假设系统正常运行时，Ａ 相瞬时性接地，一定 时间后故障消失。根据铁磁谐振的产生机理，故 障消失后的暂态过程可能激发铁磁谐振。改变线 路对地电容的大小，可激发产生不同频率的铁磁 谐振谐振。图 ２ 给出了配电网产生的分频、基频
根据分析，中性点电压包含了铁磁谐振的绝大 部分信息，因此将中性点电压作为信号源进行分 析，可以判断出铁磁谐振发生的时刻与谐振类型［６］。
YANG Zian-gui1, ZOU Wei-hui2, LI Feng3
（1. School of Electrical and Information Engineering, Changsha University of Science & Technology， Changsha 410076, China； 2. Longhai, Power Supply Branch, State Grid Fujian Electric Company Limited, Zhangzhou 363000, China； 3. Harbin Power Supply Branch, State Grid Heilongjiang Electric Company Limited， Harbin 150076, China）
KEY WORDS： ferromagnetic resonance； detection； MALLAT； FFT； EMTP
摘要：我国中低压配电网多采用中性点非有效接地方式， 在暂态过程的激发下，电磁式电压互感器 （ＰＴ） 容易饱和， 引起铁磁谐振。结合小波分析与 ＦＦＴ 变换的优点，提出一 种新的铁磁谐振信号的检测方法：将 ＭＡＬＬＡＴ 算法与快速 傅里叶变换结合，通过 ＭＡＬＬＡＴ 算法确定激发铁磁谐振的 激励与铁磁谐振发生的时刻；运用 ＦＦＴ 分析谐振信号频谱， 为铁磁谐振的辨识提供更精确的数据。论文应用 ＥＭＴＰ 与 Ｍａｔｌａｂ 建模仿真，仿真结果表明基于小波分析与 ＦＦＴ 变换的 铁磁谐振信号检测方法能够准确、有效提取与分析谐振信号， 提高选线装置的动作可靠性，满足实用要求。
ABSTRACT： Neutral Ineffectively Earthed Power Systems widely exist in the low and medium voltage distribution networks in China. With transient excitation, electromagnetic voltage transformer is easily saturated to cause ferromagnetic resonance. Combined with the advantages of wavelet analysis and FFT transform, a novel method for detecting the ferromagnetic resonance signal is proposed in this thesis. The above method combined the MABLAB algorithm with fast Fourier transform. The MATLAB algorithm was used to ensure the excitation and the start time of ferromagnetic resonance, and FFT algorithm was used to ensure the frequency of the ferromagnetic resonance signal for ferromagnetic resonance identification. EMTP and MATLAB simulation results showed that this method can extract and analyze the ferromagnetic resonance signal accurately and effectively which can improve the reliability and practicability and it possesses great significance.
Á 3 仿真分析
为验证论文所提出铁磁谐振信号检测方法的正 确性与有效性，论文通过 ＥＭＴＰ 暂态仿真软件搭建 了如图 １ 的配电网模型，采用短路故障发生与消失 作为铁磁谐振的激励方式。铁磁谐振仿真结果如图 ２ （ａ） 中 所 示 。 将 图 ２ （ａ） 中 电 压 波 形 数 据 由 ＥＭＴＰ 导入到 Ｍａｔｌａｂ 工作空间中，并进行小波多辨 分析法分析，其仿真结果如图 ４、图 ５ 所示。
减小，通常情况 下 三 相 饱 和 程 度 不 同 ， 即 Yａ≠ Yｂ≠Yｃ，由式 （１） 可知，中性点将出现较大的位
移电压，即U觶 ０ 显著增大，配电网出现了过电压。 可能激起谐振过电压。
由于受饱和的程度不同，ＰＴ 的三相通常可能
出现以下四种现象：
