小波变换应用于电力系统故障信号分析初探

简述了小波变换及应用特点，结合电力系统发生故障后各电气量的变化特征探索了小波变换在滤波消噪、故障录波器数据压缩、继电保护及故障测距等方面应用的可能性，并对小波变换奇异性检测理论实现行波故障测距进行了ＥＭＴＰ仿真验证，结果表明该方法是有效的。     

基于小波变换的发电机转子绕组匝间短路故障在线检测方法

分析了发电机转子绕组匝间短路故障的机理，以及小波分析方法用于该故障的检测原理，将小波变换应用于突变信号的检测，提取其故障特征，以实现对转子绕组匝间短路故障的检测及故障点的定位。仿真结果表明，小波分析方法适用于转子绕组匝间短路故障的在线检测。     

三角样条调频小波变换的电机轻微故障定位

实小波变换只能提取信号的幅值特性，而电机轻微故障信号的小波幅值很小，因而用实小波变换有时很难检测到故障的发生，复值小波不仅能提取信号的幅值特性，还能提取信号的相位特性，进而在轻微故障信号的小波变换幅变化不太明显的情况下，利用相位变化的特性也能准确判断微弱故障信号的突变点，文章将线调频小波变换应用到电机微弱故障的诊断中，取二阶三角样条小波作为窗函数，并令q=0得到简化的二阶三角样条调频小波，提取故障信号的相位特性，成功地确定了微弱故障信号的突变点。     

基于小波包的多尺度主元分析在传感器故障诊断中的应用

由于传统的基于小波变换的多尺度主元分析(MSPCA)方法在检测高频类故障时的分辨能力不足，该文提出了基于小波包的MSPCA模型，并应用于传感器的故障诊断。首先对传感器数据进行正交小波包分解，得到小波包最佳分解树。根据最佳树的各个节点系数在对应的尺度上建立主元分析模型，根据这些主元分析模型在残差子空间利用平方预报误差统计量进行传感器故障检测，采用传感器有效度指标对故障传感器进行分离。最后以火电厂锅炉系统的传感器为例对设计的模型进行了验证，通过对传感器周期性干扰故障这种高频故障的诊断实例验证了基于小波包的MSPCA方法的有效性，其检测性能要优于基于小波变换的MSPCA模型。     

基于小波变换和奇异值分解的串联电弧故障检测方法

根据线路中电流信号的变化来检测电弧故障,小波变换是一种常用的检测方法,但是单纯利用小波变换对于正常情况和电弧故障的区分并不明显,而且其结果存在很大的冗余。针对这一问题,提出了采用一种基于小波变换和奇异值分解的串联电弧故障检测的方法。利用电弧模拟发生装置产生串联故障电弧,采集在多种负载下线路正常工作和发生串联电弧故障时的电流。首先对采集的电流信号进行离散小波变换,得到离散小波系数序列,构造特征矩阵;然后对特征矩阵进行奇异值分解,并定义电流信号的特征参数,利用特征参数作为串联电弧故障检测的依据。试验结果表明:正常情况和电弧故障下的特征参数区分明显且没有交叉,易于确定阈值,利用该方法进行串联电弧故障检测的准确率较高,且大大压缩了小波变换结果的冗余性。     

基于改进小波变换的故障电弧检测方法的研究

为了有效避免因故障电弧而引发的电气火灾,对故障电弧的故障检测进行了深入研究。故障电弧检测最常用的方法是小波变换,但是它存在着频谱混叠的问题。针对这一问题,提出一种基于添加节点前奇抽取的抗频谱混叠的改进小波变换算法,并利用多种负载进行验证,从而优化故障电弧检测,最后得到了准确度高、计算简单、实用性好的串联故障电弧检测方法。根据UL1699搭建了故障电弧实验平台,并基于此平台进行电弧发生实验。根据实验仿真结果的验证,改进小波变换解决了小波变换的频谱混叠问题,提高了故障电弧检测的精度,有效地减少故障误报率。     

