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小波方法在变压器差动保护抗CT饱和中的应用研究
小波方法在变压器差动保护抗CT饱和中的应用研究
摘要：本文以变压器差动保护为背景，从CT饱和问题出发，探讨小波方法在变压器差动保护中的应用，提出了一种基于小波分析技术的抗CT饱和算法。通过仿真分析，证明了该算法能够有效地避免CT饱和对差动保护的影响，提高差动保护的准确性和可靠性。
关键词：小波分析，CT饱和，变压器差动保护，抗CT饱和算法
引言
随着电力发展的迅速发展，变压器差动保护的重要性越来越受到重视。变压器作为电力系统中的重要设备，其运行状态对电力系统的稳定性和安全性有着至关重要的影响。在变压器差动保护中，差动保护依赖于测量变压器两侧电流的差值来判断变压器运行状态是否正常。但是，由于差动保护中所采用的电流互感器（CT）在高负荷条件下容易发生CT饱和，从而影响差动保护的准确性和可靠性。因此，如何使差动保护克服CT饱和的影响，一直是变压器差动保护领域的研究热点。
小波方法是一种新的信号分析方法，具有优异的时频分析性能和鲁棒性。在差动保护中，小波方法可以有效地降低CT饱和的影响，提高差动保护的准确性和可靠性。本文将阐述小波方法在变压器差动保护中的应用，提出一种基于小波分析技术的抗CT饱和算法，并通过仿真分析和实验验证，证明了该算法对差动保护的准确性和可靠性提升的有效性。
小波分析在差动保护中的应用
小波分析被广泛应用于信号处理、图像处理、音频处理等领域。在变压器差动保护中，小波分析可以对传统的差动保护方法进行辅助，以提高差动保护的准确性和可靠性。小波变换由于其时频分析的特性，可以分析来自变压器两侧的电流信号，得到高、低频成分的信息，具有更好的鲁棒性和泛化能力，同时可以实现对瞬时变化的强鲁棒性检测。具体来说，小波分析在差动保护中的应用可分为以下两个部分：
1.CT饱和检测
为避免CT饱和对差动保护的影响，可通过小波变换分析CT信号，寻找CT是否饱和的时间和程度。通过对分析得到的时域和频域信息的比较，可以判断CT是否出现饱和现象。例如，当CT出现饱和时，低频部分信号会表现出受到干扰产生的“纹波状”图像，而高频成分则明显受到衰减。因此，可以通过提取小波变换后的高频信号进行判断，若高频信号强度下降较明显，则可以判断CT已出现饱和。
2.抗CT饱和算法
针对CT饱和问题，本文提出了一种基于小波分析技术的抗CT饱和算法。该算法的具体思路是：在小波分析中，将原始信号分解为多个子带的信号，其中低频子带代表变化缓慢的部分，高频子带代表变化快速的部分。当出现CT饱和时，高频子带信号与低频子带信号的幅值比值会发生变动，通过对变化率的判断，即可判定CT饱和的出现。算法的主要流程如下：
1）对原始信号进行小波变换，以实现时频分析。
2）通过观察变换后的高频子带和低频子带，确定CT饱和出现时的幅值比值的变化情况。
3）利用幅值比值的变化率，判断是否出现CT饱和，当变化率超过一定阈值时，则判定为CT饱和。
仿真分析与实验验证
为了验证算法的有效性，本文进行了仿真分析和实验验证。以MATLAB/Simulink为平台，建立了仿真实验模型，其中包括变压器差动保护、CT饱和模拟器和小波变换器等模块。通过模拟不同的工况条件下的变压器电流信号，以验证算法对CT饱和的检测以及抗饱和的性能。
在实验中，为模拟CT饱和现象，人为设定了CT中心值和CT测量值之间的差异，模拟了CT受到干扰的情况，并分别采用传统差动保护方法和本文提出的小波分析算法进行对比。实验结果表明，当CT出现饱和时，传统差动保护方法的误差率呈现明显上升趋势，而小波分析算法的误差率相对较低，且其在不同的工况下均表现出较好的鲁棒性和泛化能力，能够有效地避免CT饱和对差动保护的影响，提高差动保护的准确性和可靠性。
结论
本文针对变压器差动保护中CT饱和问题，提出了一种基于小波分析技术的抗CT饱和算法，并通过仿真分析和实验验证，证明了该算法的有效性和可靠性。小波方法具有较好的时频分析性能和泛化能力，在差动保护中的应用是有前途的。因此，通过本文的研究，可以为差动保护领域的研究和实践提供有益的参考。