1、探讨电力工程中继电保护的级联形态梯度变换的运用摘要:伴随着社会经济的需求，电力行业的发展也成为必然。下文通过介绍了现在应用比较成熟的灰值腐蚀和灰值膨胀运算，进而引出多分辨形态学梯度变换的定义;由此在其基础上提出了一种新型的级联多分辨形态梯度变换(SMMG)的概念。 关键词:电力工程;继电保护;级联形态梯度变换 中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号： 1、引言 本文将利用现在应用已经比较成熟的灰值腐蚀和灰值膨胀运算引出多分辨形态学梯度变换(MMG)的定义，进而在此基础上提出一种新型的级联多分辨形态梯度变换(SMMG)的概念。 SMMG 具有很强的奇异信号检测和波形识别能力，作为一
2、种特征提取工具，SMMG 能感受并增强信号波形上的微小变化、反映突变的大小。和其它形态学算子一样，它具有 SMMG 具有表达直观、滤波器设计简单、数据窗短、计算速度快以及变换结果易于识别、对硬件没有过高的要求等优点，因此在继电保护的信号处理中具有良好的应用潜力和实用价值，在现有的微机保护装置中可以直接采用。 SMMG 继承了腐蚀和膨胀算子计算量小、实现方便的优点，在电力系统高速及超高速保护方面有良好的应用前景。 2、SMMG 在全线相继速动保护中的应用 2.1 概述 在双端电源系统中，本侧距离保护 n 段、对侧 I 段范围内发生故障，则对侧保护将瞬时动作跳闸，本侧按常规只能经 11 段延时动作
3、跳闸。本侧保护可利用在对侧跳闸时电量的变化，使本侧能感受到对侧跳闸，而不带 n 段延时加速跳闸。最早提出的加速跳闸方法是利用本侧感受到的由对侧开关跳闸引起的序电流第二次突变(第一次突变由线路故障引起)，并以此加速本侧开关跳闸，这一动作过程称为相继速动。相继速动原理在 110kV 甚至 220kV 线路保护中具有应用前景。在做了大量的分析计算的基础上，提出了同时利用零、负序电流的第二次突变量作为相继速动的加速量，结果发现 仍有死区存在。也就是说，对于序电流的微弱变化，傅氏算法无法检测。利用一种四阶双正交小波变换检测序电流的第二次突变量，提高了相继速动的灵敏度，但是从后文的算例中可以看出，死区仍然
4、存在。而 SMMG 能够检测信号的微弱变化，为解决这一问题提供了良好的手段。 2.2SMMG 在全线相继速动保护中的应用与分析 双端电源的结构如图 1 所示。设在 M 侧距离保护 n 段范围、N 侧 I 段范围内尸点发生故障，当尸点发生单相接地故障后对侧断路器 CN 同相跳闸，利用双口网络处理此串、并行双口网络，可计算出零、负序电流的二次突变量。由于分布电容的存在，在断路器跳闸后，电容电流将有一个微弱的变化，体现为一个高频暂态分量叠加在正弦稳态波形上。此时利用 SMMG 变换可以将这个小突变检测出来，以提高原有判据的灵敏度。 仿真系统模型采用 154kv 双端电源系统，模拟系统由 n 个兀型等
5、值电路串联而成，短路点 p 设在离 M 侧 144km(90%)处。用 EMTP 仿真时考虑了 Rf=0，G0=G1=G2 的情况。仿真的采样频率为 1kHz。图(a)给出了 P 点在 40ms 时发生金属性单相接地故障时 M 侧测得的零序电流波形，对侧断路器在 100ms 时跳闸，图中纵坐标为归一化后的幅值。从图中可见，故障发生时零序电流的变化相当不明显。事实上，如图(b)中零序电流跳闸前 1 个周期和跳闸后 1 个周期傅里叶变换的频谱所示，其基波和各次谐波的变化都非常小，跳闸前、后其基波幅值分别为 0.7491 和 0.7386，无法用于判断是否跳闸。图(c)为用一种四阶双正交小波对图(a
6、)的波形进行小波变换后尺度 1 上的变换结果。可以看出在这种情况下，这种四阶双正交小波也无法判断跳闸与否。 图(d)为图(a)的零序电流波形经变换后的结果，从中可以看出，跳闸前、后变换结果的变化非常的明显,，其模极大值分别为 0.291 和1.43，这种特征可以用来构成相继速动的判据。仿真结果表明，基于SMMG 技术的相继速动判据同现有方案相比具有更高的灵敏度。 图 1 双端电源系统模型 4、SMMG 在线路故障选相中的应用 传统的故障选相方法一般基于工频稳态量，但这些方法的性能容易受接地电阻、故障点的距离以及相邻线路互感等因素的影响。提出了一种模故障分量选相元件，为故障分量选相方案提供了一种新的思路。本文利用 SMMG 滤波器提取模 电流的工频变化量，构成了一种新型模故障分量选相元件。 5 结论 总而言之，上文主要利用现在应用己经比较成熟的灰值腐蚀和灰值膨胀运算引出多分辨形态学梯度变换的定义，进而在此基础上提出了一种新型的级联多分辨形态梯度变换的概念。仿真研究表明:文中提出的相继速动判据具有更高的灵敏度;所提出的基于 SMMG 的微机线路保护的相元件能在 sms 内正确地识别几乎所有故障情况的故障相别;SMMG 具有表达直观、滤波器设计简单、数据窗短、计算速度 J 决以及变换结果易于识别等优点，所以在继电保护的信号处理中具有良好的应用潜力以及实用性。
