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。     

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.     

基于数学形态学的电能质量扰动检测和定位

数学形态学因其在保留信号突变点信息方面有很好的效果,因此常用于短时电能质量扰动的检测和定位,但基于数学形态学的部分方法仍存在对某些过零点扰动检测失效的缺点,文章分析了3种基于数学形态学的扰动检测和定位方法,即基于1阶求导和形态梯度的方法、基于形态梯度和软阈值处理的方法、基于dq分解和高帽变换的方法,通过仿真比较了3种方法在分析电压暂降、电压暂升、电磁暂态振荡等信号方面的适应性,结果发现基于dq分解和高帽变换的方法在检测过零点扰动时具有很好的效果,因此选取这种方法对实测扰动数据进行了检测和定位分析。结果表明,基于dq分解和高帽变换的方法能正确检测与定位出任一时刻发生的扰动,具有较好的适应性与可行性。     

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。     

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。     

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。     

数学形态学算子在电力系统突变信号检测中应用

数学形态学是一种非线性图象(信号)处理和分析工具,对信号特征的提取完全在时域中进行,信号的相位移和幅值特征不会变化。详细介绍了一维情况下灰度形态变换、形态学算子构造的滤波器和提取暂态突变特征等。应用电力系统暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,仿真结果表明,在选择合适结构元素的条件下,数学形态算子有很好的滤波功能,对突变信号的检测具有速度快、时延小、易于分辨等特点。     

基于数学形态学的单相接地故障信号的特征提取

小电流接地电网单相接地故障发生几率很高,选出故障线路的关键是故障信号的特征提取,本文应用数学形态学的形态变换和形态学梯度方法来提取故障信号的特征分量,首先对形态变换和形态学梯度的进行了分析,然后通过对实际采集到的故障数据进行故障特征提取,并对比用小波变换对故障数据进行的特征提取。分析表明数学形态学在信号处理方面具有很好的应用性和计算量小的优势。     

基于数学形态学的直流接地极线路单端行波故障测距

针对直流接地极线路故障暂态行波的传播特点,提出了一种基于数学形态学的单端行波故障测距算法。该算法采用具有滤波功能的形态学梯度变换来处理行波浪涌,在有效滤波的基础上,利用数学形态学梯度变换分离正、反向行波浪涌,不但能取得暂态行波信号突变点的时刻,还具有一定的抗干扰性,而且不存在时间窗长度的问题,有效提高了测距的精度和可靠性。通过PSCAD和Matlab证明了该算法的可行性,有利于提高直流接地极线路单端行波故障测距的可靠性和准确性。     

基于形态小波的输电线路故障电流行波消噪研究

高压输电线路故障产生的电流行波信号含有大量的噪声信号,在行波保护和行波故障测距中需要对其进行预处理,去除噪声并提取真实信号。利用小波变换能敏感地检测到奇异点和形态学滤波器能有效地滤除脉冲噪声且能保留原信号的全局和局部特征的优点,提出了一种基于形态小波的输电线路行波信号消噪新算法。MATLAB仿真结果表明形态小波在滤除脉冲干扰和白噪声方面具有良好的消噪能力。     

电缆故障测距系统的设计

分析了电缆故障测距中普遍存在的反射波波头难以准确识别的问题,引入了数学形态学和小波分析理论,对行波测距方法进行了改进,将数学形态学和小波分析结合起来滤除行波信号中的噪声,从而找出行波到达的准确时刻.在此基础上设计出电力电缆故障测距系统,并对1条300 m长的交联聚乙烯电缆进行了故障测距实验,实验结果表明该系统可以有效地...     

基于行波瞬时振幅的高压直流输电线路故障测距方法研究

在研究高压直流输电线路行波到达时刻与行波特定瞬时振幅关系的基础上,分析瞬时振幅影响行波测距的机理,提出一种基于瞬时振幅的三端行波故障测距方法。利用希尔伯特黄变换形成故障暂态信号的瞬时振幅一阶微分图,根据瞬时振幅一阶微分图确定行波到达时刻与该时刻特定的瞬时振幅,形成高压直流输电线路故障测距算法。Simulink仿真实验结果表明,该方法与小波变换或行波瞬时频率的定位方法相比,具有更高的定位精度,几乎不受故障距离、故障类型、故障电阻的影响。     

奇异值分解理论和小波变换结合的行波信号奇异点检测

准确检测故障行波信号的奇异点是行波故障测距的关键。现场故障行波信号通常含有大量噪声,有些情况下单独使用传统的小波变换将不能有效检测到信号的奇异点。为解决强噪声情况下故障行波信号奇异点的检测问题,提出了基于奇异值分解理论和小波变换的故障行波信号奇异点检测方法。通过构造重构的吸引子轨迹矩阵,并由Frobenious范数意义下的最佳逼近矩阵可以得到除噪后的信号序列,对所得信号序列进行奇异性检测得到信号序列奇异点。仿真结果表明,该方法在强噪声情况下可以去除噪声影响,并且保持信号的奇异性,准确检测到信号的奇异点。     

基于三端法的HHT行波故障测距研究

输电线行波故障定位的技术关键在于提高捕捉故障行波波头信号到达时间的精确度以及行波波速度的确定。小波变换(Wavelet Transform,WT)是目前主要采用的波头识别算法,而希尔伯特-黄变换(HilbertHuang Transform,HHT)作为分析非平稳和非线性信号一种强大的工具值得深入研究,文章提出了基于三端测距法的HHT行波测距方法。采用Simulink建立输电线路仿真模型,通过haar、db4小波和HHT分析对比,结果表明HHT能更有效地提高故障定位精度,且克服了小波变换需要选择小波基函数和分解尺度的缺点。     

Hilbert Huang变换应用于高压输电线路故障测距

为提高故障测距的精度、增强自适应性、提高对于低频信号的分辨,提出使用Hilbert Huang方法进行故障测距。将故障点的行波信号首先进行经验模态分解（EMD）,再对分解得到的IMF1进行Hil-bert Huang变换得到信号瞬时频率图,进而找出频率突变点的时间进行行波波头的识别。在介绍了Hil-bert Huang变换基本概念和原理的基础上,进行仿真算例分析,处理行波参数,得出测距结果并进行误差分析,并与小波变换进行对比。实验表明,本方法有效且精度较高。     

基于改进双端法的输电线路行波故障定位

行波波速的不确定往往给行波故障定位带来较大误差。为了克服行波波速对输电线路故障行波定位的影响,提出了一种利用同一条线路的三个测量点进行故障定位的方法。在双端行波故障定位原理的基础上,构造了一个三测点的定位系统,推导出不受行波波速影响的故障定位新算法。该方法利用小波变换确定故障初始行波到达三个测量点的时间即可实现故障定位,与以往方法相比避免了因行波反射衰减无法测量而导致定位失败。PSCAD仿真结果表明,该方法定位精度高,且简单易行。