[发明专利]基于小波变换的变压器偏磁时励磁电流检测装置及工作方法

说明书

（一）技术领域：

本发明属于电力系统信号检测领域，尤其是一种基于小波变换的变压器偏磁时励磁电流检测装置及工作方法。

（二）背景技术：

随着大容量、长距离直流输电系统的建设与运行，当以大地为返回方式运行的直流输电系统的接地极电流会通过变压器中性点流入变压器励磁绕组，由于接地极电流的属于直流性质电流，其会变压器发生直流偏磁现象，导致变压器的励磁电流畸变，产生谐波，无功变化，影响继电保护的正确动作，威胁电力系统的安全运行。因此如何在电力变压器出现直流偏磁现象时仍然保证继电保护装置准确动作是目前关注的难点之一。

小波分析是一种时域—频域分析方法，和传统的频域分析方法相比较，更适用于对信号均值和方差不断变化的非平稳信号进行分析，根据小波多分辨率分析理论可以同时观测到时域和频域内的局部性质，而傅里叶变换的结果却会丢失时域上的信息。电力变压器发生直流偏磁现象时其励磁电流会发生畸变，畸变的励磁电流信号就是一种具有强非线性的非平稳信号，通过采样畸变励磁电流信号，对其进行小波低频逼近信号和高频细节信号的分解，得出了畸变励磁电流中直流分量的信息，并准确的确定了励磁电流波形发生畸变的时刻，确定了励磁电流波形中了发生畸变的时刻，提高了检测装置的准确性和可靠性。

（三）发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于小波变换的变压器偏磁时励磁电流检测装置及工作方法，它针对现有继电保护装置中对发生畸变的励磁电流信号检测的不足，采用高频小波系数的变化作为判断励磁电流信号发生畸变的依据，具有实时性好，准确性高且适用范围广的励磁电流信号检测。

本发明的技术方案：一种基于小波变换的变压器偏磁时励磁电流检测装置，包括带有中性点接地的电力变压器、上位机，其特征在于它包括电流传感器、模数转换模块、DSP控制单元、FLASH存储器、同步动态随机存储器、CPLD（Complex Programmable Logic Device——复杂可编程逻辑器件）控制单元和USB接口；其中，所述电流传感器检测变压器励磁绕组中的励磁电流信号，其输出端连接模数转换模块的输入端；所述DSP控制单元的输入端接收模数转换模块发出的数字信号，其输出端与CPLD控制单元的输入端连接，同时DSP控制单元还与FLASH存储器以及同步动态随机存储器分别呈双向连接；所述CPLD控制单元的输出端与USB接口连接，且与同步动态随机存储器呈双向连接；所述USB接口与上位机连接。

所述电流传感器是额定频率为50Hz，额定一次电流要不小于75A，额定二次电流不小于5A，用于电力变压器励磁绕组电流检测的电流互感器；所述CPLD控制单元与USB接口连接依串行总线连接；所述USB接口与上位机通过USB电缆连接。

所述模数转换模块是由模数转换器MAX1200及其外围电路组成；所述模数转换器的外围电路是由电压基准模块、参考电压驱动电路单元、输入信号转换电路单元、时钟产生电路单元组成；所述参考电压驱动电路单元的输入端连接电压基准模块，其输出端连接模数转换器MAX1200；所述输入信号转换电路单元的输入端采集模拟量输入信号，将其转换为数字信号传送给模数转换器MAX1200；所述时钟产生电路单元的输入端采集时钟信号，其输出端与模数转换器MAX1200的输入端连接。

所述参考电压驱动电路单元由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、2个5kΩ电阻和3个运算放大器MAX410构成；其中，所述2个5kΩ电阻相互串联，串联后的两端分别连接2个运算放大器MAX410的正向输入端，其分压点连接另一个运算放大器MAX410的正向输入端；所述连接串联电阻一端的一个运算放大器MAX410的正向输入端接收电压基准模块的基准电压，其输出端经电阻R1与模数转换器MAX1200连接，同时经电容C2接地，其负向输入端经电阻R2与模数转换器MAX1200连接，其负向输入端和输出端之间并联有电容C1；所述连接串联电阻另一端的另一个运算放大器MAX410的正向输入端接收电压基准模块的基准电压，其输出端经电阻R3与模数转换器MAX1200连接，同时经电容C4接地，其负向输入端经电阻R4与模数转换器MAX1200连接，其负向输入端和输出端之间并联有电容C3；所述连接串联电阻分压点的第三个运算放大器MAX410的输出端经电阻R5与模数转换器MAX1200连接，同时经电容C5接地，其负向输入端和输出端之间短接。