基于数学形态滤波的电力系统采样信号降噪处理.pdf

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1、·88·工业仪表与自动化装置2012年第3期基于数学形态滤波的电力系统采样信号降噪处理李双科，吴记群(兰州工业学院a．电气工程系；b．电子信息工程系，兰州730050)摘要：由于常用的形态滤波器采用相同尺寸结构元素而导致的输出存在统计偏移现象以及滤波效果不理想，针对电力系统采样信号，设计采用不同尺寸结构元素级联而成的开一闭和闭一开组合广义形态滤波器实现电力信号的降噪。选取与水平方向夹角为零度的直线型结构元素，比较了广义形态滤波器与常用形态滤波器在脉冲噪声与随机噪声干扰下的降噪效果。仿真表明，广义数学形态滤波器能够更有效地消除噪声干扰，获得更高

2、的信噪比。广义形态滤波降噪算法只涉及加减和极大、极小运算，运算简单且执行高效，具有较好的实用价值。关键词：电能质量；电力信号处理；形态滤波器；降噪中图分类号：TP374文献标志码：A文章编号：1000—0682(2012)03—0088—03De-noisingofsampledpowersystemdatabasedonmOrph0lOgicaIfilteringLIShuangke．WUJiqun(a．DepartmentofElectricalEngineering；b．DepartmentofElectronicandh~)rmati

3、onEngineering，LanzhouInstituteofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract：Astheriseofsamestructureelement，thetraditionalmorphologicalfiluerhassomeshort—coming，suchasstatisticbias，filteringisnotidea1．Ageneralizedmorphologicalfiltercascadedbydiffer—entstructureelementwaspropose

4、dtoreducenoiseofsampledpowersystemsigna1．De-noisingeffectofthegeneralizedmorphologicalfilteronimpulsenoiseandrandomnoisewereinvestigated．Bycomparingtheeffectsofthegeneralizedmorphologicalfilterandthetraditionalmorphologicalfilteronsimulatedsig—nal，itwasdemonstratedthatthege

5、neralizedmorphologicalfiltercouldreducenoisemoreeffectivelythantraditionalmorphologicalfilter．Generalizedmorphologicalfilteralgorithmincludesaddition，subtraction，maximumandminimumoperation，anddoesnotinvolvemultiplicationanddivision．Therefore，ithashighcalculationspeedandbett

6、erapplicationvalue．Keywords：powerquality；powersignalprocessing；morphologicalfilter；de—noising现场采集的数据往往被各种噪声污染，这就需要效0引言果更好的数据滤波技术。由于大量的非线性、冲击性、波动性负荷不断增常用的数字滤波器如中值滤波器、卡尔曼滤波多，日益恶化着电能质量，使未知的动态电能质量问器、基于傅立叶变换(FT)的滤波器和小波滤波器题越来越多⋯，随着工业技术的发展以及居民生活等，在很多应用场合已取代模拟电路搭建的滤波器，水平的提高，对电能质量的要

7、求越来越高。为此，对得到了广泛的应用。但这些常用数字滤波器存在着电力系统的现场数据采集的要求也相应提高，由于时滞、非线性相移等缺点，可能引起被测原始信号的畸变现象；而且当干扰或噪声的频谱特性与监测信收稿日期：2012～01—05号的频谱有重叠时，不能有效地将信号与干扰分作者简介：李双科(1965)，男，甘肃省金塔人，毕业于兰州交通开，有时必须牺牲信号的幅值或相位信息。大学，副教授，主要从事电气自动化和测控技术的教学和研究工作。2012年第3期工业仪表与自动化装置·89·数学形态学MM(MathematicalMorphology)是一声特性有

8、关。膨胀和腐蚀运算是不可逆运算，先腐种非线性分析方法，其对信号波形特征的研究完全蚀后膨胀被定义为开运算；先膨胀后腐蚀被定义为在时域中进行，而不是将信号变换到频域空问