浅谈形态滤波技术在继电保护中的应用

浅谈形态滤波技术在继电保护中的应用摘要：数学形态学的数学基础和所用语言是集合论，因此，它具有完备的数学基础，这为形态学用于图像分析和处理、形态滤波器的特性分析和系统设计奠定了坚实的基础。本文旨是先探讨了继电保护与数学形态学的基本概念，接着探讨了形态滤波技术在继电保护中的应用。关键词：继电保护；数学形态学；形态滤波技术；应用一．继电保护与数学形态学的基本概念1.继电保护的基本概念继电保护的英文名是relayprotection，继电保护是指对电力系统中发生的故障或异常情况进行检查，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施，也指对运行中电力系统的设备和线路，在一定范围内经常监测有无发生异常或事故情况，并能发出跳闸命令或信号的自动装置。继电保护是在当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或者发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。2.数学形态学的基本概念数学形态学的英文名是MathematicalMorphology，数学形态学的数学基础和所用语言是集合论，因此它是具有完备的数学基础，这为形态学用于图像分析和处理、形态滤波器的特性分析和系统设计奠定了坚实的基础。数学形态学的应用可以简化图像数据，保持它们基本的形状特性，并除去不相干的结构。数学形态学的算法具有天然的并行实现的结构，实现了形态学分析和处理算法的并行，大大提高了图像分析和处理的速度。数学形态学是由一组形态学的代数运算子组成的，它的基本运算有四个分别是：腐蚀（或侵蚀）、闭合、膨胀（或扩张）、开启，它们在二值图像和灰度图像中各有各的特点。基于这些基本运算还可推导和组合成各种数学形态学实用算法，用它们可以进行图像形状和结构的分析及处理，包括了图像分割、边界检测、图像增强、特征抽取、图像滤波、恢复等等。数学形态学方法利用一个称作结构元素的“探针”收集图像的信息，当探针在图像中不断移动时，便可以考察图像各个部分之间的相互关系，从而了解图像的结构特征。二．形态滤波技术在继电保护中的应用数学形态学的基本思想，以及方法都适用于各种有关图像处理的工作，尤其是电力系统中继电保护的应用，只有将形态滤波技术有效的、合理的应用在电力系统的继电保护中的应用，将图像分割、腐蚀、图像编码压缩、开运算的骨架抽取、图像重建、颗粒分析等有效的运用在电力系统的继电保护中，从而可以帮助继电保护分析故障问题，并且解决故障问题。形态滤波技术在继电保护中的应用可以从以下两点进行分析：1.形态滤波技术在继电保护中的应用有多分辨形态梯度在暂态保护中的应用形态滤波技术中多分辨形态梯度在继电保护的暂态保护中的应用，可以有效的帮助继电保护中暂态超高速保护的快速、可靠的目标的实现。由于，继电保护中电弧出现高频分量的现象，或者继电保护中行波出现故障等，此时，继电保护中的暂态信号分量会出现异常不断的以近约光速的速度往信号基波分量上叠加，同时在母线和故障点上会出现发射和透射的现象，从而导致了继电保护工作不能有效的执行。因此，如果在继电保护中暂态保护合理的运用形态滤波技术中的多分辨形态梯度技术，可以有效的改变扁平结构元素，当继电保护的暂态波出现故障的时候，形态滤波技术中的多分辨形态梯度技术可以有效的、及时的计算出出现故障的暂态波的到达时间，同时还可以及时的将暂态波的极性表现出来，此时，工作人员就可以根据多分辨形态梯度技术所表现出来的内容，及时的、有效的找到出现故障的暂态波的反射是来自哪个地方，从而及时的给予解决，保证工作流程的进度。2.形态滤波技术在继电保护中的应用有形态滤波技术中的形态学信号分解在继电保护中励磁涌流中的应用形态滤波技术中的形态学信号分解在继电保护中励磁涌流中的应用并不是把继电保护中励磁涌流的信号一一的分解，而是要通过应用有效的、及时的分解出被滤波后的信号。由于，继电保护中励磁涌流的输入电流信号是属于正负交变的波形，因此，在进行形态分解时，先将励磁涌流的正输入电流信号运用形态滤波技术中形态信号分解技术进行分解，接着再将励磁涌流的负输入电流信号也是运用形态滤波技术中形态信号技术进行对其分解，有效的将噪声、高频的信号分量合理的进行过滤，将等于或者大于锁定间断角宽度的信号分量进行保留，从而得到一个被滤波之后的信号。只有将形态滤波技术中的形态学信号分解有效的、合理的应用在继电保护中励磁涌流的信号分量分解中，才能有效的呈现出继电保护中励磁涌流间断角的性质以及特点。三．总结综上所述，数学形态学的基本思想，以及方法都适用于各种有关图像处理的工作，尤其是电力系统中继电保护的应用，只有将形态滤波技术有效的、合理的应用在电力系统的继电保护中的应用，将图像分割、腐蚀、图像编码压缩、开运算的骨架抽取、图像重建、颗粒分析等有效的运用在电力系统的继电保护中，从而才能有效的解决暂态波、励磁涌流信号分量等故障问题。参考文献：[1]咸友伟，吴晓红，李卫伟.基于数学形态学处理继电保护干扰信号方法的研究[J].电力科学与工程，2007，23，(3).[2]邹力.数学形态学在电力系统继电保护中的应用研究[J].华中科技大学，2006.[3]贾清泉，郭鹏.数学形态学在电力系统中的应用综述[J].中国电力科学研究院，2007.[4]赵昭，刘利林，张承学，李海涛，汪建敏.形态学滤波器结构元素选取原则研究与分析[J].电力系统保护与控制，2009，(14).