基于小波包和LS-SVM的變壓器勵(lì)磁涌流與短路電流識(shí)別方法

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基于小波包和LS-SVM的變壓器勵(lì)磁涌流與短路電流識(shí)別方法_第1頁
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1、JISHUJIAOLIUYUYINGYONG藶互蔚與應(yīng)厴

2、々-≯薯基于小波包和LS-SVM的變壓器勵(lì)磁涌流與短路電流識(shí)別方法祝磊(銅川供電局,陜西銅川7271O0)摘要:基于小波包分解和最小二乘一支持向量機(jī)(LS—SVM),提出了變壓器短路電流和勵(lì)磁涌流識(shí)別的新方法。通過將電流信號(hào)進(jìn)行小波包分解,計(jì)算出分解后各頻段信號(hào)的能量,組成能量特征向量,并考慮作為最小二乘一支持向量機(jī)分類器的輸入?yún)?shù),來實(shí)現(xiàn)短路電流和勵(lì)磁涌流的識(shí)別。仿真結(jié)果表明,該方法識(shí)別準(zhǔn)確率高,受噪聲的影響小。關(guān)鍵詞:變壓器;勵(lì)磁涌流;短路電流;小波包

3、;最小二乘一支持向量機(jī)(LS—SVM)中圖分類號(hào):TM401.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1673—7598(2009)1l一0055—04它能夠?yàn)樾盘?hào)提供一種更精細(xì)的頻帶劃分方法。通0引言過對(duì)小波多分辨分析中沒有細(xì)分的高頻部分進(jìn)一步分解,提高了頻率分辨率。若原始信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)足對(duì)變壓器短路電流和勵(lì)磁涌流進(jìn)行識(shí)別是變壓夠多,則頻帶可劃分的足夠精細(xì),可以提供更全面器差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作的關(guān)鍵。有人利用間斷角原理的擾動(dòng)特征信息,已有不少文獻(xiàn)用于特征向量的提來識(shí)別勵(lì)磁涌流,但由于勵(lì)磁涌流的間斷角大小受取。小波包的二尺度關(guān)系為:

4、變壓器剩磁等因素的影響I1l,間斷角很小時(shí)可能出一1“(£)=x/2h(k)Un(2t-k)現(xiàn)無法判斷的情況,使此類方法的使用受到限制。常用的識(shí)別方法是二次諧波制動(dòng)法,但由于變壓器(1)剩磁較高或合閘角滿足一定條件時(shí)二次諧波含量可()=∑g()u(2一)能較少,傳統(tǒng)的二次諧波制動(dòng)原理受到了挑戰(zhàn)閉。另式中:廳)為高通濾波器系數(shù);g)為低通濾波器系外還有磁通特性法、等效瞬時(shí)勵(lì)磁電感法等f3_.這些數(shù)。方法需對(duì)變壓器參數(shù)進(jìn)行人工設(shè)置,且計(jì)算過程比為了進(jìn)一步推廣二尺度方程,定義以下的遞推關(guān):較復(fù)雜,影響了實(shí)際應(yīng)用。而現(xiàn)場

5、常采用2套主變壓器保護(hù),1套采用二次諧波制動(dòng),1套采用間斷角原一、訓(xùn)(f)=x/2h(k)(2t-k)理,這勢(shì)必需要很大的投資。(2)本文從短路電流和勵(lì)磁涌流中含有的諧波含量f):∑g()(2t一)人手,用小波包提取電流信號(hào)中的各次(2、3、4、5、7k次)諧波含量,綜合考慮各次諧波的能量,作為LS—從多分辨分析的角度看,小波包分解的實(shí)質(zhì)是SVM的特征輸入,來進(jìn)行變壓器短路電流和勵(lì)磁涌讓信號(hào)通過高低通組合濾波器組,每次分解總是將流的識(shí)別??朔藗鹘y(tǒng)二次諧波制動(dòng)僅考慮二次諧原信號(hào)分解到高低2個(gè)頻率通道內(nèi),然后分別對(duì)

6、高低波的缺點(diǎn)。仿真結(jié)果表明,該方法可準(zhǔn)確識(shí)別短路頻部分進(jìn)行同樣的分解直至滿足要求。電流和勵(lì)磁涌流。1.2小波包能量特征的提取步驟小波包分析將信號(hào)分解到不同的頻段上,通過1基于小波包理論的特征向量提取提取各個(gè)頻段的能量值,組成特征向量。具體步驟如下:1.1小波包理論(1)對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行小波包分解,分解層數(shù)為小波包變換是小波變換的進(jìn)一步完善和發(fā)展,i,分解第i層的信號(hào)為0,.一,}。收稿日期:2009—09~08作者簡介:祝磊(1982一),男,陜西禮泉人,畢業(yè)于東北電力大學(xué),工學(xué)碩士,研究方向?yàn)槔^電保護(hù)及電網(wǎng)調(diào)度自

7、動(dòng)化。技術(shù)交流與應(yīng)用JISHUJIAOLIUYUYINGYONG(2)對(duì)第i層不同頻帶的信號(hào)進(jìn)行重構(gòu),重構(gòu)后磁涌流和短路電流進(jìn)行仿真。為簡化起見,選擇2個(gè)的信號(hào)為{,叫,?,啦)電壓等級(jí)的變壓器進(jìn)行仿真,系統(tǒng)仿真模型如圖l(3)構(gòu)造能量特征向量,各頻段的能量為E=所示。∑Ij:0,1,?,2I-1)。再進(jìn)行歸一化處理,:=1E,/∑E。最后得到的特征向量為e=匠云?,]。i2最小二乘一支持向量機(jī)(LS—SVM)圖1系統(tǒng)仿真模型分別仿真變壓器空載合閘、匝l司短路、外部單相SVM是基于不等式約束的,其解具有顯著的稀短

8、路、外部相間短路4種工況時(shí)的電流。疏性特點(diǎn)。根據(jù)SRM(structuralriskminimum)準(zhǔn)則,3.1小波包分解層數(shù)的確定優(yōu)化目標(biāo)和約束條件分別為:小波分解層數(shù)的確定取決于短路電流和勵(lì)磁ml‘n-~+c(∑)(3)電流中的頻率成分,以變壓器出口單相短路和空載合閘為例。圖2為變壓器出口發(fā)生單相短路時(shí)的電流波形及其頻譜圖(僅對(duì)短路后電流波形進(jìn)行頻譜.(4)分析),圖3為空載合閘時(shí)的電流波形及其頻譜圖式中:為權(quán)向量,60∈R;b為實(shí)常數(shù);f為樣本總數(shù);(僅對(duì)發(fā)生空載合閘后勵(lì)磁涌流部分進(jìn)行頻譜分,Y}為樣本,∈

9、尺,Y∈R;為松弛因子,≥0;c為析)。由圖2、圖3可知,單相短路時(shí),電流信號(hào)主要包懲罰參數(shù),用于控制對(duì)錯(cuò)分樣本的懲罰程度,c>0。含非周期分量和工頻分量??蛰d時(shí),電流信號(hào)中以在Suykens提出的LS—SVMF]中,優(yōu)化問題變?yōu)椋悍侵芷诜至亢突橹鳎鞣N高次諧波,此時(shí)粵專+c{)(5)高次諧波(2,3,4,5次諧波)的含量明顯高于發(fā)生單相短路時(shí)的諧波含量。s.t.

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