[發明專利]一種基于改進小波閾值的電力諧波信號去噪方法

在審

• 申請號: 202011299613.1
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112395992A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 李博;林偉斌;曹敏;肖勇;李波;尹家悅;韓彤;王恩
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本發明涉及一種基于改進小波閾值的電力諧波信號去噪方法，包括以下步驟：采集原始電力諧波信號；對原始電力諧波信號進行染噪處理，得到一維染噪信號；對一維染噪信號進行5層小波分解，得到高頻小波系數W_j，k；采用改進通用法計算出閾值，并利用閾值與改進后的小波閾值函數對得到的一組高頻小波系數W_j，k進行閾值量化處理，得到估計低頻小波系數由閾值量化處理后的第1層到第5層的高頻小波系數W_j，k和第5層的低頻小波系數實行小波逆變換，進行信號重構，得到重構信號。本發明改進后的小波閾值函數解決了硬閾值函數不連續、軟閾值函數失真的問題，并且使用改進后的自適應閾值量化規則，提高電力信號信噪比，得到更好的去噪效果。

技術領域

本申請涉及電力諧波信號去噪技術領域，尤其涉及一種基于改進小波閾值的電力諧波信號去噪方法。

背景技術

隨著各種電力電子裝置在電力系統、工業、交通及家庭中的應用日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴重。所以，電力系統中諧波檢測與分析是提高電能質量、使電網安全有效運行的重要方法，并且為研究諧波抑制提供理論支持。在實際電力系統工程中，由于其結構復雜，信號常受到外界干擾，造成噪聲污染，這些噪聲對電能質量信號的檢測與分析造成了一定影響。

因此要實現諧波的準確檢測必須先去除噪聲，信號去噪是信息處理過程中的關鍵步驟，去噪方式決定去噪效果，因此，如何選擇最優的去噪方法成為電力系統諧波分析領域的一個研究熱點。

常用的去噪方法主要有:數學形態法、傅里葉變換(FFT)去噪法、小波去噪等。因為小波變換繼承了短時傅里葉變換局部化的思想，又克服了窗口大小隨著頻率變換的缺點，小波去噪成為目前國內外應用于電能質量信號檢測與分析最廣泛的去噪方法。小波去噪的算法主要包括:模極大值重構去噪算法，空域相關去噪算法，小波閾值去噪算法。

其中，在實際去噪應用中已經得到廣泛應用的經典去噪算法為小波閾值去噪法，這種方法可以有效去噪的同時，保留原始信號的突變點信息。

小波閾值去噪方法主要由三個步驟組成：

(1)首先選擇合適的小波基和分解層數，對含噪信號進行小波變換得到各層的尺度系數和小波系數；

(2)然后選擇合適的閾值和閾值函數，對各層小波系數進行閾值量化得到估計的小波系數，而尺度系數保持不變；

(3)最后根據尺度系數和估計的小波系數進行小波重構，得到去噪后的信號。該方法能得到原始信號的近似最優估計，具有廣泛的適應性。

但是，傳統小波閾值函數容易處理造成“偽吉布斯”現象、小波系數偏差等問題，具有硬閾值函數不連續、軟閾值函數失真的特點，去噪效果不佳。

發明內容

本申請提供了一種基于改進小波閾值的電力諧波信號去噪方法，以解決現有技術中小波閾值函數容易處理造成“偽吉布斯”現象、小波系數偏差等問題，具有硬閾值函數不連續、軟閾值函數失真的特點，去噪效果不佳的問題。

本申請采用的技術方案如下：

本發明提供了一種基于改進小波閾值的電力諧波信號去噪方法，包括以下步驟：

采集原始電力諧波信號；

對所述原始電力諧波信號進行染噪處理，得到一維染噪信號；

對所述一維染噪信號進行5～8層小波分解，得到高頻小波系數W_j,k，其中W_j,k表示小波分解第j層的細節系數組中的第k個系數；

采用改進通用法計算出閾值，并利用所述閾值與改進后的小波閾值函數對得到的一組小波系數W_j,k進行閾值量化處理，得到估計低頻小波系數