一种脉冲触发采集的变电站局部放电脉冲信号降噪方法
【专利摘要】本发明涉及一种脉冲触发采集的变电站局部放电脉冲信号降噪方法，包括以下步骤：1)采集带局部放电脉冲的样本信号，将样本信号平均分为两段；2)分别两段信号进行小波变换，将局部放电脉冲所在那一段定为脉冲信号段，另一段为噪声窗信号段；3)对噪声窗信号段进行小波变换，并提取各层小波系数的模最大值；4)将步骤3)获得的各层模最大值作为阈值对脉冲信号段采用小波阈值降噪法进行降噪处理；5)利用去噪后的小波系数和尺度系数重构出降噪后的局放信号。与现有技术相比，本发明可动态提取小波阈值，提高信号降噪的自适应性和降噪效果，在局部放电定位中可提高时间差提取准确性等优点。
【专利说明】一种脉冲触发采集的变电站局部放电脉冲信号降噪方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种放电脉冲信号处理方法，尤其是涉及一种脉冲触发采集的变电站局部放电脉冲信号降噪方法。
【背景技术】
[0002]变电站内的背景噪声在一定程度上会影响局放信号时间差的提取，甚至淹没局放信号，导致定位结果的精度和可靠性大大降低，因此对变电站采集到的局放信号进行降噪是很有意义的。变电站内的噪声与干扰信号可分为白噪声、连续窄带周期性干扰以及脉冲型干扰。白噪声即为各种随机噪声，如采集系统、信号传输通道内的噪声以及现场的随机噪声等。窄带周期干扰主要为电力系统载波通讯信号、高频保护信号、广播信号以及其他无线电干扰。脉冲型干扰包括线路或高压端电晕放电、电网中的开关、电力电子器件开断引起的脉冲干扰、变电站内其他非检测设备放电引起的干扰、接地不良引起的干扰等。
[0003]针对上述噪声与干扰，很多数字信号处理技术被用于提取局部放电脉冲信号，小波分析是发展最快应用最为广泛的方法。小波分析是局部化时频分析，它用时域和频域的联合表示信号的特征，对时域和频域均有良好的局部化性质和多分辨率多尺度的分析能力，非常适合处理奇异性很强的非平稳信号。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高局部放电定位中时间差提取准确性的变电站局部放电脉冲信号降噪方法。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]一种脉冲触发采集的变电站局部放电脉冲信号降噪方法，包括以下步骤:
[0007]I)脉冲触发采集带局部放电脉冲的样本信号，将样本信号平均分为两段，将含局部放电脉冲的那一段定为脉冲信号段，另一段为噪声窗信号段；
[0008]2)对噪声窗信号段进行小波变换，并提取各层小波系数的模最大值；
[0009]3)将步骤2)获得的各层模最大值作为阈值对脉冲信号段采用小波阈值降噪法进行降噪处理；
[0010]4)利用去噪后的小波系数和尺度系数重构出降噪后的局放信号。
[0011]所述的小波变换中采用的母小波函数为Daubechies紧支集正交小波。
[0012]所述的步骤2)中，小波变换的分解层数为6层。
[0013]所述的步骤2)中，提取各层小波系数的模最大值具体包括如下步骤:
[0014]A)对噪声窗信号段信号进行离散小波变换，将信号分为低频部分％和离散部分Cli, i = 1，2，..，n，n为小波变换的分解层数，从而得到小波分解系数和系数数组长度，数据结构为[C L]，C中保存的是小波分解系数，L为各组系数长度；
[0015]B)将各层分解系数最大值作为各层降噪阈值t。
[0016]所述的步骤3)中采用小波阈值降噪法为软阈值法。[0017]所述的步骤4)中，重构降噪后的局放信号具体包括如下步骤:利用步骤3)得到的小波分解系数对整段信号进行离散小波逆变换，重构得到降噪信号。
[0018]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0019](I)本发明采用信号分段构建噪声窗处理技术的自适应小波降噪方法，针对不同变电站不同的背景噪声与干扰，使用阈值降噪法，从采集到的信号中动态提取设定噪声阈值，实现对局部放电脉冲信号的提取和自适应降噪，从而提高了局部放电源定位中时间差提取的准确性。
[0020](2)本发明将各层模最大值作为对信号段进行降噪的阈值，可以有效地去除信号中的干扰，实现对采集到的信号进行降噪的目的。
[0021](3)本发明每次提取的噪声和局部放电脉冲是紧紧相邻的，在噪声瞬时不发生突变的情况下，结合软阈值降噪方法可以将噪声完全滤除。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明的流程示意图；
[0023]图2为变电站现场带噪声的局放信号波形图；
[0024]图3为经过小波降噪后的局放信号波形图；
[0025]图4双指数衰减振荡模拟信号波形图；
[0026]图5为加噪声信号及其频谱波形图；
[0027]图6为2路模拟时间差信号波形图；
[0028]图7为2路模拟信号去噪后波形；
[0029]图8为小波降噪后局部放电脉冲信号高频重构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0031]一、关于小波变换
[0032]设信号f⑴是平方可积函数，即f (t) e L2(R)，Ψ⑴为母小波，如果Ψ⑴满足容许性条件
[0033]
【权利要求】
1.一种脉冲触发采集的变电站局部放电脉冲信号降噪方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)脉冲触发采集带局部放电脉冲的样本信号，将样本信号平均分为两段，将含局部放电脉冲的那一段定为脉冲信号段，另一段为噪声窗信号段； 2)对噪声窗信号段进行小波变换，并提取各层小波系数的模最大值； 3)将步骤2)获得的各层模最大值作为阈值对脉冲信号段采用小波阈值降噪法进行降噪处理； 4)利用去噪后的小波系数和尺度系数重构出降噪后的局放信号。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲触发采集的变电站局部放电脉冲信号降噪方法，其特征在于，所述的小波变换中采用的母小波函数为Daubechies紧支集正交小波。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲触发采集的变电站局部放电脉冲信号降噪方法，其特征在于，所述的步骤2)中，小波变换的分解层数为6层。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲触发采集的变电站局部放电脉冲信号降噪方法，其特征在于，所述的步骤2)中，提取各层小波系数的模最大值具体包括如下步骤: A)对噪声窗信号段信号进行离散小波变换，将信号分为低频部分Bi和离散部分屯，i=1，2，..，n，n为小波变换的分解层数，从而得到小波分解系数和系数数组长度，数据结构为[C L]，C中保存的是小波分解系数，L为各组系数长度； B)将各层分解系数最大值作为各层降噪阈值t。
5.根据权利要求1所述的一种脉冲触发采集的变电站局部放电脉冲信号降噪方法，其特征在于，所述的步骤3)中采用小波阈值降噪法为软阈值法。
6.根据权利要求4所述的一种脉冲触发采集的变电站局部放电脉冲信号降噪方法，其特征在于，所述的步骤4)中，重构降噪后的局放信号具体包括如下步骤:利用步骤3)得到的小波分解系数对整段信号进行离散小波逆变换，重构得到降噪信号。
【文档编号】G01R31/12GK104020402SQ201410272702
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】胡岳, 江秀臣, 张星, 沈冬, 李爱民, 施会, 茅晓亮 申请人:国网上海市电力公司, 上海交通大学