数学形态学在行波滤波中的应用

行波故障测距需对行波信号进行采样,采样率往往取得较高,易受到各类噪声的影响。为了克服传统方法和小波方法在抑制噪声方面的不足,引入数学形态学理论。在故障行波上模拟噪声,比较形态学和小波变换算法对各种行波噪声干扰的抑制效果。仿真结果证明形态学算法滤除脉冲干扰的优越性明显,滤除白噪声的效果比小波算法略优。     

数学形态学在行波滤波中的应用

行波故障测距需对行波信号进行采样,采样率往往取得较高,易受到各类噪声的影响.为了克服传统方法和小波方法在抑制噪声方面的不足,引入数学形态学理论.在故障行波上模拟噪声,比较形态学和小波变换算法对各种行波噪声干扰的抑制效果.仿真结果证明形态学算法滤除脉冲干扰的优越性明显,滤除白噪声的效果比小波算法略优.     

小波变换和数学形态学在行波故障定位消噪中的应用

有效滤除行波的噪声干扰,提取有用的行波信号是实现行波故障定位的关键.在比较了小波变换和数学形态学对白噪声和脉冲噪声的滤除效果的基础上,结合小波变换和数学形态学各自的优点,提出对行波信号进行消噪时,先采用数学形态学滤波器滤除行波信号中的脉冲噪声,再采用基于小波变换的软阈值化算法滤除白噪声的综合去噪方法.实例分析表明该综合去噪方法的去噪效果较好.     

小波变换和数学形态学在行波法故障测距中应用比较

输电线路的行波法故障测距装置完成的主要任务是对录到的电压或者电流行波信号进行信号处理,最终实现故障定位。行波信号中的突变点所在时间点是故障出现的时间点。目前,信号(图像)处理中检测奇异值所用的工具有两种,小波变换和数学形态学。详细说明了小波变换和数学形态学用在行波法故障测距中信号处理部分的原理和相关算法,从不同角度进行了大量的仿真,对仿真所得到的数据进行分析和比较,从而得出二者用在行波法故障测距中都是可行的,同时又都具有各自的特点。     

基于数学形态学的输电线路精确故障定位

在介绍数学形态学基本原理的基础上,给出了利用数学形态学梯度技术提取暂态行波故障特征,反映故障行波折返射时刻的行波测距新方法。通过仿真软件着重对近距离故障、高阻接地故障,电压过零时刻故障等传统方法难以精确定位的故障类型进行了大量的仿真研究,同时利用A、B型测距原理进行了故障定位;并利用此方法对某500kV输电线路故障后行波故障定位装置记录的故障数据进行了实例验证;仿真结果和实例验证结果都表明,利用数学形态学梯度技术不仅能够对这些传统方法难于准确定位的故障类型精确定位,而且算法简单,耗时较小,易于硬件实现,对高压输电线路精确故障定位装置的研制提供了理论和技术依据。     

基于数学形态学暂态特征提取的高压直流输电线路精确故障定位

在介绍数学形态学基本原理的基础上,给出了利用数学形态学梯度技术提取暂态行波信号突变特征,反映信号突变时刻的故障定位新方法。仿真结果表明该方法对于近距离故障,高阻接地故障等传统方法难于准确定位的故障类型都具有很好的定位效果。本文详细分析和比较了数学形态学变换和小波变换对突变信号的检测性能,分析和仿真结果都表明,数学形态学梯度技术对突变信号具有很强检测能力,相比于小波变换等积分变换来说,数学形态学对噪声不太敏感,变换结果更易于分辨,且算法简单,耗时较小,易于硬件实现。     

数学形态学在高压输电线路故障定位中的应用

输电线路发生故障后,采集到的信号往往带有各种噪声,有效滤除噪声对行波的干扰,提取有用的行波信号,是实现行波故障定位的关键。在比较了小波变换和数学形态学对白噪声和脉冲噪声滤除效果的基础上,结合小波变换和数学形态学各自的优点,先采用数学形态学滤除行波信号中的随机噪声和脉冲噪声,然后对故障行波电流信号进行相模变换,通过小波分解提取出故障分量发生奇异性的时间点,并采用双端测距法更准确地定位故障点。实例分析表明该方法有很高的测距精度。     

