基于数学形态学处理继电保护干扰信号方法的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第23卷第3期电力科学与工程VO1．23．No．32007年7月ElectricPowerScienceandEngineeringJu1．，200733基于数学形态学处理继电保护干扰信号方法的研究成友伟，吴晓红，李卫伟(1．北京国华电力有限责任公司，北京100025；2．三河发电有限责任公司，河北三河065210)摘要：将数学形态学引入电力系统信号处理，设计了一种形态滤波器，将它用于电力系统继电保护信号的处理，仿真结果表明形态学对处理突发信号有较好的效果．所以基于形态学的继电保护干扰信号处理是可行的，而且形

2、态学方法具有算法简单、运算速度快，易于处理等优点，具有推广应用前景．关键词：数学形态学；继电保护；电力系统信号；滤波中图分类号：TM77文献标识码：A力系统行业中，数学形态学已经广泛用于暂态故障0引言量的提取，电力系统故障信号的采集以及故障距离检测技术等等学术研究中。因此本文引进了基于数电力系统微机保护有来自内部和外部的干扰，学形态学原理的形态滤波器。内部干扰主要为由杂散电容和电感的结合引起的不同信号感应、长线路传输造成电磁渡的反射、多点1数学形态学的基本概念和基本运算接地造成的电流差干扰等；而外部干扰则为由其它数学形态学是建立在集合论和积分几何学基础物体

3、和设备辐射的电磁波产生的强电场或强磁场，之上的学科，它是集合形态分析与描述的有利工具，以及来自电源的工频干扰等。微机保护是在内部时目前已广泛应用于信号、图像分析和处理等工程领钟节拍控制下以极高的速度工作的，所以干扰的直域㈣。接影响主要表现在“读”和“写”出错以及指令出数学形态学以腐蚀和膨胀两种基本运算为基错，甚至由于碰到一条微型机不认识的指令操作码础。记为I'1维欧式空间，，是E中任意两个子使保护停止工作。此外在微机保护模数变换过程中集，即，，A被膨胀的定义为也可能出现突发冲击的干扰信号。处理超出考核指标的突发性的信号，通常有傅立叶算法、采样值积A0=

4、I(占)zn≠(2)>算法、微分法等，这些算法在信号处理方面存在一式中(-b，bEB}表示集合相对于原点的映像。定的局限性。数学形态学是一门建立在严格数学理对于集，，A被腐蚀的定义为论基础上的学科，其基本思想和方法对图像处理的O=

5、像分析，颗粒分析)、医学图描述。像处理、工业检测(如印刷电路自动检测)、机器由基本的膨胀饿腐蚀运算可以得到其灰度运人视觉等方面都取得了许多非常成功的应用。在电算。设(jc)和b(jc)分别为一维多值信号和结构收稿日期：2007-04-18．作者简介：咸友伟(1970一)，男，北京国华电力有限责任公司工程师维普资讯http://www.cqvip.com电力科学与工程2007笠元素，分别为f)和b()的定义域，仔=形态开一闭和闭一开滤波器具有开闭运算的所{1，⋯，，{1，⋯，N)，且M>N。则信号有性质，虽然可以同时滤除信号中的正、负脉冲噪f(x)关于b()

6、的灰度膨胀和腐蚀的计算公式如下：声，但存在统计偏差现象，这是开运算的反扩展性和闭运算的扩展性造成的，因导致开一闭滤波器的(厂06)()=max{f(x—)+6))Y输出幅度偏小，而闭一开滤波器的输出幅度偏大，(．厂O6)()=max{+)一6))所以单独使用他们并不能取得很好的滤波效果。用Y两者的平均值进一步则使处理结果接近原信号，采式中0和O分别为膨胀运算和腐蚀运算，xEH，yEK。用这种组合方式的形态滤波器在图像利和信号处理2数学形态学应用于电力系统信号处理中已得到成功的应用。组合形态滤波器的原理是：由于在电力系统信号分析中一般只涉及一维信设输入信号厂

7、()由原始信号()和噪声信号号，这里只限于介绍一维离散情况下的多值形态()组成，即学，包括腐蚀、膨胀、形态开合形态闭，以及形态．厂()=()+()，n=l，⋯，Ⅳ开、闭的级联组合。输出信号为设离散输入信号)和序列结构元素g()的定1义域分别为Ds={xt，，⋯，xN)和Dg={yt，⋯)，且()=÷{Dc[)]+cD[)])N>M，则厂()关于g()的腐蚀和膨胀分别定义为)()min{+)一)1+)∈∈DA3继电保护中突发信号的形态滤波处理(f~3g)(n)--max{f(n—)斗甙)I—m)ED~mEDg)基本思想是：当输入信号中带有突发增量信号腐蚀变换

8、是一种收缩变换，这种变换是目标肢时，首先对输入信号进行数学形态学原