小波方法在超高压输电线行波故障测距中的应用

输电线路发生故障后将产生向变电站母线运动的行波，因此可以在母线处采集并记录故障电流行波，利用小波变换快速算法即可实现输电线路的精确故障测距。但由于输电线路故障电流信号中具有很强的突变信息，因此须用小波变换对实变信号进行奇异性检测，从而将奇异信号发生的时刻转换为故障距离。文章通过EMTP仿真计算及对结果的详尽分析，提出了一种利用小波变换模极大值的传播来计算故障距离的新方法。仿真试验表明了该方法具有较高的测距精度。     

基于小波变换的无刷直流电机逆变器故障检测

针对无刷直流电动机逆变器功率管短路及开路故障,采用小波变换对定子电流信号进行时间-频域分析,并结合傅里叶变换进行对比研究。仿真结果表明小波变换能有效实现逆变器的故障检测。     

行波启动元件的算法研究

行波启动元件是超高速保护和行波测距中必不可少的组成部分，然而现有的行波启动算法存在故障时拒动的现象。该文从度量函数Lipschitz系数的小波理论出发，阐明常用的小波变换模极大值方法不能用于非孤立奇异信号的检测；推导出一种新型的信号检测方法——小波变换模之和(WTMS)法，以“影响锥”内小波变换模的积分来度量信号的奇异性：并结合对输电线故障行波波头奇异性特点的分析，提出了基于WTMS的行波启动算法，用以准确检测、区分故障行波与噪声干扰，从而弥补了以往行波启动算法的不足。大量的EMTP仿真数据和现场实录数据都验证了新故障启动算法的快速、可靠。     

小波分析在汽轮机振动故障诊断中的应用研究

针对常见的汽轮发电机组频率突变的振动故障,采用傅立叶变换和小波变换对同一汽轮发电机组振动信号进行傅立叶变换和小波分解。结果表明傅立叶变换无法检测出信号的瞬态变化,只适用于分析平稳信号;而小波分析可以有效的提取信号的瞬态变化特征,能准确的检测出信号的奇异点位置,利用小波分析有利于提取汽轮发电机组振动信号的故障特征。此外,对汽轮发电机组的混合信号进行小波分解,可以将信号有效的分离,为确定故障种类提供了依据。     

基于相位信息的感应电动机转子故障检测

论述了感应电动机转子故障检测基本原理,讨论了传统信号分析方法难以提取出明显的转子故障特征的原因.鉴于基于连续小波变换离散化的离散小波变换算法的运算量大,计算速度慢,提出了一种快速算法,它利用递推方法计算小波系数,运算速度快,可应用于在线实时检测.提出了基于相位信息的感应电动机转子故障检测新方法,对实测数据进行处理的结果表明,该方法能够实现感应电动机转子故障的准确检测.     

小波能量谱和神经网络法识别雷击与短路故障

现有行波测距装置可以同时对线路雷击和普通短路故障进行检测与定位,但其不能将两者区分开来,为此提出了一种基于小波能量谱和神经网络理论的输电线路雷击与短路故障的识别方法。首先,利用小波变换将故障测距装置采集到的各种电流行波信号分解为不同频带的重构信号,并计算信号在各个频带内的能量,提取小波能量谱,然后构造信号的小波能量分布特征向量,将其作为BP神经网络分类器的输入,最终实现雷击与短路故障的识别。仿真结果显示,该方法在不同故障相角和过渡电阻的情况下均能达到满意的识别正确率,是一种有效的线路雷击与普通短路故障识别方法。     

采用4TV法的配电网中铁磁谐振的研究

用EMTP仿真计算了10kV中性点不接地系统电磁式TV饱和引起的铁磁谐振。应用4TV法前后计算结果对比说明4TV接法可有效抑制但不能杜绝铁磁谐振且其谐振电压有高频分量较低频分量的频率更低等一些新特点。     

双正交小波在行波故障测距中的应用

首先从理论上简单阐述了一种关于广义线性相位的紧支撑的双正交小波的构造.然后针对电力系统高压输电线行波故障测距的特点,避免在运用多尺度小波变换检测行波波头时出现相移,将该小波用于对故障信号进行分析.分别对单相接地短路、两相短路、两相短路接地和三相短路等几种情况进行仿真实验,得出具有广义线性相位的紧支撑的双正交小波在输电线行波故障测距中有很高的实用性和优越性.     

