复小波包变换及其在小电流接地选线中的应用

小电流接地选线一直是困扰电力研究人员的一个难题。各种选线算法不断地被提出,但由于稳态电流幅值微弱,易受消弧线圈的影响,因此稳态选线法逐渐被暂态选线法所取代。小波以其优良的性能在暂态选线法中备受关注。本文致力于利用双树复小波包变换来尝试解决小电流接地选线问题。 详细介绍了实小波在信号处理中的缺陷,以及其他复小波缺乏解析性,进而引出双树复小波包理论。双树复小波包以其较小的代价同时克服了已有小波的平移敏感性、频带混叠、方向性差、缺乏相位信息、频域不解析、能量不守恒等缺点。有望在小电流接地选线中做出新的贡献。 从暂态和稳态两方面对小电流接地系统单相接地故障进行了详细分析。通过对各种故障情况下的零序电流频谱分析发现：当线路故障时,在0～1300HZ范围内,故障线路的归一化零序电流功率谱远大于正常线路,而正常线路之间差别很小；在1300HZ以外,却不具有这样的规律。当母线故障时,所有线路归一化零序电流在0～1300HZ范围内的功率谱基本一致,而在1300HZ以外却有一定的差别。上述规律不受其他故障条件所影响。从而提出了特征选线频带的概念。 通过各种复小波包系数利用方法的有益尝试,提出了复小波包频带能量熵系数利用准则。为了扩大故障线路与正常线路的差别,对特征频带内各子频带的频带熵作积处理,得到了复小波包特征频带复合熵线路特征量化准则。为了有效避免各种情况下的选线误判,将所有线路的频带复合熵最大值与次最大值之比作为选线依据。通过其与一阈值的比较可以找到故障线路。 各种情况下的仿真证明了本算法的有效性,耐过渡电阻能力强,在小故障合闸角时灵敏度更高,不受系统接地方式、线路长短和故障距离影响。与衰减直流选线法和小波包暂态能量法做了对比,突出了本算法的优越性。通过与实小波包相同算法的比较,验证了本算法的平移不变性。