电平信号的分析方法和触发脱扣器的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及脱扣器领域，具体地涉及一种电平信号的分析方法和一种触发脱扣器 的方法。
【背景技术】
[0002] 断路器是电力控制系统中至关重要的设备，而智能脱扣器是断路器的核心部件， 智能脱扣器的动作直接影响到断路器工作的可靠性和准确性，脱扣器的设计是断路器准确 动作的关键。
[0003] 在脱扣器的设计中，电流速断保护成功的前提之一是能否及时正确判断故障发生 的时刻。在小波分析出现以前，信号处理中广泛应用傅立叶变换。傅立叶变换用于保护控 制算法中，通过计算基波分量的有效值是否大于门槛值来确定故障情况，如中国公开专利： 200910180810. 9,这样做虽然可以完成判断任务，但实时性不高，响应缓慢，严重限制了脱 扣器的脱扣保护性能。
[0004] 小波分析具有良好的时域和频域局部化特性，克服了傅立叶变换在频域完全局部 化而在时域完全无局部化的缺点，具有分析时域问题的良好特性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于为解决上述问题，提供一种采用小波分析和傅立叶变换相结合 检测信号的故障点，具有对故障的反应速度快、灵敏性和实时性高的电平信号的分析方法 以及一种基于此电平信号分析方法，极大提高脱扣器脱扣性能的触发脱扣器的方法。
[0006] 为此，本发明公开了一种电平信号的分析方法，包括如下步骤：
[0007] A:对电平信号f(t)进行小波分析，找出信号突变点，具体方法：
[0008] 对信号f(t)进行小波变换，使用如下公式：
[0009]
【主权项】
1. 一种电平信号的分析方法，其特征在于，包括如下步骤： A:对电平信号f(t)进行小波分析，找出信号突变点，具体方法： 对信号f(t)进行小波变换，使用如下公式：
其中，a和b分别为小波函数的尺度因子和位移因子，冲)为采用的基本小波函数，当 取小波基函数为平滑函数的一阶导数时，信号的小波变换的模的局部极大值点对应于信号 的突变点； B:用傅立叶算法对信号突变点的采样值进行离散化计算其有效值； C:将有效值与预先设定的故障保护阈值进行比较，如果有效值没有超过阈值，则信号 突变点不是故障点，回到小波算法继续检测突变点；如果有效值超过阈值，则认为信号突变 点是故障点，输出相应信号。
2. 根据权利要求1所述的一种电平信号的分析方法，其特征在于：所述步骤A中，小波 分析为多尺度小波分析，具体方法：令a= 2^_jeZ即为二进小波变换，采用塔式算法进行 离散二进小波变换： 设信号f(t)的离散序列为f(n)，n= 1，2.....N,其离散二进小波变换为：
其中h(K)和g(K)为小波函数河O确定的滤波器函数，且g(k) = (-1)卜kh(l-k) Cj和h分别为信号在尺度j上的近似部分和细节部分，原始信号可看作尺度j=O时的 近似值，即Q1 (n) =f(n)，离散信号经尺度j= 1. 2 ? ? ? ?J的分解，得到D1,D2 ? ? ?Dp
3. 根据权利要求1所述的一种电平信号的分析方法，其特征在于：所述步骤B中，用傅 立叶算法计算有效值的具体方法为：信号函数f(t)的傅立叶变换定义为：
其中，2N为样本数，经离散变换后，[0,2ji]之间周期信号的傅立叶级数为：
4. 根据权利要求3所述的一种电平信号的分析方法，其特征在于：所述2N个样本值必 须精确地代表其周期函数的一个完整周期T(t)，时间截取区间必须等于周期的整倍数。
5. -种触发脱扣器的方法，其特征在于，包括如下步骤： 51 :采集主线路的电压/电流信号； 52 :对信号f(t)进行小波分析，找出信号突变点，具体方法： 对信号f(t)进行小波变换，使用如下公式：
其中，a和b分别为小波函数的尺度因子和位移因子，00为采用的基本小波函数，当 取小波基函数为平滑函数的一阶导数时，信号的小波变换的模的局部极大值点对应于信号 的突变点； 53 :用傅立叶算法对信号突变点的采样值进行离散化计算其有效值； S4:将有效值与预先设定的故障保护阈值进行比较，如果有效值没有超过阈值，则信号 突变点不是故障点，回到小波算法继续检测突变点；如果有效值超过阈值，则认为信号突变 点是故障点，根据保护条件，输出相应信号； S5 :脱扣器根据输出的信号进行相应的保护动作。
6. 根据权利要求5所述的一种触发脱扣器的方法，其特征在于：所述采集主线路的电 压/电流信号包括如下步骤： 511 :通过各种互感器将主线路的电压、电流信号转换成模拟电路可处理的电平信号； 512 :对电平信号进行滤波和采样； 513 :通过模数转换将采集的电平信号转换成数字信号。
7. 根据权利要求5所述的一种触发脱扣器的方法，其特征在于：所述步骤S2中，小波 分析为多尺度小波分析，具体方法：令a= 2^_jeZ即为二进小波变换，采用塔式算法进行 离散二进小波变换： 设信号f(t)的离散序列为f(n)，n= 1，2.....N,其离散二进小波变换为：
其中h(K)和g(K)为小波函数确定的滤波器函数，且g(k) = (-1)卜kh(l-k) Cj和h分别为信号在尺度j上的近似部分和细节部分，原始信号可看作尺度j= 0时的 近似值，即Q1 (n) =f(n)，离散信号经尺度j= 1. 2 ? ? ? ?J的分解，得到D1,D2 ? ? ?Dp
8. 根据权利要求5所述的一种触发脱扣器的方法，其特征在于：所述步骤S3中，用傅 立叶算法计算有效值的具体方法为：信号函数f(t)的傅立叶变换定义为：
9. 根据权利要求8所述的一种触发脱扣器的方法，其特征在于：所述2N个样本值必须 精确地代表其周期函数的一个完整周期T(t)，时间截取区间必须等于周期的整倍数。
【专利摘要】本发明公开了一种电平信号的分析方法，包括以下步骤：首先，对电平信号进行小波分析，找出信号突变点；接着，用傅立叶算法对信号突变点的采样值进行离散化计算其有效值；然后，将有效值与预先设定的故障保护阈值进行比较，如果有效值没有超过阈值，则信号突变点不是故障点，回到小波算法继续检测突变点；如果有效值超过阈值，则认为信号突变点是故障点，输出相应信号。本发明还提出一种基于上述电平信号分析方法的脱扣器触发方法。本发明采用小波分析和傅立叶变换相结合检测信号的故障点，具有对故障的反应速度快、灵敏性和实时性高，极大提高脱扣器的脱扣性能。
【IPC分类】G01R19-00
【公开号】CN104714078
【申请号】CN201510151241
【发明人】刘美俊
【申请人】厦门理工学院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年4月1日