摘要：在继电保护中，形态滤波技术主要包括形态学的信号分解和多分辨形态学梯度级数两种方法。因此，本文笔者首先分析了形态学的基本概念，然后在从形态学信号分解和多分辨形态学梯度级数两个角度分析了其在继电保护中的应用。
关键词：形态滤波技术；继电保护；信号处理
形态滤波技术属于数学形态学中的概念，所以，在分析形态滤波技术时，首先需要了解数学形态学的概念，其是以几何微积分与集合论为基础原理的概念，可以提取与分解物体的形态。利用形态滤波技术，可以对一维信号进行分解，也可以与二维图像进行分解，在分解的过程中，需要利用多种计算公式，形态滤波技术最大的优势是计算方法较为简单，而且能反映出滤波形态的特征。
1数学形态学
1.1形态学基本运算
数学形态学是一门以严格数学理论基础建立的运算学科，它的基本思想和数据处理方法对于图像处理方向上的理论和技术都产生了相当重大的影响。同时因为它具有完备的数学理论基础，使形态学在图像分析与处理、形态滤波特性分析和统计上奠定了坚实的基础[1]。形态学运算主要由腐蚀和扩张两种基本运算有效结合组成，这种数学形态学图像处理方式能够有效的对图形形状和结构分析处理。数学形态学是通过一组形态学代数运算子组成，这种结构很好的完成图像分割、边缘检测和特征抽取等工作。同时数学形态学图像处理方法对于形态滤波特性的分析十分重要。形态滤波技术就是由此诞生。
1.2形态滤波概念简述
形态滤波其概念不仅仅指用来探测一部分目标图像或者是信号的集合模式，同时也是一种根线性没有关系的变化形式[2]。其主要指的就是利用数学中的二值形态学的运算方式在集中信号基础上来进行滤波，将结构元素和一维输入的信号作为两个函数，并且分别用两个特定字符来对集合和定义域进行表示。
1.3函数与本影之间的关系探讨
一维与二维信号之间存在本质区别，一维信号主要是以集合的方式变现的。通过图像表现出空白的背景和主要的阴影区域。而两者通常采用不一样的数学符号来表示。函数本影描述的主要是函数由二值形态演变而来的过程。
2多分辨形态举梯度的应用
信号处理与图像处理是形态学梯度的重要功能，形态学梯度的运算模式容易受到结构函数各个元素的影响，另外，函数中个别极小值或极大值也对形态学梯度的运算模式有着一定影响。所以，在应用 多分辨形态 学梯度时，一定要考虑结构函数中极小值与极大值的关系，这样才能保证形态学梯度运算结果的准确性。
在应用多分辨形态学梯度时，不但需要重视对暂态信号进行处理，还需要考虑有效信号中对稳态分量的控制。暂态信号处理是对原点所处位结构元素的设计，只有充分突出波形的特征，才能保证多分辨形态学梯度在继电保护中的应用。电力系统中存在较多的暂态信号，在研究的过程中，需要设计出具有一定宽度的结构元素，还需要护色剂出具有合理级数的梯度另外，研究人员还需要分析多分辨形态滤波技术在继电保护中的应用现状，测量电力系统中继电保护的电压分量波形时，需要设置特殊的系统故障，然后根据系统发出的信号分量，测试信号基波分量。形态滤波技术可以有效的检测出继电保护存在的故障问题，这种故障有行波中存在的自行故障，也包括电弧产生的分量故障。为了保证电力系统的稳定运行，首先需要对暂态波形进行识别，然后在对暂态波形进行提取，这不但可以保护暂态波形，还可以提高电力系统故障检测的准确性。
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将形态滤波技术应用在继电保护中，首先需要利用多分辨形态学梯度的级数对暂态信号以及波形进行采样与分析，还需要考虑电压信号频率对电力系统运行稳定性的影响[3]。形态学梯度中具有多种结构元素，其中在设计扁平结构元素时，需要先设置初始宽度，还需要设置合理的分辨形态学梯度的级数，这一梯度对暂态波头运行的时间有着较大影响，而且还对分析波头来源有着较大影响。另外，相关研究人员还可以使用中心频率的小波以及数据窗的更换来对相应信号进行更换。根据上述两种不同方式来进行比较和分析从而得出其不同的效果。因为小波其主要特点就是延时性较长，所以更加具有规则性，更容易被接受。但是因为现在形态学的运算只是涉及到一些较为简单的加法和减法所以没有针对更为复杂的积分变化的过程，这样就会因为计算量比较小从而更加易于操作。
3形态学信号其分解的具体应用分析
3.1有关形态学信号分解的定义辨析
形态学信号分解主要是通过对时域信号中存在的复杂信息进行分析处理，从而能够得到定性定量的分析结果[4]。在实际运行分析处理时，它主要是利用空间的转化来完成的。也就是将复杂时域信号通过特殊方式变化到新的空间当中去，然后通过运用应用形态学的原理，以众多简单的信号分量作参考利用函数进行数据信息分析，主要用到的函数由复指数函数和三角函数等。了解了二值的基本运算方法后，通常我们就可以将二值运算运用到新的领域中形态学运算过程里去。从而得到更多的处理信号波形技术，并结合形态学分解应用，将形态学滤波技术合理运用到继电保护应用当中去。
3.2形态学的信号分解在对励磁通流进行识别中的应用
目前来说对形态学信号的分解技术其主要在对变压器中励磁通流的识别中进行应用。在变压器中的励磁涌流中因为所输入的信号不仅含有了正波形同时也包括了负波形的存在，所以如果想要让信号分解的准确度进行提高的话就需要对每一级的信号进行二次的分解。
首先需要对信号进行第一次的分解，然后再对反信号来进行二次分解。这样在对励磁涌流的识别中形态学的信号分解就可以发挥出重要的作用。在对结构函数进行应用的过程中，形态学信号进行分解的主要目的就是以多次的对滤波信号进行分解来解释出励磁涌流其存在独有的作用。
在使用形态学信号来对变压器的励磁涌流进行分析的过程中，如果说结构函数其第一级的宽度为两个采样点，接着就会以三个采样点速度在进行增加，那么形态学信号分解的级数就是两级。我们这样就可以得到一个较为清晰的结论：其中必间断角小的部分就会被分解出去，而那些等于或者大于间断角的部分就会得以保留，这样在分解中出现的电流等就产生不同方位的便宜。从此可以看出形态学信号的分解可以让我们在图形中更好的观察励磁涌流波形的具体状况等。
结语
由于形态滤波技术自身运算时间和对信号进行处理的结构等容易辨识，所以形态滤波技术跟其他的方式来比在继电保护中有不可替代的作用。提取信号波形特征的主要方式有形态学的信号分解技术以及多分辨形态学梯度级数，它直接关系到形态滤波技术在继电保护中正常的应用。
参考文献
[1]黄兼备.形态滤波技术及其在继电保护中的应用[J].华东科技：学术版，2016（1）：164.
[2]董一凡,郑丽端.阐述形态滤波技术及其在继电保护中的库用[J].黑龙江科技信息,2012,(33):16-16.
[3]马玉晓.数学形态学滤波在电力系统继电保护中的应用[J/OL].电子制作,2014,(08):246-247
[4]徐丽彬.浅谈形态滤波技术在继电保护中的应用[J].机电信息,2011
[5]曾松,陈庆.探析形态滤波技术及其在继电保护中的应用[J].科技与企业,2015
论文作者:邓继宇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/20
标签：形态学论文; 信号论文; 形态论文; 分解论文; 梯度论文; 技术论文; 波形论文; 《基层建设》2017年第32期论文;