電平信號(hào)的分析方法和觸發(fā)脫扣器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及脫扣器領(lǐng)域，具體地涉及一種電平信號(hào)的分析方法和一種觸發(fā)脫扣器 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 斷路器是電力控制系統(tǒng)中至關(guān)重要的設(shè)備，而智能脫扣器是斷路器的核心部件， 智能脫扣器的動(dòng)作直接影響到斷路器工作的可靠性和準(zhǔn)確性，脫扣器的設(shè)計(jì)是斷路器準(zhǔn)確 動(dòng)作的關(guān)鍵。
[0003] 在脫扣器的設(shè)計(jì)中，電流速斷保護(hù)成功的前提之一是能否及時(shí)正確判斷故障發(fā)生 的時(shí)刻。在小波分析出現(xiàn)以前，信號(hào)處理中廣泛應(yīng)用傅立葉變換。傅立葉變換用于保護(hù)控 制算法中，通過計(jì)算基波分量的有效值是否大于門檻值來確定故障情況，如中國(guó)公開專利： 200910180810. 9,這樣做雖然可以完成判斷任務(wù)，但實(shí)時(shí)性不高，響應(yīng)緩慢，嚴(yán)重限制了脫 扣器的脫扣保護(hù)性能。
[0004] 小波分析具有良好的時(shí)域和頻域局部化特性，克服了傅立葉變換在頻域完全局部 化而在時(shí)域完全無局部化的缺點(diǎn)，具有分析時(shí)域問題的良好特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于為解決上述問題，提供一種采用小波分析和傅立葉變換相結(jié)合 檢測(cè)信號(hào)的故障點(diǎn)，具有對(duì)故障的反應(yīng)速度快、靈敏性和實(shí)時(shí)性高的電平信號(hào)的分析方法 以及一種基于此電平信號(hào)分析方法，極大提高脫扣器脫扣性能的觸發(fā)脫扣器的方法。
[0006] 為此，本發(fā)明公開了一種電平信號(hào)的分析方法，包括如下步驟：
[0007] A:對(duì)電平信號(hào)f(t)進(jìn)行小波分析，找出信號(hào)突變點(diǎn)，具體方法：
[0008] 對(duì)信號(hào)f(t)進(jìn)行小波變換，使用如下公式：
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電平信號(hào)的分析方法，其特征在于，包括如下步驟： A:對(duì)電平信號(hào)f(t)進(jìn)行小波分析，找出信號(hào)突變點(diǎn)，具體方法： 對(duì)信號(hào)f(t)進(jìn)行小波變換，使用如下公式：
其中，a和b分別為小波函數(shù)的尺度因子和位移因子，沖)為采用的基本小波函數(shù)，當(dāng) 取小波基函數(shù)為平滑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)時(shí)，信號(hào)的小波變換的模的局部極大值點(diǎn)對(duì)應(yīng)于信號(hào) 的突變點(diǎn)； B:用傅立葉算法對(duì)信號(hào)突變點(diǎn)的采樣值進(jìn)行離散化計(jì)算其有效值； C:將有效值與預(yù)先設(shè)定的故障保護(hù)閾值進(jìn)行比較，如果有效值沒有超過閾值，則信號(hào) 突變點(diǎn)不是故障點(diǎn)，回到小波算法繼續(xù)檢測(cè)突變點(diǎn)；如果有效值超過閾值，則認(rèn)為信號(hào)突變 點(diǎn)是故障點(diǎn)，輸出相應(yīng)信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電平信號(hào)的分析方法，其特征在于：所述步驟A中，小波 分析為多尺度小波分析，具體方法：令a= 2^_jeZ即為二進(jìn)小波變換，采用塔式算法進(jìn)行 離散二進(jìn)小波變換： 設(shè)信號(hào)f(t)的離散序列為f(n)，n= 1，2.....N,其離散二進(jìn)小波變換為：
其中h(K)和g(K)為小波函數(shù)河O確定的濾波器函數(shù)，且g(k) = (-1)卜kh(l-k) Cj和h分別為信號(hào)在尺度j上的近似部分和細(xì)節(jié)部分，原始信號(hào)可看作尺度j=O時(shí)的 近似值，即Q1 (n) =f(n)，離散信號(hào)經(jīng)尺度j= 1. 2 ? ? ? ?J的分解，得到D1,D2 ? ? ?Dp
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電平信號(hào)的分析方法，其特征在于：所述步驟B中，用傅 立葉算法計(jì)算有效值的具體方法為：信號(hào)函數(shù)f(t)的傅立葉變換定義為：
其中，2N為樣本數(shù)，經(jīng)離散變換后，[0,2ji]之間周期信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)為：
