电感和电容元件, 当系统 进行操作或发生故障时, 使得系统元件参数发生改 变,这些电感和电容元件组成的回路就可能形成谐 振,引起谐振过电压。谐振过电压持续时间长,往往 造成电气设备损坏和大面积停电事故, 严重危机电 网安全。铁磁谐振过电压由于电气设备铁芯饱和而 产生,是电网中最常见、造成事故最多的一种过电 压。目前用于抑制铁磁谐振过电压的方法大致可以 分为两大类:一是改变线路电感电容参数,使其远离 谐振条件,如采用励磁特性较好的 T V、改用电容式 电压互感器、减少同一网络并联 T V的台数等; 二是 消耗谐振能量,阻尼抑制谐振发生,如 T V 二次侧三 角绕组开口两端接入电阻、安装消谐装置等[ 1-6] 。当 系统出现过电压事故时,需要判断过电压类型, 以便 有针对性的采取抑制过电压的措施。但现有过电压 监测系统尚不具备分析识别能力, 需要人工经验判 断过电压类型,但仅靠人工判断,难以形成科学统一 的标准,且工作量大,容易误判, 不利于及时分析和 处理事故,因此,研究铁磁谐振过电压特征提取和类 型识别,对快速提出抑制过电压的方法具有十分重 要的意义[ 7-10]。 近年来, 许多学者针对电力系统电压信号的特 征提取和辨识问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 展开了研究, 傅里叶变换、小波变 2241 换[ 11-16]、S变换理论 [ 17-18]、多重分形分析 [ 19-20]、fisher 判别[ 21] 、支持向量机[ 22] 等理论被广泛的应用于该领 域。文献[ 12]在小波变换多分辨率的基础上, 提出 时域-频域联合空间的能量熵计算方法, 提取了电网 过电压的特征参量; 文献[ 13]采用非正交样条小波 对电容器投切暂态信号进行分析,提取在各尺度下 小波系数平方值作为特征,利用 ANN监测、定位和 识别不同原因的电压扰动信号; 文献[ 17]利用 S 变 换的模矩阵幅值平方和均值作为特征量识别扰动信 号;文献[ 19]采用多重分形谱的小波极大模算法对 铁磁谐振过电压进行识别, 实现了 3种铁磁谐振过 电压的辨识;文献[ 23]提出了基于解析法的中性点 接地系统的工频谐振的辨识。虽然上述方法都能够 实现各自信号的特征提取和类型识别, 但尚未提出 铁磁谐振与其它类型过电压的辨识方法, 且 3 种铁 磁谐振的有效识别尚待进一步探讨。 傅里叶变换能将平滑的时域信号分解到不同频 域空间,但缺乏时间分辨率;小波变换能够将非平滑 信号分解到不同分辨率的时频空间,但缺乏对平滑 信号某一特定频率的准确提取。本文根据铁磁谐振 过电压的产生机理,将小波变换和傅里叶变换有机 结合,提取了反映电网实测铁磁谐振过电压的三类 特征参量,并提出利用这 3类比值识别铁磁谐振过 电压的方法,经过大量现场实测数据测试,证明了该 方法的可行性。 1 � 傅里叶变换与小波变换 1. 1 � 傅里叶变换 任何周期信号, 只要满足狄里赫利条件, 都可以 分解为傅里叶级数,分解后的各次谐波的幅度和相 位与频率的关系构成了周期性信号的幅度频谱特性 和相位频谱特性,周期为 T 1 的信号 f ( t ) , 其复数形 式的傅里叶级数为 f ( t) = �� n= - � Fne jn�1t ; Fn = �T1 0 f ( t ) e - jn� 1 t dt。 ( 1) 式中, �1 为信号角频率。当 T 1 � � , �1 � � 时, 式 ( 1)即可转化为傅里叶变换 F( �) = �� - � f ( t) e- j�tdt。 ( 2) � � 傅里叶变换后为一个复数,复数的模值与频率、 相位角与频率分别表示幅频特性和相频特性。 1. 2 � 小波变换 小波变换能够将时间信号展开为小波函数族的 线性叠加,因此小波函数在时域和频域都是局部化 的, 小波变换相当于提供了一个可变的时间-频率 窗, 能够对各种信号在时-频域内同时进行联合分 析[ 1 2-13] 。 对任意能量有限信号 g( t) � L 2 ( R) , 其连续小 波变换定义为 W f ( a, b) = 1 a�+ �- � g( t) �* ( t - ba )dt; = �g( t) , �a, b ( t)�。 (3) � � �( �)满足如下容许条件 C�= �+ � 0 �( �)� d�< + � 。 (4) 式中, a是伸缩参数或尺度参数; b 是平移参数。在 实际应用中,函数 �( t)常常是紧支撑的, 在时间和 频率空间同时具有局部化的性质。因此它能表征信 号的奇异性。在一定条件下, 将 a、b 以 a = 2j , j � Z, b= 2 j n, n � Z离散化之后, 得到二进正交小波变 换,表达式为 F DWT ( j , n) = 1 2 j �+ � k= - � x ( k) �( k- 2j n 2j )。 (5) � � 过电压信号经离散小波变换分解成细节分量和 逼近分量,可表示为 cj ( n) = � k h ( k - 2n) c j- 1 ( k) ; d j ( n) = � k g ( k- 2n) cj- 1( k )。 (6) 式中, j = 1, 2, �, J , h( n)为低通滤波器; g ( n)为 高通滤波器; J 为信号最大小波分解层数,原始信号 重复使用 h( n)和 g ( n)进行逐步滤波分解, cj ( n)、 d j ( n)分别为原始信号的第 j 层逼近分量和细节分 量。 2 � 铁磁谐振过电压特征提取 传统的电力系统故障信号分析大多是建立在理 想的仿真信号基础之上,忽略了电力系统的复杂性、 非线性及外界环境的影响。过电压信号携带丰富的 电力系统运行状态信息,电力系统发生过电压时,系 统的运行参数将发生改变,相应的电气量也随之改 变,导致不同过电压类型的时域波形各不相同, 高压 电网过电压监测系统监测到的电压信号是以 50 Hz 基频为主,并叠加持续时间较长的低频分量和高频 暂态振荡分量,图 1( a) ~ ( h)为现场获取的过电压 时域波形。 2. 1 � 过电压信号预处理 电力系统过电压在线监测系统采样频率较高, 一般> 600 kHz[ 7-9] , 波形数据蕴含的信息量较大, 2242 高电压技术 � High Voltage Engineer ing 2011, 37( 9) 图 1 � 现场获取的过电压时域波形 Fig. 1 � Field capture overvoltage time-domain waveforms 为提高计算效率,采用信号整数倍抽取的方法,将采 样频率降低至 200 kHz,并根据电压等级, 将幅值归 一化。同时考虑到, 不同过电压类型持续时间不同, 雷电和操作过电压持续时间较短, 一般< 10 ms; 暂 时过电压持续时间较长, 从几个工频周期到 1. 5~ 2 h不等,如谐振过电压、单相接地过电压。综合考虑 各种过电压持续时间和波形特征,本文以过电压发 生时刻为基准, 选取 5个工频周期为特征量计算区 间,如图 2所示。 2. 2 � 基于小波变换的过电压信号特征提取 雷电及操作电压发生时, 三相电压和电流中含 有大量的非工频暂态分量,且暂态分量的时频分布 随着发生时刻、系统结构以及元件参数等的不同而 呈现一定的随机性和分散性;而铁磁谐振过电压发 生时,波形信号相对光滑和平稳,不存在高频暂态分 量。不具备频率局部化特性的傅里叶变换在处理非 2243杜 � 林,李 � 欣, 吴高林,等. 采用 3 类特征参量比值法的铁磁谐振过电压识别 平稳信号时凸显其局限性, 而小波变换能够将信号 分解到不同分辨率的子空间, 其变换结果同时包含 信号的时频特性,使得非平稳信号特征能够在各个 子空间中显现, 因此,本文利用小波变换提取过电压 信号的时频特征。 考虑到雷电和操作过电压等效频率较高, 频带 范围分布很广, 从几 kHz到几 MHz不等;而铁磁谐 振过电压等效频率相对较低, 一般在几 kHz以内, 在 200 kHz 的采样频率下, 选用正交、紧支撑的 sym4小波对过电压信号分解 5层, 已可获取足够的 时频信息,其分解频带如表 1所示。 表 1 � 200 kHz采样频率下过电压各层频率对应表 Tab. 1 � Frequency band of each level of overvoltage signal with 200 kHz sampling frequency 各层 d1 d2 d3 d4 d5 d6 频带范围 / kH z 50 ~ 100 25 ~ 50 12. 5 ~ 25 6. 25 ~ 12. 5 3. 125 ~ 6. 25 0~ 3. 125 对图 1中的 8种过电压进行 5层 sym4小波分 解之后,得到 5个细节分量和一个近似分量, 通过研 究发现:铁磁谐振过电压主要频率成分集中在低频 d5~ d6层, d1~ d4层包含信息较少,各层幅值随时 间分布比较均匀;感应雷过电压因雷击点位置远近、 雷电流幅值的随机性、线路折反射、冲击电晕以及波 阻抗等的影响, 波头陡度降低,主要频率成分集中在 d3~ d5层,且以 d5层能量最大;切除空载变压过电 压幅值因变压器内部存在电感元件而衰减较快, 频 率成分主要集中在 d5和 d6层; 单相接地过电压主 要频率成分集中在 d6层,低频成分较多, d5层能量 分布相对较少; 弧光接地过电压因电弧间歇性重燃, 呈现多次局部脉冲,其高频成分相对较多, d5 层能 量最大值可达 13. 7; 投切电容器组过电压, 主要频 率成分亦集中在 d6 层, d5 层能量相对较少。