摘要：通过小波变换理论的研究，小波变换对于电力变压器励磁涌流和内部故障电流的鉴别非常有效。使用仿真软件MATLAB中的SIMULINK模块仿真出电力变压器的励磁涌流和内部故障电流，并通过Mallat分解算法分别进行小波变换，并提出一种新的鉴别算法--绝对极大值判别法。实验表明，这两种电流的小波变换结果的细节部分有很大的不同的特征，可以使用在变压器继电保护中。

　　关键词：电力变压器;励磁涌流;小波变换;绝对极大值判别法

　　ABSTRACT:The wavelet transform is a powerful tool in distinguishing current of the power transformer inrush and internal fault .The paper does the wavelet transformof differential current signals in the power transformer which is simulated in SIMULINK of MATLAB software, and to propose a new identification algorithm--The absolute maximum value of criterion. The results of experimentation show that there are significant differences between the two signals, method of distinguish can be used in relaying of power transformer.

　　KEY WORDS:power transformer; inrush current; wavelet transform; the absolute maximum value of criterion

　　1 引言

　　电力变压器是电力系统中十分重要的元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。由于引起电力变压器故障的原因很多，因此对它的继电保护的研究是很有挑战性的。

　　对于电力变压器的主保护纵联差动保护而言，关键在于如何快速鉴别出励磁涌流和内部故障电流。励磁涌流是当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时可能出现的电流。在传统的纵联差动保护中，为了防止励磁涌流带来保护的误动，通常根据励磁涌流中含有较大的二次谐波分量来实现鉴别。但随着电力系统的发展，这种鉴别方法遇到了不少的困难，如现代电力变压器随着工艺的进步，当发生励磁涌流时，所含的二次谐波分量值越来越小;高压输电线路形成的电容电感，对变压器励磁涌流中二次谐波含量均有影响。除了这种方法之外还有间断角原理;电压制动原理;磁通特性原理来实现鉴别的，但均受各种因素影响，在鉴别的有效性上还有待提高。

　　本文使用一种小波算法，即法国学者

　　Mallat提出的Mallat分解算法来实现励磁涌流和内部故障电流的鉴别。该算法可将两种不同的电流信号分解为时域信号在不同频带内的近似轮廓部分和细节部分，可以从细节部分提取出两种电流信号不同的特征。本文在软件MATLAB中的SIMULINK模块中仿真实现。

　　2 小波变换

　　传统的傅里叶分析在平稳信号的分析和处理中具有重要作用，根据傅里叶变换公式为

(1)

　　可看出它是一种全局的变换，而没有刻画出特定时间段或频域段的特性，无法反映局部突变信号在时域中的时间信息。后来出现的短时傅里叶变换(STFT)有了一定的改进，但由于窗口的时窗宽度和频窗宽度固定了，无法满足鉴别的要求。

　　小波变换理论能提供一种“自适应变化”的时频窗结构，并具有多尺度分析，可以精确的对突变信号进行特征提取。由Mallat

分解算法可知，当已知大的子空间中的系数时，便可计算出小的子空间和中的系数和。图1给出Mallat分解算法示意图。

…

…

　　图1 Mallat分解算法示意图

　　对原始信号进行Mallat分解之后，原始信号被分解成如下形式，即

(2)

其中，，…，为各个尺度的细节信号，通过对细节信号特征的分析可以清晰的鉴别出励磁涌流和内部故障电流。

　　由于要鉴别的信号具有幅度较小，高频振荡、衰变较快、短时突变等特点，本文的母小波选用由著名小波分析学者Inrid Daubichies构造的Daubichies系列的DB4小波。

　　3 仿真分析

　　仿真软件MATLAB6.5中的电力系统工具箱是基于框图的仿真平台，以直观的模块框图进行仿真和计算，选用这些模型确定这些模型的各项参数，将其有效连接，达到正确仿真涌流及短路电流的目的。并对实验得到的励磁涌流和短路电流进行小波变换，最后依据“绝对极大值判别法”来鉴别出两种电流。

　　根据仿真分析，励磁涌流的一个周期大致为20ms，仿真波形的采样频率为每个周波200个点，能够较好的体现原波形，并能较好的满足基于小波变换的鉴别工作。整个仿真运行时间为0.40秒，在0.20秒变压器的高压侧空载合闸，变压器的磁化曲线为折线，饱和磁通为1.2倍的额定磁通。

　　基于MATLAB中的电力系统工具箱励磁涌流的仿真图如下所示：

　　系统参数如下

　　(1)电源参数

频率：50HZ;电压：500KV;接线方式:Yg;内阻：R=0.312,I=6.63H;

　　(2)线路参数

　　线路长度：300km;

　　(3)变压器参数

　　接线方式：Yg/Yg;电压比：500KV/50KV;

容量：250VA

　　由于励磁涌流与合闸角有着密切的关联，本节给出在几种不同合闸角的情况下的三相得励磁涌流仿真波形，以及分别对这些波形进行小波变换后的波形。

(1)合闸角度为时

　　图2 A相电流波形

　　图3 A相电流小波变换波形

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