基于DSP Builder的變壓器保護(hù)小波-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、20世紀(jì)90年代以來(lái)，伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和電能生產(chǎn)、傳輸技術(shù)的不斷突破，全球發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量和發(fā)電量大幅提升。近些年，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到了前所未有的持續(xù)穩(wěn)定快速發(fā)展，為了保障能源資源的大范圍優(yōu)化配置，國(guó)家電網(wǎng)公司大力推進(jìn)特高壓交直流輸電技術(shù)研究和工程建設(shè)。因此更高等級(jí)、更大容量變壓器需要投入運(yùn)行，這也對(duì)變壓器繼電保護(hù)提出了更高要求。差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，能夠反映變壓器區(qū)內(nèi)故障。但是，當(dāng)空載投入變壓器或者外部故障切除之后，電壓恢

2、復(fù)時(shí)會(huì)有短時(shí)較大的勵(lì)磁涌流。勵(lì)磁涌流只流經(jīng)變壓器一側(cè)，因此會(huì)造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，目前勵(lì)磁涌流鑒別仍是變壓器保護(hù)領(lǐng)域的重要課題。
　　首先，本文從原理上分析了變壓器勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生、和它對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響，并從理論上介紹了小波變換和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。使用PSCAD/EMTDC軟件建立變壓器的勵(lì)磁涌流和普通故障模型，并對(duì)勵(lì)磁涌流和普通故障波形進(jìn)行分析比較。通過(guò)Matlab對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換后發(fā)現(xiàn):勵(lì)磁涌流經(jīng)過(guò)小波變換之后出現(xiàn)很多突變點(diǎn)

3、，波形畸變程度比較大，小波系數(shù)比較大。而故障電流只在故障發(fā)生的一段時(shí)間內(nèi)波動(dòng)比較大，然后迅速減小，近似于一條直線，小波系數(shù)比較小。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練能夠?qū)崿F(xiàn)任意精度的非線性函數(shù)，可以通過(guò)小波系數(shù)識(shí)別勵(lì)磁涌流。通過(guò)Matlab仿真，此方法完全可行，因此本文提出了將小波-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法用于識(shí)別變壓器勵(lì)磁涌流。
　　由于繼保裝置具有速動(dòng)性，要求快速切除故障，因此必須快速識(shí)別出勵(lì)磁涌流，閉鎖差動(dòng)保護(hù)。小波-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算量大，本文使用

4、FPGA設(shè)計(jì)專用電路來(lái)滿足快速識(shí)別的要求。本文使用DSP Builder軟件層次化設(shè)計(jì)，完成了小波-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在FPGA上的實(shí)現(xiàn)，其中小波變換采用DB2小波一尺度分析，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)選用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)Modelsim時(shí)序仿真結(jié)果和Matlab計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了硬件設(shè)計(jì)的正確性。
　　綜上述，本文通過(guò)理論分析和仿真驗(yàn)證，提出了用小波-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來(lái)快速識(shí)別變壓器勵(lì)磁涌流的方法。使用DSP Builder設(shè)計(jì)完成了該算法在FPGA上