文章编号:1009-3087(2002)01-0089-04电力系统暂态信号频谱特征的仿真研究陈皓』泰福生（四川大学电气信息学院，四川成都摘要:功率谱估计结果可作为暂态保护判据计算和校核依扌居。采用J态信号的频域特征进行了分析。仿真结果表明，功率谱估计结果与故障条件密的幅值影响很小，对高频端谱估计的幅值影响很大。关键词:功率谱;暂态信号;频谱估计中图分类号:TM77文献标识码:AFrequencyDomainCharacterofPowerSystemTransientFaultSignalCHENHao,TENGFu-sheng(CollegeofElectricalInfo.,SichuanUniv.,Clieng<lu610065,China)Abstract*Theresultofspectrumestimationcanbeusedasthereferenceofcriterioncalculationandcheckoutintransientprotection.Intennsofthefrecjiiencyspectinnianalysismethodofstationaiystochasticprocess,thefrequencydomaincharactercanbeidentifiedbypowerspeclmmofsignals.Simuialionresultshowsthatthevalueofspectrumestimationisaffectedbythefaultcondition,andthefrequencybandishigher,theaffectionoffaultconditionismoreserve•Keywords:powerspectnnn；transientssignal；frequencyspectmmestimation对于利用电力系统故障噪声的边界保护而言,其基本判据是依据不同频段内的故障噪声的能量比值进行计算的。因此，不同频段内的故障噪声的能量分布情况对于选择参与判据计算的频段（小波尺度）具有很重要的意义;为了了解噪声对保护工作性能的影响、优化保护算法设计，也需要研究噪声的性质，包括其频域特征。因此，有必要进一步研究故障噪声的频谱特征。对电力系统暂态信号进行统计分析应用研究将提供故障暂态信号频率分布的很多相关特征。功率谱估计反应了故障高频暂态噪声信号功率在频率轴上的分布情况，可以为此提供有益的参考。简述平稳随机过程频谱估计理论的基本原理。利用平稳随机过程的频谱估计方法，可以通过信号的功率谱结构识别信号的频域特征，简述了其基本思想和重耍的结论。最后，研究输电线路故障信号统计分析的原理和方法，并根据一实际500kV输电网络的EMTP故障仿真，设计了若干个算例，用频谱估计方法对故障暂态信号的不同频域特征进行分析，从频域的不同侧面研究了电力系统高压输电线路故障信号的特点、性质。这里特别强调，由于强烈瞬变的电力系统故障暂态信号的非平稳性，应用平稳随机过程的统计分析方法必然产生较大的分析误差，从而只能得到近似的结果。但是，我们感兴趣的是故障暂态信号在二分之一奈氏频率内整个频段的功率谱的频域特征，而不是单个的谱线特征，因此这种近似是可以接受的。收稿口W］：2（X）1-02-27作者简曲讲爛962J,男,博士生.研究方向:电力系统自动化.1谱分析的基本原理口⑵定义=lim卡IXj'（jcu）I2T~*x/为平稳随机过程XQ）的样本讥/）的功率谱密度函数，即功率谱。它可以理解为信号功率在频率轴上的分布情况。对各样本取集平均,定义为平稳随机过程X（t）的功率谱：S*（e）=E[Sa7（O＞）_维纳-辛钦定理给出了平稳随机过程x（f）的功率谱密度函数Sg）与自相关函数Rg构成的一对付立叶变换：sg）=|ROeh/?t（r）=石|SY（3）"（S以上各式是进行经典频谱估计的基本关系。2常用的谱估计方法口~5]功率谱估计的方法很多，大致可以分为参数化方法和非参数化方法两种。这里简单介绍几种常用的功率谱估计方法。直接应用维纳-辛钦定理，就可以得到功率谱估计的相关法。实际应用中，不可能得到无限长的随机过程，而必须对有限长的序列进行估计。计算它的付立叶变换,就得到了它的功率谱密度估计。按照定义估计功率谱密度的方法是求出采样数据的离散付立叶变换，然后将结果的幅值平方，称之为功率谱估计的周期图法。周期图法估计的方差较大，实际应用时往往需要对其加以改进。常用的改进周期图法是Welch方法（平滑周期图平均法）。这种方法先对整数据段分段处理（减少方差），对分段数据使用非矩形窗（减少分段引起的吉布斯效应），然厉求每段数据功率谱,再将估计结果相加厉求平均值。一般说来，这种方法的估计效果最好，从而得到了广泛的应用。非参数谱估计（又称经典谱估计）受DR算法影响,估计结果存在泄漏误差和混迭误差，...