级联形态梯度变换及其在继电保护中的应用

介绍了现在应用已较成熟的灰值腐蚀和灰值膨胀运算,由此引出多分辨形态学梯度变换(MMG)的定义;进而在其基础上提出了一种新型的级联多分辨形态梯度变换(SMMG)的概念,SMMG具有很强的奇异信号检测和波形识别能力,作为一种特征提取工具,SMMG能感受并增强信号波形上的微小变化、反映突变的大小。和其它形态学算子一样,它具有SMMG具有表达直观、滤波器设计简单、数据窗短、计算速度快以及变换结果易于识别、对硬件没有过高的要求等优点,因此在继电保护的信号处理中具有良好的应用潜力和实用价值,在现有的微机保护装置中可以直接采用。文中最后给出了其在电力系统继电保护中应用的2个实例,EMTP仿真研究表明:文中提出的相继速动判据具有更高的灵敏度;所提出的基于SMMG的微机线路保护的选相元件能在8ms内正确地识别几乎所有故障情况的故障相别。由SMMG构成的保护元件灵敏度很高,在电力系统高速及超高速保护方面有良好的应用前景及较大的实用价值。

基于数学形态学的电力系统振荡中故障识别和改进的选相方法

为了使振荡闭锁装置能在振荡中再故障时开放保护,就必须能区分振荡与故障,且故障相的单相阻抗继电器在振荡时也应能正确测量阻抗。但如何在振荡中快速正确地选出一个故障相进行阻抗测量是距离保护能否有选择性地切除振荡中故障的关键问题。在动模实验中发现:对于振荡中发生的故障,在一定情况下序分量选相元件会误选相。文中利用级联多分辨形态梯度变换(SMMG)提出了一种电力系统振荡中的故障检测和改进的故障选相方案:先利用一个SMMG滤波器对相电流进行处理,构成一个自适应的振荡中故障起动元件;检测到故障或扰动后,对接地故障,如果由现有的序分量选相方法判断出其为落在包含单相和相间2种故障类型的区域,则可利用故障后3个模电流分量的SMMG系数局部模极大值确定其故障相别。用EMTP在一个系统模型上进行了大量的仿真研究,其结果验证了该方案的有效性和易用性,该方法判别灵敏,结果可靠,所提出的算法易于实现,在现有的微机保护装置中可以直接采用。

基于小波-形态学的串补线路超高速保护新方法

提出了一种串补输电线路的超高速保护新方法,利用小波作为前置滤波单元,有效检测出高频突变量的同时较好地抑制了信号中的稳态分量,数学形态学中的多分辨形态梯度可用来进行边沿检测,突出波形的暂态特征。作者将二者有机结合提取暂态信号中多个频段的谱能量,实现了区内外故障的识别。ATP仿真结果表明该方法对超高压输电线路中不同位置的各种故障均有较好的适应性,该算法的计算量较多尺度小波变换的计算量小,有利于工程实现。

数学形态学在串联型故障电弧诊断中的应用

故障电弧是导致设备或线路电气火灾故障的原因之一。为了实现对配电系统中串联型故障电弧的快速诊断,文中提出了一种基于数学形态学的串联型故障电弧诊断方法。该方法利用数学形态学的开闭运算,有效地滤除电流信号中的噪声干扰,并通过多分辨率形态梯度(MMG)运算提取串联型故障电弧发生前后电流波形的突变特征,进而获取正常工作情况下和故障电弧发生时线路电流波形的形态梯度值。通过比较故障发生前后线路电流波形形态梯度值的大小,可以准确地判断出线路是否发生了电弧故障。该串联故障电弧诊断方法具有逻辑运算简单,计算量小且易于实现的特点。

基于形态学梯度和参数识别的含串补供电牵引网故障测距

电气化铁道供电牵引网区间增加串联电容补偿装置,当线路发生故障时,短路电抗与故障距离对应关系遭到了破坏。通过对该种类型牵引网馈线故障模型和短路特性的研究,对比了短路故障引起电压变化的基于几种形态学梯度的检测方法,提出了一种基于二阶形态学梯度检测电容放电间隙短路的方法。根据某区间含串联电容补偿装置的电气化铁路牵引网的情况,对不同的电容电压相角和不同过渡电阻条件下的ATP仿真以及Matlab程序分析结果验证,基于二阶形态学梯度的方法能正确识别电容放电间隙短路。结合该识别方法和已有文献所述的电容参数识别的判别故障点在区间电容前或电容后的方法,最后根据傅里叶算法计算的短路电抗值,实现基于电抗法的查表测距。