[發明專利]一種變壓器聲信號降噪處理方法

有效

• 申請號: 201910631576.0
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN110426569B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 張立;李昕;柴俊;韓浩江;黃雄健;許思清;孫雷;郭佳田;任浩瀚;王婧
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;上海電力實業有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/12;G01H1/14;G01H17/00;G10L21/0208;G06K9/00
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 蔡海淳

一種變壓器聲信號降噪處理方法，屬監控領域。其以多路測量信號為基礎，通過稀疏分量分析算法分離出變壓器運行狀態聲信號；用變分模態分解將信號分解為四層本征模態函數；通過對本征模態函數分量進行濾波處理，得到新的本征模態函數分量；將其重構可得最終去除噪信號。其通過基于勢函數的稀疏分量分析算法和變分模態分解對聲傳感器采集信號進行去噪處理，能夠有效分離變電站運行聲信號和環境噪聲，去噪效果良好。可廣泛用于無人值守變電站的運行監控領域。

技術領域

本發明屬于監控領域，尤其涉及一種用于變壓器聲信號的降噪處理方法。

背景技術

電力變壓器作為電力系統中最重要的電氣設備之一，需要確保其處于可靠的運行狀態。

目前針對變壓器的故障排查主要依靠專門的巡檢人員定期巡檢及目測。

這種巡檢方式耗費大量人力、主觀性較強，且由于定期巡檢，變壓器故障往往不能得到實時的反饋和解決，最終對國家電力系統造成巨大財產損失。

變壓器在運行中，鐵心和繞組產生振動，經油和箱體傳遞后向四周輻射混疊后的振聲信號。此外，當變壓器發生局部放電時，往往發出聲信號。因此變壓器的振聲信號中包含了豐富的變壓器運行狀態的信息，可以作為判斷其運行狀態的依據。

傳統的變壓器運行狀態檢測方法有振動信號檢測、超聲波檢測、紅外成像監測等。聲信號檢測相對傳統方法沒有和電力系統的直接接觸，易于采集，同時相較于在變壓器上局部安裝傳感器采集信號的方法，聲信號檢測可采集變壓器整體振動產生的音頻，總體性上由于振動信號檢測方法。因此用聲信號進行變壓器故障檢測是可行、可靠的。

然而，聲傳感器除采集到變壓器運行狀態聲信號外，還存在電暈聲信號、環境噪聲等，使得有效的運行狀態信息淹沒在各種干擾當中，難以進行后續處理。因此，如何有效提取變壓器聲信號，成為后續正確判斷變壓器故障的關鍵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種變壓器聲信號降噪處理方法。其通過基于勢函數的稀疏分量分析算法和變分模態分解對聲傳感器采集信號進行去噪處理。首先通過稀疏分量分析算法分離出變壓器運行狀態聲信號，再用變分模態分解將信號分解為四層本征模態函數，通過對本征模態函數分量進行濾波處理，得到新的本征模態函數分量，將其重構可得最終去除噪信號。實該方法能夠有效分離變電站運行聲信號和環境噪聲，去噪效果良好。

本發明的技術方案是：提供一種變壓器聲信號降噪處理方法，包括對變壓器運行狀態聲信號的現場采集，其特征是：

1)通過稀疏分量分析算法分離出變壓器運行狀態聲信號；

2)用變分模態分解將信號分解為四層本征模態函數；

3)通過對本征模態函數分量進行濾波處理，得到新的本征模態函數分量；

4)將其重構可得最終去除噪信號。

具體的，所述的變壓器聲信號降噪處理方法，以多路測量信號為基礎，處理過程主要包括如下步驟：

1)通過漢明窗加窗分幀后對聲音信號進行短時傅里葉變換使其具有頻域稀疏特性；

2)通過欠定盲源分離得到初步去噪信號；

3)進一步通過變分模態分解方法對信號進行四層本征模態函數分解；

4)本征模態函數高頻分量和低頻分量進行6層小波分解，利用3σ原則對本征模態函數高頻分量和低頻分量進行濾波處理；

5)根據新的本征模態函數高頻分量、低頻分量和中頻分量進行信號重構。