基于数学形态学的高压直流输电线路无通道保护研究

高压直流输电线路的行波保护，分有通道保护和无通道保护2种方式。现有输电线路行波故障测距的共同缺点是：无论单端法还是双端法都会由于故障发生时行波波速的不确定，给故障定位造成误差。新型的基于单端行波故障澳4距的无通道保护方案，利用数学形态学检测故障波形，准确确定暂态初始行波、故障点反射波、对端母线反射波到达保护装置端的时间，能实现故障准确判别和故障定位。     

基于数学形态学的输电线路单端行波故障测距研究

提出了一种用于单端行波故障测距的多分辨相关函数算法和用于处理实际行波的形态滤波结构元素选择方案。该相关算法采用多时窗处理方式,着力解决宽时窗下相关算法容易出现极值点偏移问题。针对实际故障线路中行波相关法容易受行波波形畸变影响的问题,利用数学形态学设计了前置滤波器,该滤波器较好地抑制了行波波形的畸变,同时保持了行波的主要特征。在有效滤波的基础上采用具有多分辨能力的行波相关法,实现了单端行波故障测距可靠性和准确性的统一。通过对输电线路实测故障数据的处理,证明该方案能同时保证测距可靠性和准确性,具有很高的实用     

数学形态学用于高压直流输电线路行波保护的探讨

首先分析了高压直流输电线路行波传播特点及行波保护中的两个关键问题即行波滤波和波头捕获,继而详细介绍了数学形态学滤波技术和形态学梯度技术,并把它们成功地应用于直流输电线路暂态行波滤波和故障行波波头的捕获.仿真结果表明,形态滤波技术对于行波信号中的白噪声尤其是对于正负相间的脉冲噪声有很好的滤波能力;经形态学梯度变换后的暂态故障行波中的突变分量易于检测,这种基于数学形态学的行波保护方法在高压直流线路行波保护中具有良好的应用前景.     

基于形态学的高压直流输电线路的行波去噪

为提高直流线路行波保护的可靠性必须准确捕获行波波头并保证采样精度,为此,首先分析了高压直流输电线路行波中噪声的主要成分,继而在系统地介绍数学形态学基本理论的基础上,提出了一种全新的基于数学形态学的多尺度滤波算法。这种算法通过调节结构元素的长度,对信号进行连续的形态变换,很好地保留了原信号的主要特征。仿真结果表明,该算法对直流线路行波的各种噪声都具有很好的滤波效果,且计算速度快,易于硬件实现,具有很好的实用价值。     

串补线路的数学形态学行波测距法研究

因存在串联电容及其并联保护元件MOV,带串联电容补偿装置的输电线路的高度非线性特性对故障测距和继电保护产生了较大影响,使常规的故障测距和距离保护算法均已不再适用。为此,讨论了串联电容补偿对输电线路行波法测距的影响,并提出了一种基于数学形态学梯度技术的串补线路行波法故障测距新算法,该算法不受MOV非线性特性的影响。相对于小波变换等积分运算来说,形态学对突变信号检测能力强,对噪声不敏感,算法简单,耗时较小,易于硬件实现。ATP仿真结果表明,该算法具有很好的准确性和鲁棒性。     

新型直流输电行波电流极性比较式方向保护

为克服现有直流输电线路行波保护原理上存在的缺陷,基于现有行波保护方案的分析和仿真,改进了电流极性比较式方向保护方案。该方案引入了数学形态学梯度技术以提高方向保护的动作性能和准确反映暂态行波信号的突变时刻;且集故障定位与保护于一体。6个具有代表性算例的仿真比较表明,该方案能可靠区分直流输电线路区内、外的各种故障,对近距离故障、高阻接地故障等传统方法中难于准确定位的故障类型给出较准确的结果。     