小波分析检测线缆故障的应用研究

小波分析克服了傅立叶变换不能对信号同时时频局部化分析的缺点,具有很强的信号特征提取能力,尤其对暂态突变信号或微弱变化信号的处理表现出明显优势,为快速准确检测电缆故障研究了应用小波分析处理故障线路行波信号的技术。通过计算模量初始电流行波在小波变换下的模极大值,根据3个模量的故障特征选择故障相。EMPT仿真数据的分析,证明该方法具有很高的精度。     

基于三端法的HHT行波故障测距研究

输电线行波故障定位的技术关键在于提高捕捉故障行波波头信号到达时间的精确度以及行波波速度的确定。小波变换(Wavelet Transform,WT)是目前主要采用的波头识别算法,而希尔伯特-黄变换(HilbertHuang Transform,HHT)作为分析非平稳和非线性信号一种强大的工具值得深入研究,文章提出了基于三端测距法的HHT行波测距方法。采用Simulink建立输电线路仿真模型,通过haar、db4小波和HHT分析对比,结果表明HHT能更有效地提高故障定位精度,且克服了小波变换需要选择小波基函数和分解尺度的缺点。     

基于衰减电流分量的双树复小波相位选线原理

过补偿情况下,在对小电流接地故障特征详细分析的基础上,发现故障线路与正常线路存在着衰减电流的差别,此差别电流反映在复小波变换相位上体现为相位的延迟,据此,通过采用具有时移不变性的双树复小波构造相位选线算法从而避免了实小波分解结果的不确定性,另外也对过补偿情况下相位选线失效的问题提出了一个新的解决方案。仿真实例验证了所提出的算法有效、可行性。     

基于粗集理论的小电流接地系统故障选线

分析了小电流接地系统中基于小波包的故障选线方法工作原理，证明了在故障线路暂态零序电流信号采样后能量损失较大时，该方法失效。为了克服该方法的局限性，提出了一种基于粗集理论的改进故障选线方法。将提取的暂态零序电流故障特征作为条件属性，信号增强倍数作为决策属性，构成一个决策系统。通过对决策表的约简，得到决策系统的最小决策算法，从而实现信号增强。再利用小波包变换对增强的信号分解，实现故障选线。ATP-EMTP仿真表明，该方法有效地提高了小电流接地选线的准确性。     

利用小波分析实现EHV输电线路单端量暂态保护的研究

介绍了连续小波变换定义,基于多分辨分析的Mallat快速小波分解算法,基于超高压（EHV）输电线路故障暂态电流的特点和暂态保护的基本原理,充分利用小波分析的时频局部化特点,建立了基于小波分析的暂态保护启动判据和跳闸判据,借助EMTDC仿真分析软件,研究了一实际电网EHV输电线路故障电弧特点和在不同故障条件下保护判据的有效性,结果表明,基于小波分析的暂态保护方案是可行的。     

基于粗集理论的小电流接地系统故障选线

分析了小电流接地系统中基于小波包的故障选线方法工作原理，证明了在故障线路暂态零序电流信号采样后能量损失较大时，该方法失效。为了克服该方法的局限性，提出了一种基于粗集理论的改进故障选线方法。将提取的暂态零序电流故障特征作为条件属性，信号增强倍数作为决策属性，构成一个决策系统。通过对决策表的约简，得到决策系统的最小决策算法，从而实现信号增强。再利用小波包变换对增强的信号分解，实现故障选线。ATP-EMTP仿真表明，该方法有效地提高了小电流接地选线的准确性。