[发明专利]一种基于形态学滤波和MMG的串联故障电弧检测方法

权利要求书

1.一种基于形态学滤波和MMG的串联故障电弧检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)数据采样：采集电路中的电流数据，采样频率设为工频的64倍，即电流波形的每个周期内取样64次；

2)计算数据的过零点个数：对步骤1)采样得到的数据，计算过零点个数；

3)根据过零点个数判断负载网络类型：将一个周期内的过零点个数与判断阈值比较，大于判断阈值为非线性负载，小于判断阈值为线性负载；

4)对采样数据进行形态学滤波：对步骤1)的采样数据先进行腐蚀膨胀运算，再进行形态学开闭运算；

5)MMG求解形态梯度值：利用多分辨率形态梯度运算对待分析电流信号波形中的突变特征进行提取，求解形态梯度值ρ_m；

6)比较形态梯度值与设定阈值：设定线性负载的形态梯度阈值为T₁，非线性负载的形态梯度阈值为T₂；计算得采样数据的信号的形态梯度值ρ_m，若ρ_m大于阈值，则判定为出现了故障电弧。

2.如权利要求1所述的基于形态学滤波和MMG的串联故障电弧检测方法，其特征在于，步骤3)中，设置一个周期内电流过零点个数的判断阈值为5。

3.如权利要求1所述的基于形态学滤波和MMG的串联故障电弧检测方法，其特征在于，步骤4)中，设f(x)是采集得到的一维输入信号，g(x)作为结构元素，C和D分别为f(x)和g(x)的定义域，C＝{1,2,…,M}，D＝{1,2,…,N},其中M和N都为整数，且M≥N，则结构元素g(x)对目标信号f(x)的膨胀和腐蚀定义为：

(fΘg)(x)＝min{f(x+y)-g(y)}

和Θ分别为膨胀运算符号和腐蚀运算符号，x和y是坐标，x是时间，y是电流的幅值，g(y)是结构元素g(x)对幅值y的运算结果；

形态学开闭运算的定义如下：

基于数学形态学中的膨胀和腐蚀运算可以得出开运算和闭运算，将开运算和闭运算结合起来构成一种新的运算形式，即形态开闭运算和形态闭开运算，公式如下：

将开闭运算和闭开运算重新构造形成一个新的滤波器，新构建的滤波器如下，一维输入信号f(x)，经过开闭运算和闭开运算滤波输出为y(x)：

y(x)＝λ₁O_C(f(x))+λ₂C_O(f(x))

其中，y(x)为滤波后的信号，f(x)包含原始信号和噪声，λ₁和λ₂为权系数。

4.如权利要求3所述的基于形态学滤波和MMG的串联故障电弧检测方法，其特征在于，步骤5)中，使用基本形态学梯度，定义为原始信号f(x)经过结构元素g(x)腐蚀和膨胀后的差分，表示为：

为了提取待分析信号波形中的突变特征，设计一种扁平结构元素，该结构元素具有不同的原点位置且可以变化，如下所示：

g^-＝{g_l,g_l-1,Λ,g₂,g₁}

式中，结构元素g⁺用来提取波形的上升沿，g^-用来提取波形中的下降沿，和g_l分别表示g⁺和g^-的原点位置，结构元素宽度l＝2^1-αl₁，l₁为结构元素在第一层的初始宽度，α为多分辨率形态梯度运算的分析层数，由以上分析，多分辨率形态梯度ρ^α定义为：

对特定的信号f(x)而言，其求解的形态梯度值