[發明專利]一種基于小波分析的電力電纜局部放電信號去噪方法

無效

• 申請號: 201210030906.9
• 申請日: 2012-02-11
• 公開（公告）號: CN102590716A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 姚森敬;田立斌;陳偉璇;周玲
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 周克佑

1.一種基于小波分析的電力電纜局部放電信號去噪方法，其特征在于包括以下步驟：

1)應用MDL準則選取最優小波基，根據公式(1)，自適應選取局部放電信號的最優小波基：對于某個局部放電信號x(n)，將其與小波基庫中小波函數分別做一次小波變換，系數A1，D1，A2，D2，A3，D3……….An，Dn，利用公式(1)計算各自低頻小波系數A1，A2，A3…….An的MDL值k1，k2，k3…..kn，選取MDL值最小所對應小波基為最優小波基；

MDL(k,m)=min0≤k≤N{(32klog2N+N2log2||(1-θk)Cm(j,n)||2)}---(1)]]>

式中：N為信號長度，m是小波基庫變換模型索引號，小波基庫容量為M，1≤m≤M，k代表保留分解系數的個數，θ^k代表閾值運算，保留小波分解系數最大的k個系數不變，其余置零；I是同一運算，其作用于矩陣時矩陣保持不變，C_m(j，n)代表針對原始信號應用索引號m小波基的分解系數；

2)確定去噪處理方法，去噪處理方法包括：2)-1小波閾值去噪和2)-2小波空域相關性去噪，選擇其中之一去噪：

所述的2)-1小波閾值去噪步驟包括：

2)-1-1輸入信號；

2)-1-2選擇合適小波基函數；

2)-1-3確定分解層次J；

2)-1-4J層小波分解得C(j，n)，W(j，n)；

2)-1-5選擇閾值函數，得閾值Th；

2)-1-6根據公式(3)，對高頻小波系數W(j，n)進行閾值處理，得w(j，n)′

2)-1-7按C(j，n)和w(j，n)′進行重構；

2)-1-8信號輸出；

所述的2)-2小波空域相關性去噪步驟包括：

2)-2-1輸入信號x(n)；

2)-2-2選擇合適小波基函數及分解層次J；

2)-2-3J層平穩小波變換SWT分解得C(j，n)，W(j，n)；

2)-2-4計算尺度間相關系數Cor(j，n)；

Cor(j，n)＝W(j，n)W(j+1，n)

2)-2-5能量歸一化Ncor(j，n)；

Ncor(j,n)=Cor(j,n)PW(j)/Pcor(j)]]>

其中，PW(j)＝∑_nW(j，n)²，Pcor(j)＝∑_nCor(j，n)²

2)-2-6計算|Ncor(j，n)|≥|W(j，n）|若成立則進入下一步驟，否則返回步驟2)-2-5；

2)-2-7邊緣點系數的提取；

w(j，n)′＝W(j，n)，W(j，n)＝0，Cor(j，n)＝0

2)-2-8計算PW(j)=Σnw(j,n)2≤(N-k)σi2,]]>若成立則進入下一步驟，否則返回步驟2)-2-5，N為數據長度，k為已抽取點數，σ_j＝m_j/0.6745，m_j為第j次變換的高頻系數絕對值的中值；

2)-2-9按C(j，n)和w(j，n)′進行重構；

2)-2-10信號輸出；

3)小波分解，確定分解層次J，根據工程經驗，這里選取分解層次J為6～9，對局部放電信號x(n)按照公式(2)做小波分解，得到高頻小波系數W(j，n)(j＝1，2，3….J)及低頻小波系數C(J，n).

小波分解算法遞推公式的矩陣表達形式：

C(j+1,n)=Σmh0(m-2n)C(j,n)W(j+1,n)=Σmh1(m-2n)C(j,n)---(2)]]>

其中C(j+1，n)，W(j+1，n)分別是由離散小波變換將信號分解成尺度函數和小波函數分量時的系數，h₀，h₁分別為尺度函數系數和小波函數系數，C(0，n)即為原始信號x(n)；

4)閾值去噪處理：利用閾值濾波函數公式(3)，根據不同的閾值函數對小波系數進行閾值處理，處理后小波系數為w(j，n)′；

w(j,n)′=w(j,n)w(j,n)<Th0w(j,n)>Th---(3)]]>

5)信號重構，利用公式(4)進行重構，實現去噪；

C(j-1，n)＝∑_mh₀(n-2m)C(j，m)+∑_mh₁(n-2m)W(j，m)(4)。

2.根據權利要求1所述的一種基于小波分析的電力電纜局部放電信號去噪方法，其特征在于：所述的步驟4)中的不同的閾值函數，包括以下幾種：

1.Donodo通用閾值函數

Th=σ2log(n)/n---(5)]]>

n為小波系數序列長度，取第一層小波系數序列長度；

2.改進的Donodo閾值函數

Thj=σ‾2·log(n1)---(6)]]>

j表示第j次小波分解，m_j為j層小波系數絕對值序列的中值；

3.Enpenalty閾值函數

Th=aj-1σ2log(n)/n---(7)]]>

a＜1，j為分解次數，a＝1/2具有穩健性；

4.Sqtwolog閾值函數

Th＝2lnL(8)

L為信號長度；

5.最大最小閾值函數

Th=σ(0.3936+0.1829log2n)n>320n<32---(9)]]>

σ為第一層估計噪聲標準差，n為小波系數個數。