图 3 为7种过电压在 d1~ d5层得能量分布图(纵轴能量 为相对量、无量钢[ 12] , 由于弧光接地过电压 d5层能 量较大,为便于对比,图 3并未给出其能量分布) , 表 2为 d5层的能量值。 综上所述, d5层最能兼顾铁磁谐振过电压与其 它过电压的差异,因此,本文以 d5层作为过电压特征 提取的对象, 8种过电压的 d5层系数如图 4所示。 由图 4可知, 铁磁谐振中高频谐振和基波谐振 相对幅值最大, 分频谐振最小,幅值随时间分布比较 均衡,这与铁磁谐振的频率分布特性是一致的;感应 雷过电压因线路或变电站内的折反射, 在100 ms内 有较明显的 3次脉冲,能量分布极不均匀;切除空载 图 2� 特征量计算时间区间划分 Fig. 2 � Time divide diagram for features calculation 图 3 � 7种过电压能量分布图 Fig. 3 � Energy distribution diagram of seven type overvoltage 表 2 � 8 种过电压 d5 层能量 Tab. 2 � Fifth level energy of eight type overvoltage 过电压 类型 感应 雷 投切 电容 单相 接地 弧光 接地 切空 变 高频 谐振 基波 谐振 分频 谐振 d5层 能量 2. 22 0. 1 0. 49 13. 67 0. 73 0. 23 0. 23 0. 01 变压器过电压,开关动作后,因变压器内部绕组为感 性元件,电荷逐步衰减为 0, 呈现单次脉冲; 单相接 地过电压因金属性接地,在 100 ms内有多次高频成 分;弧光接地过电压因电弧不稳定燃烧, 在 50 ms 内,有 3 次幅值较大的脉冲; 投切电容器过电压 d5 层系数相对幅值较低, 在开关动作时刻脉冲幅值较 大。 由上述分析可知, 雷电和操作过电压,主要能量 集中于故障发生时刻, d5层系数分布呈现局部突变 性,而铁磁谐振过电压 d5层能量随时间分布均衡, 因此,本文构造时频特征量崤度 K ur ,来反映铁磁谐 振和其它过电压信号的差异,其计算方法为 K ur = U rms Uave ; U rms = ( 1 N �Nn= 1 U d5( n) 2) 1/ 2 ; | U | ave = 1 N �Nn= 1 | Ud 5( n) |。 (7) 2244 高电压技术 � High Voltage Engineer ing 2011, 37( 9) 图 4 � 8种过电压 d5 层系数分布图 Fig. 4� Distribution diagram of the fifth level coeff icient of overvoltage 式中, N = 20000, U rms和| U | ave分别为 d5 层的有效 值和绝对平均值。其中 U rms为过电压信号的有效 值,反映信号在一段时间内的能量强度大小; | U | ave 为绝对平均值, 表征信号在一段时间内能量分布均 匀程度; K ur表征的是信号在一段时间内的局部突变 性和均匀性,崤度越大, 信号局部突变性越强; 崤度 越小,则信号分布越均匀。8种过电压崤度的部分 数据如表 3所示。 由表 3可知,铁磁谐振发生时, 3种类型的铁磁 谐振过电压 d5层系数随时间分布相对均衡,崤度< 1. 6; 其余 5种过电压因暂态操作, d5层系数呈现脉 冲特点,崤度一般> 1. 8。由此可见, 用 d5层小波系 数的崤度来区分铁磁谐振过电压和其它过电压是有 效可行的。 2. 3 � 基于傅里叶变换的过电压信号特征提取 铁磁谐振过电压较之其余过电压波形相对平 滑,利用傅里叶变换提取铁磁谐振过电压频域特征 参量有不可替代的优点, 它能够将铁磁谐振过电压 的各种分次谐波逐一显现, 图 5为图 1( a) ~ ( c) 3种 铁磁谐振过电压的频谱分布图。 由图 1和图 5 可见,高频谐振中虽然基频仍是 主要频率成分, 但包含了较多的高次谐波,如2、3、 2245杜 � 林,李 � 欣, 吴高林,等. 采用 3 类特征参量比值法的铁磁谐振过电压识别 表 3� 8 种过电压的崤度 Tab. 3� Kur of eight overvoltage waveforms 过电压类型 高频谐振 基波 谐振 分频 谐振 单相 接地 弧光 接地 投切电 容器组 感应雷 切空变 崤度 K ur 1 2 3 1. 33 1. 37 1. 34 1. 84 4. 08 2. 34 7. 02 6. 57 1. 41 1. 36 1. 33 1. 88 3. 92 3. 56 6. 95 5. 77 1. 43 1. 35 1. 49 1. 92 4. 10 2. 01 6. 86 4. 