[發明專利]一種脈沖觸發采集的變電站局部放電脈沖信號降噪方法

在審

• 申請號: 201410272702.5
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104020402A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 胡岳;江秀臣;張星;沈冬;李愛民;施會;茅曉亮
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;上海交通大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及一種放電脈沖信號處理方法，尤其是涉及一種脈沖觸發采集的變電站局部放電脈沖信號降噪方法。

背景技術

變電站內的背景噪聲在一定程度上會影響局放信號時間差的提取，甚至淹沒局放信號，導致定位結果的精度和可靠性大大降低，因此對變電站采集到的局放信號進行降噪是很有意義的。變電站內的噪聲與干擾信號可分為白噪聲、連續窄帶周期性干擾以及脈沖型干擾。白噪聲即為各種隨機噪聲，如采集系統、信號傳輸通道內的噪聲以及現場的隨機噪聲等。窄帶周期干擾主要為電力系統載波通訊信號、高頻保護信號、廣播信號以及其他無線電干擾。脈沖型干擾包括線路或高壓端電暈放電、電網中的開關、電力電子器件開斷引起的脈沖干擾、變電站內其他非檢測設備放電引起的干擾、接地不良引起的干擾等。

針對上述噪聲與干擾，很多數字信號處理技術被用于提取局部放電脈沖信號，小波分析是發展最快應用最為廣泛的方法。小波分析是局部化時頻分析，它用時域和頻域的聯合表示信號的特征，對時域和頻域均有良好的局部化性質和多分辨率多尺度的分析能力，非常適合處理奇異性很強的非平穩信號。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種提高局部放電定位中時間差提取準確性的變電站局部放電脈沖信號降噪方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種脈沖觸發采集的變電站局部放電脈沖信號降噪方法，包括以下步驟：

1)脈沖觸發采集帶局部放電脈沖的樣本信號，將樣本信號平均分為兩段，將含局部放電脈沖的那一段定為脈沖信號段，另一段為噪聲窗信號段；

2)對噪聲窗信號段進行小波變換，并提取各層小波系數的模最大值；

3)將步驟2)獲得的各層模最大值作為閾值對脈沖信號段采用小波閾值降噪法進行降噪處理；

4)利用去噪后的小波系數和尺度系數重構出降噪后的局放信號。

所述的小波變換中采用的母小波函數為Daubechies緊支集正交小波。

所述的步驟2)中，小波變換的分解層數為6層。

所述的步驟2)中，提取各層小波系數的模最大值具體包括如下步驟：

A)對噪聲窗信號段信號進行離散小波變換，將信號分為低頻部分a_i和離散部分d_i，i＝1，2，..，n，n為小波變換的分解層數，從而得到小波分解系數和系數數組長度，數據結構為[C?L]，C中保存的是小波分解系數，L為各組系數長度；

B)將各層分解系數最大值作為各層降噪閾值t。

所述的步驟3)中采用小波閾值降噪法為軟閾值法。

所述的步驟4)中，重構降噪后的局放信號具體包括如下步驟：利用步驟3)得到的小波分解系數對整段信號進行離散小波逆變換，重構得到降噪信號。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

(1)本發明采用信號分段構建噪聲窗處理技術的自適應小波降噪方法，針對不同變電站不同的背景噪聲與干擾，使用閾值降噪法，從采集到的信號中動態提取設定噪聲閾值，實現對局部放電脈沖信號的提取和自適應降噪，從而提高了局部放電源定位中時間差提取的準確性。

(2)本發明將各層模最大值作為對信號段進行降噪的閾值，可以有效地去除信號中的干擾，實現對采集到的信號進行降噪的目的。

(3)本發明每次提取的噪聲和局部放電脈沖是緊緊相鄰的，在噪聲瞬時不發生突變的情況下，結合軟閾值降噪方法可以將噪聲完全濾除。

附圖說明

圖1為本發明的流程示意圖；

圖2為變電站現場帶噪聲的局放信號波形圖；

圖3為經過小波降噪后的局放信號波形圖；

圖4雙指數衰減振蕩模擬信號波形圖；

圖5為加噪聲信號及其頻譜波形圖；

圖6為2路模擬時間差信號波形圖；

圖7為2路模擬信號去噪后波形；

圖8為小波降噪后局部放電脈沖信號高頻重構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

一、關于小波變換

設信號f(t)是平方可積函數，即f(t)∈L²(R)，ψ(t)為母小波，如果ψ(t)滿足容許性條件