基于EMTP仿真数据的500kV变电站过电压辨识研究

摘要

过电压对变电站内电气设备的冲击是造成设备绝缘损伤的主要原因，过电压数值大小也是变电站电气设备绝缘配合设计的重要参考因素。发生在变电站内的过电压种类繁多，其幅值大小、持续时间长短及频率高低差异显著，对变电站电气设备的绝缘伤害程度也各有不同。对出现在变电站的过电压信号进行快速准确的辨识，不仅有利于高效处理引发此过电压的故障，也有利于指导改善变电站电气设备的绝缘配合。本文以500kV变电站过电压仿真计算数据为对象，对过电压的特征提取和分类识别问题开展了研究。 首先，本文根据实际500kV变电站的具体参数，基于EMTP仿真软件，搭建了变电站过电压仿真计算模型，计算得到典型的七种变电站过电压，分别为单相短路过电压、切空载变压器过电压、切空载线路过电压、合空载线路过电压、雷电感应过电压、雷电反击过电压及雷电绕击过电压。七种过电压的仿真波形与理论分析相吻合，验证了仿真模型和计算结果的正确性。 其次，利用时频域分析多方法融合手段对上述七种不同类型的过电压信号进行了特征提取。在频域范围内计算各过电压信号的谐波畸变率，其值大小可在一定程度上反映过电压信号的特性，以此提出将其作为过电压识别的特征量；在时频域范围内利用小波变换多尺度分析方法对过电压信号进行小波分析，结果表明各类过电压信号在其各个频带上的相对能量分布差异显著，基于此提出将过电压信号能量相对分布特征作为过电压识别的特征量；同时在时频域范围内对过电压信号的零序分量进行S变换，并对S矩阵进行奇异值分解，基于此提出将奇异值特征作为过电压识别的特征量。 最后，对支持向量机理论及其分类原理做了简单介绍，采用BT-SVM分类方法构造了变电站过电压分类器，并利用交叉验证和网格搜索的方法对SVM进行参数寻优；经仿真数据验证，该过电压分类器能够有效地对过电压进行识别，且识别效果良好。

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