85 1. 54 1. 24 1. 52 2. 43 4. 25 5. 89 5. 24 - 1. 45 1. 34 1. 43 2. 21 4. 34 5. 91 4. 76 - 1. 42 1. 39 1. 45 2. 37 4. 01 5. 07 4. 59 - 1. 38 1. 41 1. 47 2. 45 4. 24 4. 28 4. 54 - 1. 4 1. 36 1. 43 2. 12 4. 17 2. 73 4. 24 - 1. 42 1. 37 1. 38 2. 38 3. 89 4. 12 4. 27 - 4、5、6、8次等,三相波形畸变严重,电压幅值可达 28 kV; 基波谐振的频率成分主要为工频, 其余频率成 分很少,三相电压失衡, 波形近似正弦波; 分频谐振 中 1/ 2次谐波比重相对较大, 三相波形严重失衡, 电 压幅值周期抬升, 过电压倍数约在 1. 5 倍。综上所 述,本文构造能量最小比值 �Emin和频率比值 �f 为 �E = E f1 Emax ,�Emin = min( �EA , �EB ,�EC ) ; �f = f max f 1 。 ( 8) 式中,�Emin是谐波成分能量所占的比重; �f 为所含主 要谐波的次数。其中 E f1为基频成分相对能量; Emax 为各次谐波成分所占相对能量最大值, 即 Emax = max( E fn ) , n为谐波次数。3种铁磁谐振过电压在 �f - �Emin空间分布如图 6所示。 由图 6可知, 基波谐振过电压与分频谐振和高 频谐振过电压相比, 能量比值 �Emin较大, 可达十多 倍,这是因为基波谐振主要频率成分为工频, 而分频 谐振和高频谐振含有谐波成分较多;分频谐振和高 频谐振中因所含谐波次数不同, 频率比值 �f 各不相 同,分频谐振一般为 1/ 2和 1/ 3次,高频谐振中 2次 谐波和 3次谐波占主要成分居多,三相波形畸变, 3 种铁磁谐振过电压在 �f- �Emin空间中可明显区分开 来。 3 � 比值法识别流程 3. 1 � 3类比值取值原则 本文分析的过电压波形数据全部由重庆大学研 制的 HG-OVM-I 型过电压在线监测系统采集 [ 7-9] , 该系统自 2004年研制以来,在重庆、四川、贵州等地 多个电压等级变电站成功安装运行,所采集的数万 余条过电压数据有广泛的代表性。为了使提取的 3 类铁磁谐振过电压特征量具有通用性, 本文对 3 类 图 5� 铁磁谐振过电压频谱能量分布 Fig. 5� Spectrum energy distribution of ferro-resonance overvoltage 图 6 � 铁磁谐振过电压在 �f- �Emin空间中的分布 Fig. 6 � Distribution of ferro-resonance overvoltage in space of �f- �Emin 2246 高电压技术 � High Voltage Engineer ing 2011, 37( 9) 比值作如下标定。 1)崤度 K ur 综合表 3 以及对大量实测数据崤度的计算表 明,铁磁谐振过电压发生时,三相波形相对平稳, 崤 度较小,一般< 1. 6; 雷电过电压、操作过电压以及单 相接地过电压发生时,三相波形存在高频暂态分量, 崤度较大,一般> 1. 8。考虑留有足够的裕度, 设定 1. 7为铁磁谐振过电压与其它过电压区分的门限 值,即当 K u r � 1. 7时,判定为铁磁谐振过电压,反之 则为其它过电压类型。 在实际配网中, 系统因含有较多的铁芯元件(如 TV、TA ) , 容易饱和, 铁磁谐振过电压发生几率较 大,而参数谐振一般只在电机中产生,线性谐振则只 发生在不带铁芯的电感元件中, 二者发生几率很 少[ 6]。因此,设定 1. 7为铁磁谐振过电压与其它过 电压类型的门限值是有效的。 2)能量最小比值 �Emin 基波谐振中,基频成分较多, 波形近似正弦波, 其三相波形中能量比值 �Emin> 10,分频谐振和高频 谐振的�Emin< 10,三相电压波形失衡,波形畸变相对 严重,故可将 �Thres= 10作为基波谐振与高频谐振和 分频谐振的分界线, 如图 6所示。 若 �Emin > �Thr es则为基波谐振, 若 �Emin � �Thres则 为高频谐振和分频谐振, 可以此作为基波谐振与分 频谐振和高频谐振判定的依据。 3)频率比值 �f 高频谐振和分频谐振发生时, 谐波成分较多, 能 量最小比值�Emin都< 10, 但因其主要谐波次数不同, 故可将 �f 作为高频谐振与分频谐振判定的依据。 其中,分频谐振过电压含有分数次谐波, �f< 1, 而高 频谐振过电压, 频率成分中主要为高次谐波, �f> 1, 即 �f 可能取值 2、3、4、5、�。 