[發明專利]一種金屬氧化物避雷器泄漏電流去噪系統及去噪方法

在審

• 申請號: 201610873964.6
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106771535A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 行鴻彥;何貴先
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R31/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

1.一種金屬氧化物避雷器泄漏電流去噪系統，其特征在于：包括保護模塊、數據采集模塊、主控芯片以及人機交互模塊；保護模塊分別與金屬氧化物避雷器和數據采集模塊相連接，數據采集模塊以及人機交互模塊分別連于主控芯片；保護模塊用于保護數據采集模塊免受暫態過電壓的破壞；數據采集模塊采集MOA中的泄漏電流信號并將采集到的信號傳送至主控芯片；主控芯片用于將接收的泄漏電流信號進行去噪處理，并將處理后的泄漏電流信號發送至人機交互模塊；人機交互模塊用于發送、存儲以及顯示處理結果。

2.根據權利要求1所述的一種金屬氧化物避雷器泄漏電流去噪系統，其特征在于：數據采集模塊包括電流測量模塊、AD轉換模塊；其中電流測量快用于測量MOA的泄漏電流，AD轉化模塊用于對所測得的泄漏電流信號進行AD轉換。

3.根據權利要求1所述的一種金屬氧化物避雷器泄漏電流去噪系統，其特征在于：所述人機交互模塊包括GPRS模塊、顯示模塊以及PC機。

4.一種金屬氧化物避雷器泄漏電流去噪方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)獲取初始泄漏電流信號x(n)；

(2)產生I個與初始泄漏電流信號x(n)等長得白噪聲，并將I個白噪聲進行EMD分解，取每個白噪聲分解后的第i個IMF分量作為新的白噪聲分別加入原始泄漏電流信號中，得到I個新的加噪后的信號，

x_i(n)＝x(n)+β_i-1E_i(wⁱ(n))，i＝1,2,3…I (2)

其中，x_i(n)為第i次加入噪聲后的泄漏電流信號；wⁱ(n)為產生的與初始泄漏電流信號等長的第i個白噪聲；E_i(wⁱ(n))為將i個白噪聲進行EMD分解后得到的所有白噪聲的IMF分量；β_i-1為與剩余分量r_k(n)的標準差相關的數值；

(3)求加噪后的信號x_i(n)的所有局部極值點，用三次樣條插值函數分別連接局部極大值和極小值點，得到加噪后信號的上下包絡線，計算各加噪后信號的上下包絡線平均值并將I個平均包絡線值做平均處理，得到第一個剩余分量為：

$r_1\left(n\right)=\underset{1}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}M\left(x_i\right(n\left)\right)/I,i=1,2,\mathrm{3...}I---\left(3\right)$

其中，M(x_i(n))表示第i個包絡線平均值；

(4)計算此時的第一個IMF分量c₁(n)：c₁(n)＝x(n)-r₁(n) (4)；

(5)在計算原始泄漏電流的第二個IMF分量時，將所得剩余分量r₁(n)作為新的泄漏電流信號，將I個白噪聲分解后得到的第二個IMF分量分別加入到剩余分量r₁(n)中，即x₂(n)＝r₁(n)+β₁E₂(wⁱ(n))，β₁為與為與噪聲的第二個IMF分量的標準差相關的數值；根據步驟(2)所示的方法求得泄漏電流的第二個IMF，

$c_2\left(n\right)=r_1\left(n\right)-\underset{1}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}M\left(r_1\right(n)+{\mathrm{\β}}_1{E}_2(w^i\left(n\right)\left)\right)/I,i=1,2,\mathrm{3...}I---\left(5\right)$

其中，M(r₁(n)+β₁E₂(wⁱ(n)))表示求r₁(n)+β₁E₂(wⁱ(n))的包絡線平均值；

(6)根據步驟(3)～(5)的方法分別得到第3、4…k個剩余分量r_k(n)，

$r_k\left(n\right)=\underset{1}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}M\left(r_{k-1}\right(n)+{\mathrm{\β}}_{k-1}{E}_k(w^i\left(n\right)\left)\right)/I---\left(6\right)$

(7)根據所得到的剩余分量進一步計算得到第k個IMF，

c_k＝r_k-1(n)-r_k(n) (7)

(8)分別計算每階IMF的自相關函數值；對經分解后得到的IMF分量進行自相關函數分析，第i個IMF分量的自相關函數表示為：

f_i(t₁,t₂)＝E[c_i(t₁)c_i(t₂)] (8)

其中，E[c_i(t₁)c_i(t₂)]表示計算c_i(t)函數t₁、t₂時刻的自相關函數值，記為f_i(t₁,t₂)；

采用歸一化函數對自相關函數進行歸一化處理，表示為：

ρ_i(τ)＝f_i(τ)/f_i(o) (9)

其中，f_i(τ)、f_i(o)分別為所計算函數的τ、0時刻的自相關函數值，ρ_i(τ)為τ時刻自相關函數值歸一化后的數值；

(9)求各階IMF的歸一化自相關函數方差，判斷各IMF分量的噪聲含量，方差小于某閾值為含噪高的低階IMF，反之則為含噪低的高階IMF分量，進而判斷分界的IMF分量的位置，得到含噪分量：c_i(n)；

(10)對含噪的IMF進行SG濾波，得到去噪后的IMF分量，c′_i(n)；

(11)將濾波后的固有模態函數與剩下的未進行濾波的IMF分量以及初始泄漏電流信號最后分解得到的剩余分量R(n)進行重構得到消噪后的泄漏電流；

$x^{\′}\left(n\right)=\underset{k=1}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k^{\′}\left(n\right)+\underset{k=i}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k\left(n\right)+R\left(n\right)---\left(10\right)$

其中，x'(n)為消噪后的泄漏電流。