高压直流输电线路行波保护的发展与展望

相对比于交流输电系统,高压直流输电系统以其独特的优越性在我国及全世界范围内都得到了较快的发展和应用。但随着该系统的大量投入运行与快速发展,许多亟待解决的问题也在实际工程应用中凸显。高压直流输电系统的输电线路较长,增加了线路出现故障的几率,从而降低了电网运行的安全性和可靠性。因此提高直流输电线路运行的安全性与可靠性对于整个电网的安全稳定运行有着十分重要的意义。本文通过将现有行波保护方法的优缺点进行比较,结合实际工程应用中存在的问题,提出一种新的基于HHT的行波保护判据方法,为进一步研究HVDC线路行波保护提供了理论依据。     

基于数学形态学原理的行波波头提取算法在铁路电力贯通线测距中的适应性分析

对3种基于数学形态学原理的行波波头提取算法——数学形态学梯度算法、形态学–小波综合滤波算法和形态学非抽样小波分解算法进行了研究,针对一条实际的10 kV架空线–电缆混合铁路电力贯通线路进行了故障测距仿真试验,对比分析了3种算法在不同故障类型、不同故障距离、不同过渡电阻以及不同噪声水平工况下的适应性。结果表明,数学形态学梯度算法运算速度快,适用于低噪工况;形态学–小波综合滤波算法测距精度高,适用于噪声不大的工况;形态学非抽样小波分解算法噪声耐受性高,适用于有较强噪声干扰的环境。基于此,提出了形态学综合测距方案,该方案可获得比单一方法更为快速准确的结果,为后续系统装置的研制提供了依据。     

小步长采样的新型直流输电线路行波保护

为解决目前直流线路保护速动性和灵敏性难以同时满足的问题,提出了一种基于小步长采样的新型直流线路保护方案。新型保护以主流的行波保护理念为基础,保证了保护的速动性和实用性,通过使用小步长采样提高了保护的灵敏性。新型行波保护方案以电压变化率判据作为主判据,用于快速、灵敏的故障检测;以电压比判据和电压差判据作为辅助判据,用于保证在雷击线路和极间耦合情况下保护不发生误动作。在PSCAD/EMTDC环境下对新型波保护进行了仿真测试与分析,相关结果表明新型保护同时具有良好的速动性和灵敏性,并且具有较强的抗干扰能力。     

考虑信号展宽的西门子行波保护适应性分析

行波保护是高压直流输电线路保护体系中的重要部分。为分析现有工程中西门子行波保护可靠性不足的原因,基于实际工程所采用的行波保护逻辑,搭建了考虑信号展宽的西门子行波保护模型。在此基础上分析了在不同类型的区内外接地故障下西门子行波保护的适应性,并对适应性不足的原因进行了分析。分析结果表明,信号展宽一定程度上提高了西门子行波保护的可靠性,但保护判据中的电压变化量判据较大地影响了其对于区内高阻故障和区外低阻故障的选择性。     

基于小波变换的HVDC线路行波距离保护

对高压直流(HVDC)线路故障特性进行了具体分析,研究了行波在直流线路中传播的特殊性,详细介绍了行波测距式距离保护的原理及应用于直流线路的优势,并对直流线路行波保护提出了具体的要求。利用小波变换对行波保护的动作性能进行了深入分析,提出了具体保护判据。EMTDC仿真结果证明了分析结果的正确性和解决方法的可行性。     

双极高压直流输电线路行波差动保护原理及方案

针对现时保护方案的不足,提出了双极高压直流输电系统直流线路行波差动保护原理和方案。该方案利用直流线路两端反行波的1模分量构造行波差动保护判据,其中行波差动量和制动量分别利用线路整流侧反行波和逆变侧传播来的反行波间的差量及二者之和构成,并利用整流侧电流的零模分量来判断双极运行时的故障线路。仿真结果表明,所提出的保护判据具有更高的灵敏度、可靠性和安全性,最大抗过渡电阻能力提高到500？,并且在各种故障情况下都能够正确动作。