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。     

改进的自适应广义形态滤波器设计

提出一种改进的自适应广义形态滤波器。针对电力数据采集信号中可能存在的各种噪声情况,通过数字仿真,研究结构元素幅值和长度变化对改进的自适应广义形态滤波器滤波性能的影响。仿真结果表明,改进的自适应广义形态滤波器可以有效抑制电力系统采样信号中的各种噪声,滤波效果好。     

基于长度可变结构元素数学形态学的谐波检测算法研究

传统数学形态学滤波算法中,当结构元素过长时,会对滤波算法的延时性以及硬件成本等方面造成不良影响。针对此种局限性,提出了一种结构元素变长度的数学形态学滤波算法,即通过对腐蚀和膨胀运算加入比例系数进行改进,以改进后所形成的腐蚀和膨胀新运算法则构建均值组合滤波器,使改进后的数学形态滤波器能够在保证精度的同时,大幅度降低滤波器对结构元素长度的需求。最后,将改进后的形态滤波器应用到以瞬时无功功率理论为基础的谐波检测算法中,仿真结果表明改进后的算法具有存储量需求低和快速响应的性能。     

基于数学形态学的数字滤波器设计与分析

针对电力信号监测中可能遇到的各种干扰，通过数值仿真详细研究了结构元素的形状、幅值和宽度对形态学数字滤波器性能的影响。分析指出，最优结构元素的选取，与干扰的类型和频率、待处理数据序列的采样率等因素密切相关，一般要根据信号和干扰的具体特征，通过数值仿真预先确定。对于宽带干扰的消去，采用余弦型结构元素时滤波效果较好：对于窄带干扰的消去，矩形结构元素的应用特性较佳。随着信号采样频率的增加，结构元素宽度应按线性递增规律选取，以获得较优的滤波特性。这些研究结果为形态学滤波器在电力信号监测和处理中的应用提供了设计依据。     

动态电压恢复器的形态学-dq变换综合检测算法

针对动态电压恢复器对电压跌落检测实时性的要求,提出了一种dq变换结合形态学滤波器的综合检测算法.通过选取适当的结构元素,结合形态学的基本运算,构造出低通形态滤波器.电压跌落信号经过dq变换和形态滤波器滤波以后,即可实时检测出电压跌落的起止时刻、幅值和相角偏移.仿真分析验证了该方法的正确性,结果表明该算法具有很好的动态特性,适合DVR实时检测的需要.与dq变换结合线性低通滤波检测算法相比,该算法具有实现容易、运算速度快等优点.     

低压配电系统短路故障早期检测的信号滤波方法研究

短路故障已成为电力系统中最常见和危害最大的故障,信号滤波对短路故障早期检测准确性至关重要。针对低压配电系统短路故障特征信号及其技术实现的快速性要求,研究数学形态学、小波去噪、均值滤波、中值滤波的四种实时且易于硬件实现的滤波方法应用。以低压配电系统典型的空调负荷叠加投切备用电源UPS实际噪声信号为例,分析对比上述四种滤波方法,得出广义数学形态法不能滤除白噪声,能滤除部分脉冲噪声,但是对于脉冲宽度比结构元素宽度大的噪声不能滤除,改进的广义形态滤波器对于滤除脉冲噪声的效果较好,可以滤除比结构元素宽度大的脉冲噪声;dbN小波基函数对脉冲噪声几乎无滤波作用,中值滤波能滤除大部分噪声,平均值滤波抑制噪声良好。     

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。     

形态学滤波在变压器局部放电除噪技术中的应用

针对变压器局部放电在线检测中的干扰,采用数学形态学滤波理论,选取适当的结构元素,建立广义形态学滤波器,滤除干扰。     

基于形态滤波和Hilbert变换的电压暂降检测研究

电压暂降已成为电能质量暂态问题中最为突出的一类.针对电压暂降检测中具有的准确性低、实时性较差的缺点,提出了一种基于Hilbert变化与形态滤波相结合的暂降检测方法.研究论述了Hilbert变化用于电压暂降检测的算法基本原理,介绍了数学形态学概念,并由此基础设计了形态学滤波器,同时阐述了滤波器参数的选取方法.仿真论证了该方法在单相接地故障引起的电压暂降中的检测效果,并与单相dq变换法进行了比较.从仿真结果可以看出该方法可以更高效精确地检测到暂降的幅值以及相位.     

