DSP和小波变换在配电网接地选线中的应用
来源： 作者： 发布时间：2016-06-18 11:48:02 浏览量：（4）比较完毕后，将各个标志排序，标志最大的那条线路为故障线路。
3.硬件结构
图1是整个硬件平台的硬件结构框图。A/D转换器将模拟信号转换成DSP可处理的数字量。系统中设计了40路模拟输入，通过模拟开关分两级将模拟信号分时送到A/D转换器进行处理一体电感器。A/D转换器采用了AD公司的AD7864。TI公司TMS320LF2407作为整个数据采集系统的核心[7]。整个平台的逻辑控制全部由一片可编程逻辑器件CPLD来实现，采样率为3200Hz。
硬件平台具有以下特点：
①具有40路的模拟输入通道，8路开关量输入和开关量输出，同时采用了16bit的DSP和12bit的AD转换器作为整个平台的核心。保证了足够的输入输出通道，以及对模拟量和开关量处理的快速性、可靠性、高精度性。
②由于电力行业设备应用环境恶劣，平台的模拟量采用硬件及软件滤波，输入输出通道均采用光电隔离及浮动电源技术。工艺上采用多层电路板和大面积电源及地平面，元件亦采用贴片封装，以提高系统的抗干扰能力。
③具有串口和PWM电流环电路接口以及CAN网络接口，以适应继电保护的网络化。
④提供了键盘输入和液晶汉字显示功能，方便了人机交互。
⑤利用CPLD的在系统可编程功能可修改系统的逻辑，保证了系统的可扩充和可升级功能。
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的动模实验系共模电感统结构图
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其他电感器，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)一体成型电感 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：一体电感器-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。
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