基于数学形态学的铁路电力线路故障诊断方法.pdf

维普资讯 第 24卷第 1期 电 力 科 学 与 工 程 Vo1．24，No．1 26 2008年 1月 ElectricPowerScienceandEngineering Jan．，2008 基于数学形态学的铁路电力线路故障诊断方法 郝卫华，刘明光 (北京交通大学 电气工程学院，北京 100044) 摘要：针对铁路电力线路的特殊电气结构以及故障诊断要求，提出了从线路两端采集故障时产生的电压行 波信号，用数学形态学滤波器进行滤波，用形态学梯度技术查找波形的奇异值点，再用改进的双端定位公 式计算，从而得到故障所发生的精确区段的新方法。实现了故障的快速隔离，快速恢复供电。 关键词：铁路电力线路；行波；故障诊断；数学形态学；区间分析 中图分类号：TM13 文献标识码：A 0 引 言 1 数学形态学 铁路电力线路为电气化铁道的行车信号设备供 数学形态学是一种非线性图像 (信号)处理和 电。它的电气特点 。：所带负荷为一级，负荷分 分析的工具。它是以集合论和积分几何学为基础对 为车站负荷 (集中且容量大)和区间负荷 (分散且 物体形态处理的学科，主要 内容是一整套的变换 容量小)；是电压等级为 10kV的中性点不接地系 (运算)、概念和算法，用以描述图像 (信号)的局 统；供 电臂为40-60km；是架空线和电缆的混合 部特征或基本结构。 连接，线路参数不均匀、不对称。 数学形态学用集合来描述 目标信号，在考察信 工作原理：如图1所示，当，点发生故障时，确 号时用一种称为结构元素的探针，通过该探针在信 定故障发生在L~nT．一之间，断开 和 一的隔离开 号中不断移动，来提取有用信息进行特征分析和描 ． 关，使 和 两端同时供电，这样实现了快速恢复 述。数学形态学对信号特征的提取完全在时域中进 供 电。 行处理，能够把一个复杂的信号分解为具有物理意 义的部分，并将其与背景剥离，同时保持其主要的 形状特性，且形态变换计算主要是加减运算和取极 值运算，不涉及乘除运算，与传统的处理方法相比 实时性好、时延小。 数学形态学有两种基本形态函数膨胀和腐蚀。 ： 若待处理信号为厂()是采样得到的一维多值信号， 图1 电气结构示意图 定义域为 {1，2，…，Ⅳ；g()为一维结构元素 铁路电力线路所发生的故障类型中，单相接地 序列，其定义域为D={1，2，…，P：其中P和Ⅳ 短路故障占总数的70％以上。故障诊断强调的是 都是整数，NP。则膨胀和腐蚀分别定义为 快速确定故障区段，快速隔离线路故障，最终实现 0g)(，2)=max{f(n一)+g()f(一)∈驵 xE 快速恢复供 电。 g)(，2)=rain{ +)一g(x)l(n+x)E蛆 xED 收稿 日期：2007-08-06． 作者简介：郝卫华 (1981一)，女，北京交通大学电气工程学院硕士研究生 维普资讯 第 1期 郝卫华，等 基于数学形态学的铁路电力线路故障诊断方法