形态学滤波器结构元素选取原则研究与分析

形态学滤波器作为一种非线性滤波工具,以其良好的消噪性能越来越多地被运用到电力系统采样数据的处理中.形态学滤波器所选用的结构元素对滤波效果有着重要的影响,但目前结构元素的选取还没有针对具体应用背景的选取原则.针对电力系统中的常见噪声,通过数值仿真,对几种常用结构元素的滤波效果及计算速度进行了详细的分析研究,进而给出了结构元素类型的一般选取原则.同时提出了关于结构元素宽度及幅值选取的一些规律,为形态学滤波器的设计提供了参考依据.     

形态学滤波器结构元素选取原则研究与分析

形态学滤波器作为一种非线性滤波工具,以其良好的消噪性能越来越多地被运用到电力系统采样数据的处理中。形态学滤波器所选用的结构元素对滤波效果有着重要的影响,但目前结构元素的选取还没有针对具体应用背景的选取原则。针对电力系统中的常见噪声,通过数值仿真,对几种常用结构元素的滤波效果及计算速度进行了详细的分析研究,进而给出了结构元素类型的一般选取原则。同时提出了关于结构元素宽度及幅值选取的一些规律,为形态学滤波器的设计提供了参考依据。     

基于多级广义自适应形态学滤波的电力信号消噪

针对传统数学形态学滤波器存在的统计偏移现象和对结构元素选取的局限,提出了一种多级结构元素的改进方法,并采用变步长的方法构建了一种多级广义自适应形态学滤波器,在提高滤波精度的同时,降低了对结构元素选取的限制,并且该滤波器的使用更加灵活。最后,将该滤波器应用到含有多种噪声叠加的电力信号消噪中,通过算例仿真,验证了提出的多级广义自适应形态学滤波器相比于传统的数学形态学滤波器,在电力信号消噪中具有更好地滤波效果。     

基于数学形态学的绝缘子在线监测

为提高染污绝缘子污秽程度预测的准确性,引入了数学形态学对绝缘子泄漏电流信号进行降噪处理。通过选用不同形状的形态学结构元素进行仿真实验,确定了半圆形和线形结构元素更适宜于对绝缘子泄漏电流信号进行噪声抑制。构建了广义多结构元素串行复合形态滤波器。用该滤波器对模拟泄漏电流信号和人工污秽实验室中的泄漏电流信号进行滤波处理。结果表明:该滤波器可滤除多种噪声干扰,在实际工程中易实现。应用该理论设计的基于MSP430单片机的绝缘子泄漏电流在线监测系统,可进一步提高对绝缘子污秽程度的预测效果。     

基于噪声相关特性的数学形态学消噪原理研究

结合电力信号采集中噪声的相关性理论和数学形态学基本原理,通过数值仿真详细研究了自相关噪声和随机白噪声干扰下,数学形态学滤波中关于结构元素如何选取的问题。分析指出,针对自相关噪声,结构元素的选择与噪声的周期性,最大峰值及采样率等因素密切相关。类似高频正弦噪声,通过选择合适尺度的正余弦形或三角形结构元素进行形态滤波均能取得良好的滤波效果。而对于随机白噪声而言,由于不具有自相关特性,因此并不存在类似相关噪声下的结构元素选取规律,多数情况需要通过预先的仿真或根据经验来合理选择结构元素。     

基于复合结构元素的新型自适应形态滤波器设计

针对电力系统信号采集中常见的噪声干扰问题,提出一种使用复合结构元素的自适应形态学滤波器。这种滤波器融合两种及以上结构元素作为复合结构元素,统计分析输入信号与拟输出滤波信号之间的滤波误差,寻找复合结构元素的整体最优尺度,从而优化滤波效果。根据滤波误差极大值原理,调整组成复合结构元素的两种元素的参数占比,进一步优化,可得最优滤波使用的复合结构元素。仿真实验对包含随机白噪声的电力信号进行自适应滤波,结果表明,在面向随机噪声时,所提出的自适应滤波器能够准确寻求到最优结构元素,滤波性能优于使用单一结构元素的传统形态滤波器,具有良好的应用前景。     