并联型有源滤波器主电路关键参数设计

基于瞬时功率理论和空间矢量脉宽调制策略,提出一种并联型有源滤波器主电路关键参数设计方法。运用瞬时功率理论分析有源滤波器在改善电网电能质量过程中的能量流动情况,在此基础上给出直流支撑电容的容量选取原则。分析交流侧接口电感对有源滤波器补偿能力和电流纹波的影响,给出交流电感的选取原则。根据有源滤波器对输出电压矢量的要求,提出了应用空间矢量脉宽调制技术时直流电压的选取原则。最后结合具体算例,对本文提出的设计方法进行仿真实验验证。     

一种实用的串并联混合有源电力滤波器

设计了一种实用的串并联混合有源电力滤波器，分析了其结构、工作原理和滤波性能。在该滤波器中，串联在系统和谐波负载之间的零磁通变流器可自动对基波呈低阻抗、对谐波呈高阻抗，从而实时检测出剩余谐波电流流过变流器时产生的谐波电压降、实现滤波；逆变器可产生一个与检测到的谐波电压成正比的电压。通过将耦合变压器与无源电力滤波器串联后并入电网，减少了流入系统的谐波电流。实验结果验证了该滤波器设计原理的正确性，表明其能有效降低滤波器有源部分的容量，具有良好的滤波性能。     

提高清远地调状态估计软件运行率的措施

根据状态估计的原理,结合清远地区电力调度中心(以下简称"地调")的实际情况,分析了影响状态估计运行率指标的主要因素,并采取了有针对性的改进措施,提高了清远地调状态估计软件的运行率指标,为实现PAS系统的实用化功能创造了条件.     

牵引变电所无功谐波综合补偿方案研究

针对牵引供电系统的特点,提出了一种利用混合补偿器进行牵引变电所无功和谐波综合补偿的新方案.混合补偿器由有源滤波器、无源滤波器及一种新型的可调无功补偿装置构成,其特点是有固定的滤波通道且初期投资较少.分析了该可调无功补偿装置的工作原理,讨论了谐波及无功电流检测方法与混合补偿器的控制策略.以某实际的牵引变电所为对象,利用MATLAB提供的Simulink仿真平台建立了仿真模型,仿真结果表明所提出的综合补偿方案有良好的无功、谐波补偿效果.     

采用一种新控制方法的并联有源电力滤波器

介绍了10kVA三相四线制并联有源电力滤波(Shunt Active Power Filter,简称SAPF)的研制、系统构成和工作原理,以及采用负载基波电流作为参考电流的新型控制模式.设计了基于DSP和CPLD的控制电路,最后给出了实验结果.实验证明,该系统能有效补偿非线性负载产生的谐波,不仅补偿精度高,而且动态性能优良.     

小波去噪在动态负荷建模实测信号中的应用

动态负荷模型及其参数辨识是影响电力系统稳定性分析的重要因素。针对具体电网节点,采用实测数据进行模型参数辨识可以得到适用的负荷模型,本文重点对实测信号的去噪处理环节进行研究。采用均值滤波、中值滤波和小波去噪三种方法对用于动态负荷建模的实际测量电力信号进行去噪处理,通过对去噪信号波形的定性分析和对去噪信号与仿真结果信号的定量比较,表明小波去噪方法即能对测量信号具有平滑作用,又能跟随信号的突变,而且对于动态负荷模型曲线有很好的逼近特性,在动态负荷建模的实际测量信号去噪中具有潜在的应用价值。     

谐振式混合C型有源滤波器设计与研究

电网中除了特征谐波外,还存在大量非特征谐波,普通的无源滤波器不能将其滤除,以致引起谐振而烧毁滤波器。针对这一问题,提出了一种谐振式混合C型有源滤波器结构,并对该新型有源滤波器的无源和有源参数进行了研究设计,得到了混合有源滤波器的设计方法。分析了其工作原理,提出了同时检测负载和电网谐波电流的复合控制方法。仿真和实验研究表明,与单调谐混合有源滤波器相比,以该方法设计的混合有源滤波器滤波效果优异,工程应用前景看好。