综上所述, 可将 K ur、�Emin和 �f 三比值作为铁磁 谐振过电压判别的依据, 其判别取值原则如表 4 所 示。 3. 2 � 铁磁谐振过电压识别流程 通过比较铁磁谐振与其它过电压的特征和 3种 铁磁谐振过电压的特征,根据 sym4小波分解的 d5 层细节系数的崤度,以及傅里叶变换后的能量比值 和频率比值,可有效地将铁磁谐振与其它过电压区 分,并实现 3种铁磁谐振过电压的辨识,识别流程如 图 7所示,具体步骤如下: 1)对采集到的过电压波形进行区间划分, 选取 过电压发生时刻前 10 ms和后 90 ms作为特征参数 计算区间, 并对该区间进行 sym4小波 5层分解, 获 得细节分量和逼近分量。 2)提取过电压信号 sym4小波分解后的 d5层 细节分量,计算崤度 K ur , 若 K ur � 1. 7,则为铁磁谐 振过电压,否则判定为其它过电压类型。 3)对该信号区间进行快速傅里叶变换( FFT ) , 计算三相波形能量最小比值 �Emin ,若 �Emin > 10, 则判 定为基波谐振;否则,继续下一步判定。 4)计算谐波次数比值 �f , 若 �f < 1, 则为分频谐 振,反之,则为高频谐振过电压。 表 4 � 铁磁谐振过电压三比值判别原则 Tab. 4� Three judging principle of ferro-resonance overvoltage 三比值 铁磁谐振过电压分频谐振 基波谐振 高频谐振 K ur � 1. 7 � 1. 7 � 1. 7 �Emin � 10 > 10 � 10 �f < 1 - > 1 图 7 � 铁磁谐振过电压识别流程图 Fig. 7� Rrecognition flowchart of ferro-resonance overvoltage 4 � 结论 本文根据变电站内实测过电压波形的特点,充 分考虑小波变换和傅里叶变换的优缺点, 将二者有 效结合,提取了能准确反映铁磁谐振过电压的特征 参量,并提出利用这 3 类比值识别铁磁谐振过电压 的方法,得到如下结论: 1)铁磁谐振过电压发生时, 相对雷电过电压、操 作过电压和单相接地过电压,持续时间较长,三相波 形比较均衡, 不存在信号局部突变。利用 sym4小 波对过电压信号进行 5层分解, 计算的 d5层细节系 数崤度 K ur能够有效区分铁磁谐振过电压与其它过 2247杜 � 林,李 � 欣, 吴高林,等. 采用 3 类特征参量比值法的铁磁谐振过电压识别 电压类型。 2)根据铁磁谐振过电压波形平稳分布的特点, 对其进行傅里叶变换, 提取谐振时各次谐波下的能 量分布,计算三相波形能量最小比值 �Emin和谐波次 数比值 �f , 这两类特征参量能够区分基波谐振、高频 谐振和分频谐振这 3种过电压。 3)在提取 3类特征量的基础上,对其数值进行 标定,提出利用这 3类比值识别铁磁谐振过电压的 方法。通过大量实测波形计算, 验证了该方法能够 实现铁磁谐振过电压的有效辨识。 参 考 文 献 [ 1] 葛 � 栋,鲁铁成,王 � 平.配电网铁磁谐振消谐机理仿真计算研 究[ J] .高电压技术, 2003, 29( 11) : 15-17. GE Dong, LU Tie- cheng, WANG Ping. Study on simulat ion calcu lat ion of ferro-resonance elimin at ion in pow er dist ribut ion sys tem[ J] . H igh Vol tage En gineering, 2003, 29( 11) : 15-17. [ 2] 张 � 博,鲁铁成,杜晓磊.电力系统基频铁磁谐振谐波平衡分析 [ J] .高电压技术, 2006, 32( 1) : 94-96. ZHANG Bo, LU Tie-chen g, DU Xiao- lei. Analysis of harm onic balance based fundamental resonan ce of the fer ro-resonance cir- cuit in pow er sys tem [ J ] . High Voltage Engineering, 2006, 32 ( 1) : 94- 96. [ 3] 周洁莲,吴少珍.防止电压互感器的铁磁谐振过电压的有效措施 [ J] .高电压技术, 2001, 27( 4) : 53-55. ZHOU Jie-l ian, WU Shao-zh en. Th e ef fect ive m easures to pr e- vent f rom fer ro-resonant overvol tage of voltage t rans form er[ J] . H igh Voltage En gineering, 2001, 27( 4) : 53-55. [ 4] 张 � 平.