分析一种基于小波的继电保护启动元件性能监测方法

绿色化学工程 建筑工程 2021 年 08 期

分析一种基于小波的继电保护启动元件性能监测方法

青海送变电工程公司 810000

摘要：电力系统作为国家基础设施,其运行质量直接关乎到国民经济的发展,并影响到民生。当电力系统出现故障时，继电保护装置能快速切断故障输电线路，最大限度的降低因故障造成的损失，让电力系统安全可靠运行。其中，快速有效切断故障信息的关键在于启动元件，为更好的调控电力元件，使其更好更密切的配合继电保护装置，就需要加强对启动元件的性能监测。本文对一种基于小波的继电保护启动元件性能监测方法做出了重要的分析。

关键词：分析；小波；启动元件；性能监测；方法为了使继电保护的启动元件能够密切配合保护装置,对于启动元件的性能进行监测是非常必要的。启动元件是继电保护装置故障处理的关键。当电力系统正常运行时，启动元件是闭锁保护的；当线路出现故障，启动元件就会及时动作，快速切断故障信息，维护系统运行安全。

1、小波分析变换定义及优势

小波分析采用逐步精细步长的方式，不仅能够聚焦到输电信号的大部分细节，而且对奇异信号及突发信号有很强的敏感性，一旦察觉，便能进行细微的处理，这些优点使小波变换分析在信噪分离、状态监测、故障诊断及压缩数据等方面拥有非常重要的应用价值。虽然小波分析现下在电力系统工程应用中并不常见，但作为信号分析强有力的新兴途径，其已经在电力设备运行状态监测、电力故障诊断、稳态谐波分析、安全动态分析及电力系统短期负荷预测等诸多方面崭露头角，所以小波分析将发展成为一套广泛被应用于输电系统的工程技术。

随着我国电力工业的快速发展，超负荷电压远距离传输及大容量机组线路日益增多，电力系统安全稳定运行尤为重要，这就对降低电力系统故障危害和保护装置的快速性灵敏性提出了新的挑战，如何运用计算机优势；如何改善继电保护装置及元件的性能；如何开发具有新型功能的继电保护装置，成为电力系统行业共同探究的课题。众所周知，任何继电保护装置中均设有启动元件，所谓启动元件即表示故障的开始，只有启动元件动作，继电保护才能够实现。在继电保护的逻辑回路中，部分时序是从启动元件开始才进行计时，而测量元件的延时是在启动元件启动后才开始计时的，这样可以保证测量元件不受突发故障的影响，但同时也造成了其动作明显慢于启动元件，这就是启动元件能灵敏快速的反映各种类型故障的原因。因此，改善气动元件的整体动作速度，将有效的提升保护装置的运行速度。

小波变换窗口的大小是可以自行调节的，具有自适应性，尺度参数的取值减小时，可以让频窗高度增大，时窗宽度变窄，这样的变化可以在故障发生的瞬间快速检测出电压、电流突发信号。

2、继电保护启动元件分析

2.1突变量启动元件

微机继电保护装置中一般都设有启动元件，启动元件的动作速度、灵敏性和可靠性直接影响到了整套保护装置的性能。启动元件的作用是：当系统正常运行时闭锁保护，而在系统发生异常时，使保护装置进入故障处理程序。设置启动元件提高了继电保护装置的可靠性，是目前微机保护中常用的方式传统微机保护常采用稳态量启动元件和反映故障前后相电流差突变量启动元件，稳态量启动元件的启动门槛值受系统最大负荷的影响，多用于后备保护，突变量启动元件反应故障灵敏，但有效信息持续时问短，因此多用于快速动作的主保护。

2.2继电保护启动元件在线评估的意义

当电网发生故障或扰动时，要求继电保护启动元件能按照设计要求及时起动。由于目前的启动元件的门槛值常常是通过经验整定的，不同的故障模式、不同的门槛值会使得继电保护的动作时问不同。在继电保护的动作行为分析中，一项首要的任务就是检查继电保护装置在电网故障或扰动冲击下是否起动以及何时起动。但由于保护动作中问过程未反应在录波图上，通过故障录波图往往不能直观准确地给出继电保护装置起动行为的评价。在继电保护信息系统完整建立后，保护装置的中问动作过程以及故障录波信息可以同时获取，因此可以在线分析继电保护装置的起动性能，从而更加准确地评价整套继电保护装置的动作行为，也便于积累运行经验，更合理地给出启动元件的整定门槛。

2.3启动元件性能监测原理

如何判断启动元件性能的优劣，一般来说，启动时间与故障时间决定着启动元件的性能。当电力系统出现故障时，启动元件动作越及时，元件性能则越优。当然，在实际操作中，为做出准确的判断与评价，还需要考虑引发故障的各种干扰因素，引入启动时间差异值。

3、小波继电保护元件性能仿真分析

判据ΔTt的取值方法，其故障量及故障类型都局限在一定范围内，因此试验结果无法成为左右故障的代表。测试继电保护装置时，要关注元件整组动作的时间，并监视和分析继电保护装置的启动性。结合仿真分析和本文参考取值，得出以下结论：继电保护装置运作时间在一个周波以上的，其差异取值在百分之十以下；若继电保护装置处于高速运作状态，则差异取值在百分之五以下。仿真系统模型的相关参数如下：EA=EB500kV；线路的长度：L1=43km;L2=100km;L3=51km；L4=100km仿真系统模型的各线路，其抗阻值相同，具体如下：零序阻抗：Z0=0.3865+J1.2947Ω/KM;零序电容：C0=0.07749μF/KM。正序阻抗：Z1=0.01276+J0.2867Ω/KM;正序电容：C1=0.01273μF/KM。若AB相间内出现短路故障，设定时间t=0.1秒，采样频率f=1200赫兹，继电保护装置在母线M处获取电压电流量，其波形如图1所示；在dbN小波系中，对暂态信号进行5层小波分解，如图2所示

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