基于小波分解的自适应滤波算法在抑制局部放电窄带周期干扰中的应用

在局部放电在线监测中，由于窄带周期干扰的频率范围很宽，自适应滤波器的参数设置比较困难，有时甚至会导致算法不稳定。为此，文中提出了一种基于小波分解的自适应滤波算法，以用于抑制窄带周期干扰：利用小波的分频特性先将信号分解到不同的频段上，然后对各频段的信号施以自适应滤波，由于信号被分解到不同的频段，各频段内的窄带干扰频率相差有限，所以，可以根据各频段信号的特性采用最佳的滤波参数，以达到较好的滤波性能。计算机仿真分析和现场数据处理表明，该算法比普通自适应滤波算法有更好的抗干扰性能和稳定性。     

基于经验模态分解的自适应滤波算法在局部放电窄带干扰抑制中的应用

自适应滤波算法是当前抑制窄带干扰的有效方法。对于单频率的窄带干扰,设置自适应滤波器的参数比较容易,但是对于局放监测中多个频率且频率范围很宽的窄带干扰,设置自适应滤波的参数就会变得很困难。根据经验模态分解EMD(Emp iricalMode Decomposition)的分频特性,将EMD引入自适应滤波算法,提出了一种基于EMD的自适应滤波算法。局放信号中多个频率的窄带干扰经EMD分解之后,会分解到不同的模态函数中,从而将多频率的窄带干扰转化成了多个单频率的窄带干扰,在此基础之上对固有模态函数进行自适应滤波,可以较容易地解决自适应滤波器参数设置的问题,并能获得比普通自适应滤波更好的效果。仿真及实际数据的处理验证了该算法的有效性。     

抑制局部放电在线监测中周期性干扰的级联式IIR陷波滤波器的研究

在分析用IIR陷波滤波器来抑制局部放电在线监测中周期性干扰的基础上 ,提出和论述了级联式IIR陷波滤波器基本原理及简明设计方法。模拟仿真和现场实验证明这种滤波器能有效的抑制局部放电在线监测系统中的周期性干扰。对于采样频率低的窄带系统 ,采用该滤波方法能在滤波同时 ,得到一个周波里的放电波形。     

快速傅里叶变换和广义形态滤波器在抑制局部放电窄带干扰中的应用

根据局部放电信号和窄带干扰的差异，提出了一种基于快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)和广义形态滤波器抑制窄带干扰的新方法。首先利用FFT得到窄带干扰的离散谱线，再利用基于数学形态学原理构造的广义形态滤波器将局部放电信号中的干扰滤除，最后进行傅里叶逆变换和小阈值处理以提取局部放电信号。仿真和实测数据的处理结果表明，该方法通过选取合理的结构元素可在滤除干扰的同时保留局部放电信号特征，较好地解决了局部放电信号中窄带干扰滤除的难题。     

电力录波数据中浪涌干扰的识别及滤除

针对电力录波中可能遇到的浪涌干扰,通过采用改进的程序判断法对相邻采样数据之间斜率的分析来判断浪涌的发生,并截取干扰段数据,采用形态学滤波算法,选取合适的结构元素,达到有效滤除干扰的目的。     

基于进化硬件的自适应形态滤波器设计

针对电力信号监测中可能遇到的各种干扰，提出了一种基于进化硬件的自适应电力系统形态滤波器的设计方法。不仅滤波算法可自适应调节，而且结构元素形状和尺寸也可自动调整。以遗传算法作为优化工具，在Xilinx XCV2000-E 现场可编程门阵列上对滤波器结构和参数进行在线优化。对典型噪声的在线滤波结果表明，该滤波器能够根据噪声的不同自适应调整结构和参数，因而鲁棒性好，适用范围广，滤波性能比均值滤波器和中值滤波器更好，且该滤波器是采用硬件实时实现的，便于在嵌入式系统中应用。     

