基于数学形态学的行波奇异性检测算法研究.pdf

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1、研究与开发基于数学形态学的行波奇异性检测算法研究王丰甘燕(三峡大学电气与新能源学院，湖北宜昌443002)摘要在阐述数学形态学基本理论的基础上，将数学形态学应用于行波滤波和奇异性检测，结果表明它能滤除绝大部分噪声干扰，准确检测和定位故障行波波头。针对脉冲干扰对行波波头的影响，本文提出了改进措施。Matlab／Simulink仿真试验验证了该方法的可行性。关键词：数学形态学；滤波；奇异性检测；行波；脉冲干扰StudyofTraveling—waveSingularityDetectionAlgorithmbasedonMathematicalMorp

2、hologyWangFengGanYah(CollegeofelectricEngineering&NewEnergy,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang，Hubei443002)AbstractBasedonillustratingthebasictheoryofmathematicalmorphology,itisappliedtotraveling．wavefilterandsingularitydetection．Theresultsshowthatitcannlteroutmostofthenoisein

3、terference．detectandlocatethefaulttraveling．wavehead．Inviewoftheinfluenceofpulsedisturbanceontheheadoftravelingwave，thispaperputsforwardmeasuresforimprovement．TheMatlab／simulinksimulationexperimentsverifvthefeasibilityofthemethod．Keywords：mathematicalmorphology；filter；singular

4、itydetection；traveling—wave；pulsedjsturbance随着电力系统的发展，大容量、远距离的超(特)计算量，不利于超高速保护的速动性。同时会减小高压输电线路越来越多，电网结构日趋复杂，对系波头的梯度，降低了灵敏度。文献[21N用数学形态统的暂态稳定性也有了更高的要求。由于传统的基学滤波处理，然后用小波变换提取波头，取得了较于工频量的继电保护装置在信号分析方面的局限好的效果。但是在脉冲序列距离行波波头较近或淹性，其保护动作速度难以再有提高。而利用高频暂没行波波头时，会出现干扰梯度较大的情况，而导态量的行波保护不受系统运

5、行方式等的影响，具有致误判。本文以数学形态学为基础，针对文献[2]中超高速动作特性，能满足大电网条件下系统的暂态的不利情况提出了相应的改进措施，并以Matlab仿稳定性的要求。真测试验证了本文措施的有效性。任何一套完整的保护装置都装有起动元件，它1数学形态学要求故障时可靠动作，非故障条件下不误动。故障发生后，线路上会产生电压电流行波，一定时间后数学形态学I3]建立在集合理论基础之上，是在到达保护安装处，并产生突变。但在实际线路中经对二维数字图像处理的研究中发展起来的。它能够常存在着干扰噪声信号，因此，快速有效的检测突很好描述图像的基本特征，可用来解

6、决抑制噪声、变量和突变产生的时刻，即区分突变是由故障还是特征提取、边缘检测等问题。数学形态学是一种非干扰噪声产生的，是起动保护算法的关键。线性分析方法，不存在相移和幅度衰减等问题；与文献[1]利用故障行波和噪声行波在不同尺度小波变换的频域分析相比，数学形态学着眼于波形下的小波变换表现的不同来加以区别，但它增加了形态，计算简单，仅有加减法和取极值运算，具有26II!lmlallt2015~4研究与开发并行快速、易于硬件实现的优点。目前数学形态学反，对受到凹陷干扰信号的滤波效果较好。但是在在电力系统的一维信号处理方面得到了大量的应实际信号干扰中，两种类

7、型的干扰都是存在的，单用[。独应用开运算和闭运算作滤波器显然是不能满足要基于数学形态学的开闭运算滤波器可有效滤除求的。于是利用开运算和闭运算各自的滤波优点，暂态行波中的噪声干扰。在完成滤波后，通过形态将二者以级联的形式形成新的滤波器，即“交替滤梯度可以检测出电流电压行波信号的突变时刻。波”。根据结构元素2对信号厂进行开运算和闭运算1．1形态滤波的顺序不同，可以得到开一闭运算和闭一开运算，腐蚀与膨胀是数学形态学的基础，形态滤波和分别记为Oc(f(n))和Co(f(n))表达式如下：梯度运算[5]都由以上两者推导而出。腐蚀变换是一10c(厂())=fo

8、g·g=(fog0g④gOg)(n)，、种收缩变换，使目标信号出现的外凸信号变得平滑，【Co(厂())=f·g。g=(厂0