[發明專利]一種基于VMD的間隔閾值局部放電去噪方法

有效

• 申請號: 201810611501.1
• 申請日: 2018-06-14
• 公開（公告）號: CN108804832B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 鄭建勇;佘昌佳;梅飛;葉昱媛;潘益;沙浩源
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/10;G01R31/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 劉淵

1.一種基于VMD的間隔閾值局部放電去噪方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)利用變分模態分解VMD算法對染噪局部放電信號進行分解，得到多個有限帶寬模態分量；

2)計算各個模態分量的峭度指標，保留峭度較大的模態；

3)利用變分模態分解算法分解白噪聲，分解白噪聲后得到模態分量的兩個統計特性；

4)估計局部放電信號主導模態殘留的低頻白噪聲的標準差，利用3σ準則確定閾值；

5)引入間隔閾值方法去除步驟4)所述模態中的白噪聲，并重構模態得到最終去噪后的局部放電信號。

2.根據權利要求1所述的基于VMD的間隔閾值局部放電去噪方法，其特征在于，所述步驟1)中首先對染噪信號進行FFT分析，根據頻譜選擇有效頻帶的個數為初始模態分解數，然后采用變分模態算法對染噪信號分解，直至分離出染噪信號中有效局部放電信號主導、窄帶周期干擾主導和高頻白噪聲主導的模態。

3.根據權利要求1所述的基于VMD的間隔閾值局部放電去噪方法，其特征在于，所述步驟2)中采用峭度指標值區分有效局部放電信號主導模態和窄帶干擾主導模態的過程為：利用峭度計算公式得到各模態峭度指標值，保留峭度指標值大于10的模態，即篩選出有效局部放電信號主導模態；

式中E為期望，μ和σ₁表示數據的均值和標準差，N為隨機變量采樣點個數，x_k為隨機變量值。

4.根據權利要求1所述的基于VMD的間隔閾值局部放電去噪方法，其特征在于，所述步驟3)中分解白噪聲后得到模態分量的兩個統計特性為各模態均服從正態分布以及各模態標準差接近。

5.根據權利要求1所述的基于VMD的間隔閾值局部放電去噪方法，其特征在于，所述步驟4)中估計局部放電信號主導模態殘留低頻白噪聲標準差的算法步驟為：

i)計算由VMD分解得到的白噪聲主導模態的標準差，將這些標準差的平均值作為初始值σ⁽⁰⁾，令迭代次數n＝0；

ii)尋找局部放電信號主導模態中范圍在(-3σ⁽ⁿ⁾，3σ⁽ⁿ⁾)的數據，并以這些數據為一新序列；

iii)對新序列重復作Lilliefors假設檢驗若干次，若在0.05顯著水平下不拒絕零假設，則令此時的σ⁽ⁿ⁾作為最終估計值結束算法；否則轉步驟iv)；

iv)根據利用VMD對白噪聲分解后，得到的各模態標準差接近的特性2，白噪聲真實標準差σ應與初始值σ⁽⁰⁾較為接近，因此σ在σ⁽⁰⁾一鄰域內，按照下式以1％σ⁽⁰⁾步長在其鄰域內搜索并迭代更新后，轉步驟ii)

σ⁽ⁿ⁺¹⁾＝σ⁽ⁿ⁾+0.01(-1)ⁿ(n+1)σ⁽⁰⁾

估計出白噪聲標準差后，將作為閾值對局部放電信號主導的模態進行去噪。

6.根據權利要求1所述的基于VMD的間隔閾值局部放電去噪方法，其特征在于，所述步驟5)中間隔閾值方法為：

以局部放電信號主導模態u_k的相鄰零點作為一個間隔區間其中是u_k第j、j+1個零點，此區間內的極值點為其硬閾值函數如下：

即首先確定所有間隔區間若間隔區間內極值大于閾值T_k時，則保留該區間所有的值。