电网谐振过电压限制方法[ J ] .山西焦煤科技, 2009( 3) : 28- 30. ZHANG Pin g. Th e l imited m ethod on res on an c overvoltage of pow er grid [ J ] . S hanx i Cokin g Coal T echnology, 2009 ( 3 ) : 28- 30. [ 5] 安宗贵,王 � 森,阎 � 鹏,等.谐振接地系统中残留稳定时间的探 讨[ J] .高电压技术, 2009, 35( 4) : 814-816. AN Zong- gui, WA NG Sen, YAN Peng, et al. Discu ssion on d e- cay t im e for res idual curren t in res on an ce grounding system[ J] . H igh Voltage En gineering, 2009, 35( 4) : 814-816. [ 6] 张纬钹,何金良,高玉明. 过电压防护及绝缘配合[ M ] .北京:清 华大学出版社, 2002: 207-217. ZHANG We-i b o, H E Jin-liang, GAO YU-ming. Overvoltage protect ion and insulat ion coordination[ M ] . Beijing, Chin a: T s- inghua University Press, 2002: 207-217. [ 7] 王士彬,孙才新,姚陈果,等. 10 kV 配网内外过电压在线监测系 统及波形分析[ J] .高电压技术, 2004, 30( 6) : 64-66. WANG Sh-i bin, SU N Ca-i xin, YAO Chen-guo, et al. T he in- ternal and external over- voltage on-line m onitoring system for 10kV dist ribut ion n etw ork the w aveform analyses [ J ] . H igh Voltage Engineering, 2004, 30( 6) : 64-66. [ 8] 杜 � 林,刘伟明,王有元,等.基于 CPLD 的电网过电压变频数据 采集卡设计[ J] .高电压技术, 2008, 34( 8) : 1589-1593. DU Lin, LIU We-i ming, WANG You-yuan, et al. Data acqu is-i t ion card w ith variable s am pling sp eed for m on itorin g overvolt- age b as ed on CPLD [ J ] . H igh Voltage E ngineering, 2008, 34 ( 8) : 1589-1593. [ 9] 兰海涛,司马文霞,姚陈果,等.高压电网过电压在线监测数据采 集方法研究[ J ] .高电压技术, 2007, 33( 3) : 79- 82. LAN H a-i tao, SIMA Wen-xia, YAO Chen-guo, et al . Study on data acquisit ion of overvoltage online monitoring system of high vol tage pow er grid[ J] . H igh Voltage En gineering, 2007, 33( 3 ) : 79-82. [ 10] 杜 � 林,戴 � 斌,司马文霞,等. 架空输电线路雷电过电压识别 [ J] .高电压技术, 2010, 36( 3) : 590-597. DU Lin, DAI Bin, S IM A Wen-xia, et al. Lightning overvol t- age iden tif icat ion in overh ead pow er t ran smis sion l ines [ J ] . High Voltage Engineerin g, 2010, 36( 3) : 590-597. [ 11] 范 � 毅,谢 � 俊,杜泽明,等. 小波变换在电缆故障定位中的应 用[ J] .