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電平信號(hào)的分析方法，其特征在于：所述2N個(gè)樣本值必 須精確地代表其周期函數(shù)的一個(gè)完整周期T(t)，時(shí)間截取區(qū)間必須等于周期的整倍數(shù)。
5. -種觸發(fā)脫扣器的方法，其特征在于，包括如下步驟： 51 :采集主線路的電壓/電流信號(hào)； 52 :對(duì)信號(hào)f(t)進(jìn)行小波分析，找出信號(hào)突變點(diǎn)，具體方法： 對(duì)信號(hào)f(t)進(jìn)行小波變換，使用如下公式：
其中，a和b分別為小波函數(shù)的尺度因子和位移因子，00為采用的基本小波函數(shù)，當(dāng) 取小波基函數(shù)為平滑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)時(shí)，信號(hào)的小波變換的模的局部極大值點(diǎn)對(duì)應(yīng)于信號(hào) 的突變點(diǎn)； 53 :用傅立葉算法對(duì)信號(hào)突變點(diǎn)的采樣值進(jìn)行離散化計(jì)算其有效值； S4:將有效值與預(yù)先設(shè)定的故障保護(hù)閾值進(jìn)行比較，如果有效值沒有超過閾值，則信號(hào) 突變點(diǎn)不是故障點(diǎn)，回到小波算法繼續(xù)檢測(cè)突變點(diǎn)；如果有效值超過閾值，則認(rèn)為信號(hào)突變 點(diǎn)是故障點(diǎn)，根據(jù)保護(hù)條件，輸出相應(yīng)信號(hào)； S5 :脫扣器根據(jù)輸出的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種觸發(fā)脫扣器的方法，其特征在于：所述采集主線路的電 壓/電流信號(hào)包括如下步驟： 511 :通過各種互感器將主線路的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電路可處理的電平信號(hào)； 512 :對(duì)電平信號(hào)進(jìn)行濾波和采樣； 513 :通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將采集的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種觸發(fā)脫扣器的方法，其特征在于：所述步驟S2中，小波 分析為多尺度小波分析，具體方法：令a= 2^_jeZ即為二進(jìn)小波變換，采用塔式算法進(jìn)行 離散二進(jìn)小波變換： 設(shè)信號(hào)f(t)的離散序列為f(n)，n= 1，2.....N,其離散二進(jìn)小波變換為：
其中h(K)和g(K)為小波函數(shù)確定的濾波器函數(shù)，且g(k) = (-1)卜kh(l-k) Cj和h分別為信號(hào)在尺度j上的近似部分和細(xì)節(jié)部分，原始信號(hào)可看作尺度j= 0時(shí)的 近似值，即Q1 (n) =f(n)，離散信號(hào)經(jīng)尺度j= 1. 2 ? ? ? ?J的分解，得到D1,D2 ? ? ?Dp
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種觸發(fā)脫扣器的方法，其特征在于：所述步驟S3中，用傅 立葉算法計(jì)算有效值的具體方法為：信號(hào)函數(shù)f(t)的傅立葉變換定義為：
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種觸發(fā)脫扣器的方法，其特征在于：所述2N個(gè)樣本值必須 精確地代表其周期函數(shù)的一個(gè)完整周期T(t)，時(shí)間截取區(qū)間必須等于周期的整倍數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電平信號(hào)的分析方法，包括以下步驟：首先，對(duì)電平信號(hào)進(jìn)行小波分析，找出信號(hào)突變點(diǎn)；接著，用傅立葉算法對(duì)信號(hào)突變點(diǎn)的采樣值進(jìn)行離散化計(jì)算其有效值；然后，將有效值與預(yù)先設(shè)定的故障保護(hù)閾值進(jìn)行比較，如果有效值沒有超過閾值，則信號(hào)突變點(diǎn)不是故障點(diǎn)，回到小波算法繼續(xù)檢測(cè)突變點(diǎn)；如果有效值超過閾值，則認(rèn)為信號(hào)突變點(diǎn)是故障點(diǎn)，輸出相應(yīng)信號(hào)。本發(fā)明還提出一種基于上述電平信號(hào)分析方法的脫扣器觸發(fā)方法。本發(fā)明采用小波分析和傅立葉變換相結(jié)合檢測(cè)信號(hào)的故障點(diǎn)，具有對(duì)故障的反應(yīng)速度快、靈敏性和實(shí)時(shí)性高，極大提高脫扣器的脫扣性能。
【IPC分類】G01R19-00
【公開號(hào)】CN104714078
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510151241
【發(fā)明人】劉美俊
【申請(qǐng)人】廈門理工學(xué)院
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年4月1日