①三相虽有不同程度的饱和，但是各相仍为容
性导纳；
第 ２９ 卷 第 ２ 期 ２０１４ 年 ４ 月
电力学报 JOURNAL OF ELECTRIC POWER
文章编号：１００５－６５４８（２０１４）０２－０１２４－０４ DOI:10.13357/ki.jep.002325
中图分类号：ＴＭ８３
文献标志码：Ｂ
铁磁谐振检测方法研究
Ｖｏｌ． ２９ Ｎｏ． ２ Ａｐｒ． ２０１４
学科分类号：４７０４０
杨先贵1，邹伟慧2，李 峰3
（1. 长沙理工大学 电气与信息工程学院，长沙 410076； 2. 国网福建电力公司 龙海供电公司，福建 漳州 363000； 3. 国网黑龙江省电力公司 哈尔滨供电公司，哈尔滨 150076）
Detection of Ferromagnetic Resonance
-1
ÁÁÂ根据基尔霍夫定律有：
U觶 ０＝－
E觶 ａYａ＋E觶 ｂYｂ＋E觶 ｃYｃ Yａ＋Yｂ＋Yｃ
．
（１）
由上式可知，正常情况下，Yａ＝Yｂ＝Yｃ，中性点
电压为零，系统不会发生铁磁谐振。当电力系统出
现雷击、操作、弧光接地等暂态过程时，由于电压
互感器励磁电感的非线性特性，激发的暂态能量使
得电压互感器发生饱和而导致其等效励磁电感显著
ÇÈÉÁ 2
×104 1
0
-1 0 500 1 000 1 500 2 000 ×104 2
0
-2 0 500
×104 2
1 000 1 500 2 000
d1
d3
d5
a6
×104 2
×104 2
0
0
-2 0 500 ×104 2
第２期
杨先贵，等：铁磁谐振检测方法研究
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图 １ 为中性点不接地时配电网接线图，正常情 和高频谐振的三相电压波形仿真图。
况下，配电网三相参数对称，电压互感器励磁电感
×104
2
上的电压就是配电网的额定相电压，处于正常状态，
1
其三相励磁电感相等为常数，其电抗值远大于线路
0
对地容抗，与线路对地容抗并联后导纳成容性。
0 0.02 0.04 0.06 0.08
0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
（c） 高频铁磁谐振三相电压波形图 （c） High-frequency ferromagnetic resonance phase voltage waveforms
图 2 配电网铁磁谐振三相电压波形图 Fig.2 Ferromagnetic resonance phase voltage waveform of
②一相因严重饱和使导纳成感性，其它两相导
纳任为容性；
③两相因严重饱和使导纳成感性，另一相任为
容性；
④三相导纳均因严重饱和而成感性。
-20 0.02 0.04 0.06 0.08ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
（a） 分频铁磁谐振三相电压波形图 （a） Divide phase voltage waveform diagram of ferromagnetic resonance
distribution grid
2 利用小波分析与 FFT 的谐振信号检测原理
EA
EB
EC
L C0 L C0 L C0
图 1 中性点不接地时系统结线图 Fig.1 Neutral grounding system wiring diagram
论文应用电磁暂态程序 ＥＭＴＰ 软件建立图 １ 所 示的 １０ ｋＶ 中性点不接地电网仿真模型，电压互感 器则采用三个饱和单相变压器模型。
基于小波变换的多分辨率分析，是时间 （空 间） —频率域上的分析方法，已得到广泛应用。应 用多辨分析法对信号进行分析时，当信号出现突变 （即暂态过程起始时刻），小波变换后的系数具有模 量极大值，其表现是小波变换后的波形会产生奇异 点，据根据奇异点出现时刻，可以确定故障或铁磁 谐振的发生时刻。
小波分析中小波基是多种多样的，不同的小波 基之间差异很大，主要表现在波形、支撑长度及消 失矩阶数等各方面。ｄｂ 小波有良好的支集正交性， 在 ｄｂ 小波族中，阶数越高，频域性能越好，但支集 越长，时间分辨率越差；低阶小波的系数要比高阶小 波的系数大，但高阶小波的分频效果相对比低阶小波
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电力学报
第 ２９ 卷
ÁÆÅÂÁÂÄÅÆÇÃÃÁÁÂÂÄÄÁÁÇÅÃÅÆÇÁ 好，而且突变点容易判断。论文通过Ｍａｔｌａｂ程序调
试，采用 ｄｂ３ 小波对信号及突变点进行检测。 基于此，铁磁谐振检测一般原理为：通过小波
ÂÂÁÈÃÇÉÃÄÄÁ 变换对电压信号进行多辨分析，检测三相电压波形
突变点，根据小波变换后电压波形中出现奇异点确 定铁磁谐振的发生时刻；将铁磁谐振发生时刻前信 号滤除，以提高检测到铁磁谐振谐振信号的信噪 比；对过滤后的信号进行 ＦＦＴ 变换，分析频谱； 结合小波分析后的结果与 ＦＦＴ 变换后的频谱分析 结果，进行铁磁谐振的辨识与类型判断。