高电压技术, 2000, 26( 4) : 9-10. FA N Yi, XIE Jun, DU Ze-ming, et al . Th e applicat ion of wavelet t ransform in cable fau lt locat ion[ J] . High Voltage En- gin eering, 2000, 26 ( 4) : 9-10. [ 12] 杜 � 林,郭良峰,司马文霞,等. 采用小波多分辨率能量分布分 析电网过电压特征[ J] .高电压技术, 2009, 35( 8) : 1927-1932. DU Lin, GU O Liang- feng, S IMA Wen-xia, et al. Analysis of characterist ics of over- vol tage in p ow er sys tem u sing m ult-i res- olu tion energy dist ribu tion of w avelet [ J] . H igh Voltage Eng-i n eering, 2009, 35( 8) : 1927-1932. [ 13] Dave Rob ert son, Octavia I Cam ps, J ef fr ey Mayer, et al. Wave- let s an d elect romagnet ic power sys tem transients [ J ] . IEEE Transact ions on Pow er Delivery, 1996, 11( 2) : 1050-1058. [ 14] 段建东,任晋峰,张保会,等. 超高速保护中雷电干扰识别的暂 态研究[ J] .中国电机工程学报, 2006, 26( 23) : 7-13. DU AN J ian-dong, REN Jin-feng, ZHANG Bao-hui, et al . Study of t ransient approach of discrim inat ion lightning disturb- ance in ult ra- high- speed protect ion [ J ] . Proceedings of the CSEE, 2006, 26( 23) : 7- 13. [ 15] 王 � 钢,李海峰,赵建仓,等. 基于小波多尺度的输电线路直击 雷暂态识别[ J ] .中国电机工程学报, 2004, 24( 4) : 139- 144. WANG Gang, L I H a-i fen g, ZHAO Jian-cang, et al. Ident if-i cat ion of t ran sient on tr ansmission lin es caused by direct ligh t- n ing s t rokes based on mul ti resolut ion decomposit ion[ J] . Pro- ceedings of the CSEE , 2004, 24( 4) : 139-144. [ 16] 司马文霞,谢 � 博, 杨 � 庆,等. 特高压输电线路雷电过电压分 类识别方法[ J ] .高电压技术, 2010, 36( 2) : 306- 312. SIMA Wen-xia, XIE Bo, YANG Qing, et al . Ident ifi cat ion of lightning over voltage about UHV tran smis sion line[ J ] . High Vol tage Engineering, 2010, 36( 2) : 306-312. [ 17] 全惠敏,戴瑜兴.基于 S 变换模矩阵的电能质量扰动信号检测 与定位[ J ] .电工技术学报, 2007, 22( 8) : 119- 125. QUAN Hu-i min , DAI Yu- xing. Detect ion and localization of power qualit y dis turbances based on S-t ransform m odu le matr-i x es [ J] . Trans act ions of C hina Elect rotechn ical Society, 2007, 22 ( 8) : 119-125. [ 18] 杨洪耕,刘守亮,肖先勇, 等.基于 S变换的电压凹陷分类专家 系统[ J ] .中国电机工程学报, 2007, 27( 1) : 98- 104. YANG Hong-gen g, LIU Shou-l iang, XIAO Xian-y ong, et al . S-t ransform-based ex pert s ystem for classif icat ion of vol tage dips[ J] . Proceedings of the CSEE, 2007, 27( 1) : 98-104. [ 19] 刘 � 凡,司马文霞,孙才新,等. 