DSP和小波变换在配电网接地选线中的应用

图1 硬件结构图

                                                       图2 软件流程图

在软件实现上采用了易读的结构化程序设计语言 C语言进行整体设计编程。系统软件由四大部分组成：初始化、采样、故障判断和通信显示。软件设计采用模块化、结构化的编程思想,使整个装置可以根据不同的需求方便地添加或删除一定功能。软件流程图如图2所示。

5.高压动模实验室仿真结果

5.1 6kV高压动模实验系统结构

图3 6kV的动模实验系统结构图

高压动模实验系统结构图如图3所示。系统电源电压为6kV，装有接地变压器（50kVA/6Kv）提供中性点，消弧线圈为随调式消弧线圈(35kVA/6kV)。采用单母线分段接线方式:第一段模拟架空线路。第二段模拟电缆线路，均有4回馈线。4条线路的设计，充分考虑了实际系统的条件和应用情况，架空线路的长度分别为L1=51km; L2=21km；L3=11km；L4=1km；电缆线路的长度分别为L1=5.1km; L2=2.1km；L3=1.1km；L4=0.1km；在一定程度上避免了得出偏颇的结论，同时加大了选线难度，对算法的考验更加严格。有效的克服了故障类型单一、过于简单化和理想化的不足，与现场实际非常相似。

5.2 仿真结果

为了验证本文所提出的算法的有效性，本文作者进行了大量的动模实验。下面为三种不同的典型条件下的接地故障实验。

算例1：中性点不接地，架空线路与电缆线路混合系统中，选取4条架空线路（L1=51km; L2=21km；L3=11km；L4=1km）和后三条电缆线路（L5=2.1km；L6=1.1km；L7=0.1km）。其中线路1末端B相经3kΩ电阻接地，故障初相角：-38.10。

小波包算法各线路的故障度为（依次为母线、线路1、线路2依次类推，以下同）: 0.230769, 0.615385, 0, 0, 0.153846 , 0, 0, 0。算法结果排序：（按降序，若相等按线路符号升序排列，以下同）：f(1) f(0) f(4) f(2) f(3) f(5) f(6) f(7)。

算例2：对于架空线路与电缆线路中性点经消弧线圈系统，此算例把架空线路和电缆线路全部投入，共8条。线路8末端B相经过渡电阻6kΩ接地，，故障初相角为：-166.70。

小波包算法各线路的故障度为: 0, 0.062500, 0.062500, 0.062500, 0 , 0.125000, 0.062500, 0, 0.625000 。算法结果排序：f(8) f(5) f(1) f(2) f(3) f(6) f(0) f(4) f(7)。

算例3：对于架空线路与电缆线路中性点经消弧线圈系统，此算例把架空线路和电缆线路全部投入，共8条。母线A相经过渡电阻1kΩ接地，故障初相角为：-161.70。

小波包算法各线路的故障度为:0.833333, 0.083333, 0.083333, 0, 0 , 0, 0, 0, 0。算法结果排序：f(0) f(1) f(2) f(3) f(4) f(5) f(6) f(7) f(8)。

6 结论

DSP作为专门的数字信号处理芯片，它的出发点就是专门用于各种数据处理，特别是各种滤波算法，为小波算法的实现提供了硬件平台。本文利用小波包的时频特性，对中性点非有效接地配电网中发生单相接地故障后的暂态零序电流进行了分解，根据故障线路和非故障线路小波细节系数极性的比较结果来确定故障线路。提高了抗干扰能力和暂态检测方法的可靠性，不受消弧线圈的影响，可适用于中性点不接地和经消弧线圈接地系统。

本文作者创新点: 提出一种利用db6小波包故障线路的方法，在DSP芯片TMS320LF2407上进行实现，并应用高压动模实验进行了验证。