基于改进多目标粒子群的HVDC交流滤波器优化设计

高压直流输电（HVDC）系统中的换流器在运行中会生成大量谐波电流,为减小其对交流系统的不利影响以及保证直流输电线路电能的有效传输,必须在换流母线上装设交流滤波器。针对现有HVDC系统交流滤波器设计方法的局限,建立了以滤波器投资成本和交流母线电压总谐波畸变率为目标、以电话谐波波形系数为约束的交流滤波器优化数学模型,并提出改进多目标粒子群算法（MOPSO）实现交流滤波器多目标优化设计,该算法使用自适应网格的二级存储库,且添加了约束处理机制和一种特殊的变异算子来提高算法的搜索能力;采用模糊决策方法对多目标优化设计最优解进行选取。建立了±500 kV HVDC系统仿真模型,仿真表明,多目标优化设计的交流滤波器既可有效滤除换流器谐波又可节约成本,达到了滤波性能与投资成本之间的最佳平衡。     

An advanced method for eliminating impacts from frequency deviations in power system signal processing

Frequency deviation is a common problem for power system signal processing. Many power system measurements are carried out in a fixed sampling rate assuming the system operates in its nominal frequency (50 or 60 Hz). However, the actual frequency may deviate from the normal value from time to time due to various reasons such as disturbances and subsequent system transients. Measurement of signals based on a fixed sampling rate may introduce errors under such situations. In order to achieve high precision signal measurement appropriate algorithms need to be employed to reduce the impact from frequency deviation in the power system data acquisition process. This paper proposes an advanced algorithm to enhance Fourier transform for power system signal processing. The algorithm is able to effectively correct frequency deviation under fixed sampling rate. Accurate measurement of power system signals is essential for the secure and reliable operation of power systems. The algorithm is readily applicable to such occasions where signal processing is affected by frequency deviation. Both mathematical proof and numerical simulation are given in this paper to illustrate robustness and effectiveness of the proposed algorithm.     

压缩机电机的预应力模态分析

模态分析是研究电机振动噪声问题不可或缺的一环,以一台额定功率为1.98 kW的压缩机用永磁电机为例,分析了热应力和过盈应力对电机结构径向各阶模态固有频率的影响。首先分析了绕组以及建模对电机结构模态分析的影响;然后从理论上解析了电机过盈配合量的选取范围,通过热-结构耦合的有限元仿真对压缩机电机温升最高工况时铁心与机壳的热变形大小进行了分析,结合过盈量的选择范围从振动噪声抑制角度选取最佳过盈配合量;最后建立了压缩机预应力模态仿真模型,分析了热应力和过盈应力对压缩机模态固有频率的影响。考虑热应力和过盈应力效应,能够有效地精确计算整机模态,提高空调压缩机NVH性能评估的准确性。     

电能质量监测装置校验信号实现新方法

提出基于相似度原理异构等效的电能质量监测装置校验信号实现的新方法,通过将监测装置采样信号序列与标准源输出信号序列进行时序平移相似度计算,分析校验信号同步方法和构成;研究异构校验信号输出实现,给出监测装置整点采样和随机采样时异构校验信号输出实现方法。开发了电能质量监测装置校验信号实现软件系统,对监测装置精度进行校准验证,校验结果表明运用此方法能彻底解决标准源输出信号序列与监测装置采样序列无法同步、相邻校准信号之间存在相互干扰等问题,有效的提高了对装置精度检验的准确度和可靠性,对提高电网和用户电能质量监测水平,以及电能质量监测装置技术提升和产业发展起到了积极的促进作用。     

具有天线扫描特性的雷达信号算法设计与实现

在暗室中,搭建雷达导引头抗干扰性能测试所需的复杂电磁环境具有一定难度,其中目标雷达发射信号的产生尤其困难;对此提出了一种具有天线扫描特性的雷达发射信号产生算法。首先,分析了雷达天线方向图类型和天线扫描方式,并建立了对应数学模型;其次,将建立的数学模型与雷达方程结合,提出了雷达发射信号功率计算法;最后,以该算法为基础开发雷达信号模拟软件,并借助于矢量信号发生器生成具有天线扫描特性的雷达发射信号。测试结果表明,该算法产生的雷达信号具有天线扫描的特性,为暗室环境下导引头抗干扰性能的测试提供了信号保障。