多重分形在铁磁谐振过电压信 号分析中的应用 [ J] . 中国电机工程学报, 2006, 26 ( 18) : 138- 142. LIU Fan, SIMA Wen-xia, SUN Ca-i xin, et al. Applicat ion of mult-i fractal spect rum to analyze ferro- res on ance over- vol tage 2248 高电压技术 � High Voltage Engineer ing 2011, 37( 9) sign al in n eut ral grounded sy stem [ J ] . Proceedings of th e CSEE , 2006, 26( 18) : 138-142. [ 20] 伏 � 进, 司马文霞,李建标,等.基于分形理论的超特高压线路 绕击耐雷性能评估[ J] .高电压技术, 2009, 35( 6) : 1274-1278. FU Jin, SIMA Wen-x ia, LI Jian- biao, et al. Est im at ion on ligh tn ing shielding performance of the t ran smis sion lines bas ed on the f ractal theory[ J] . H igh Voltage Engin eering, 2009, 35 ( 6) : 1274-1278. [ 21] S hibin Wang, Caixin Sun. Id ent ifying the internal an d ex ternal overvol tage of dist rib ut ion netw ork s based on fis her discrim-i nate m ethod [ C ] � 2006 Intern at ional Conference on Pow er System Technology. Chongqing, Ch ina: [ s. n. ] , 2006. [ 22] DU Lin, DAI Bin, SIMA Wen-xia, et al . Overvoltag e ident if-i cat ion in dist ribut ion n etw orks b as ed on support vector m achine [ J] . High Voltage Engineerin g, 2009, 35( 3) : 521-526. [ 23] 李云阁,施 � 围.应用解析法分析中性点接地系统中的工频铁 磁谐振 � 谐振判据和消谐措施 [ J] . 中国电机工程学报, 2003, 23( 9) : 141-145. LI Yun-ge, SH I Wei. Study of fundamental ferro- res on ance on n eut ral g rou nded system by us ing analytical meth od-certain an d elimin at ion[ J ] . Proceedings of the CSEE, 2003, 23 ( 9 ) : 141- 145. DU Lin Ph. D. , Profess or 杜 � 林 1971- ,男,博士,教授 主要从事电气设备绝缘在线监测及故障诊 断,数字化测量技术的教学和科研工作 电话: ( 023) 65111172-8221 E-mail: dulin@ cqu . edu. cn LI Xin 李 � 欣 1987- ,男,硕士 主要从事电力系统过电压监测及模式识别 研究 E-mail: lix in_sunn y_2007@163. com WU Gao-lin S enior engin eer 吴高林 1978- ,男,硕士,高工 从事电气设备在线监测与故障诊断研究 E- mai l: w ugaolin@ 139. com DENG Bang-fei 邓帮飞 1979- ,男,硕士,工程师 从事高电压试验及电气设备故障诊断研究 E- mai l: dengbangfei@ 163. com 收稿日期 � 2011- 01-06 � 修回日期 � 2011-07-14 � 编辑 � 任 � 明 2249杜 � 林,李 � 欣, 吴高林,等. 采用 3 类特征参量比值法的铁磁谐振过电压识别