[发明专利]一种用于高频局部放电信号检测的抗干扰方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆局部放电检测领域，特别涉及一种用于高频局部放电信号检测的抗干扰方法。

背景技术

局部放电行为是造成高压电气设备绝缘劣化并最终导致失效的主要原因。局部放电的发生伴随着声、光、电、热等现象。局部放电信号的检测方法正是基于对这些现象的检测与转换。其中，电测法是指根据各种电现象来测量局部放电的方法，如通过检测放电时发生的由电荷交换所引起的环路脉冲电流的方法称为脉冲电流法（ERA法）。ERA法可根据局部放电的等效电路来校订视在放电电荷量，且灵敏度高。因此，它作为IEC和我国有关标准推荐的局部放电检测方法，被广泛使用。

ERA法在局部放电检测中遇到的最大困难是如何将局部放电信号从电磁噪声中提取出来。传统的局部放电检测方法需要经验丰富的工作人员从事大量细致的辨识工作，这很大程度上限制了局部放电检测技术的应用。局部放电检测工作对从业人员专业素质要求高，且不同专业人员得出的结论缺乏一致性；而复杂的内部及外部噪声环境，使得局部放电误判率增高，从而降低了局部放电检测的可信度。

根据IEC60270标准，局部放电干扰信号可分为大两类：测试回路上电后产生的干扰以及上电前就存在的干扰。前者如测试电压中存在的高频谐波，附近不良接地体产生的放电，以及测试装置屏蔽不良等。后者包括测试仪器本身的热噪音和外部环境中的电磁干扰。干扰信号按时域波形可分为：周期性干扰、脉冲型干扰和白噪声干扰。

针对干扰信号性质的差异，需采用不同的抗干扰技术。具体而言，抗干扰技术可分为硬件和软件抗干扰方法。硬件抗干扰技术采用特别设计的检测电路或测量装置，如屏蔽所有电气连接，设计补偿电路，以及采用硬件开窗等。虽然硬件抗干扰方法可以取得一定的抗噪效果，但由于测量现场的变化多端，而硬件设备缺乏灵活性，使得硬件抗干扰技术的运用受到了很大的限制。随着数字处理技术的发展，局部放电检测中的抗干扰方式逐渐向软件方向发展。目前，被较多采用的数字抗干扰方法有：脉冲平均法，数字滤波法，信号相关法，神经网络法以及小波分析法等。

传统的数字信号处理方法是对信号进行数字滤波，即通过对信号进行傅里叶变换，以获取信号的频域信息，然后根据局部放电信号与噪声信号在频域所具有的不同特征，选取相应的通带或阻带进行滤波，从而实现去噪。该技术以傅里叶变换为基础，可以在整个频域范围内精确定位信号的频率信息，但这种在频域范围内的精确是以时域信息的丢失为代价的。局部放电信号，作为一种非平稳、瞬变信号，在时域往往表现为脉冲信号，而在频域则占据着很宽的频带。傅里叶变换的基函数（正、余弦函数）是一种周期连续的无始无终的函数，用它来提取局部放电脉冲时，局部放电信号的能量将被分散到整个频域中，与噪声频谱混叠在一起，难以分离。小波分析法，正是由于其良好的时频局部化特性而被广泛的运用于非平稳信号的消噪处理中。

小波分析在实际运用中采用的是离散小波变换，它克服了连续小波变换的信息冗余和计算耗时的缺点。不同于离散傅里叶变换对时间的离散，离散小波变换是对尺度和位移因子进行离散化。且当选取紧支撑的正交小波为基小波时，离散小波变换可以实现的快速算法。而此快速算法等价于用一组完全重构的滤波器组对信号进行滤波。

在小波去噪算法中，研究较多的是模极大值法和阈值法。模极大值法根据白噪声和奇异信号的小波系数的模极大值沿尺度具有不同的传递特性，来滤除白噪声。阈值法的消噪原理是：信号经小波变换后，奇异信号（如局部放电脉冲）产生的小波系数幅值较大，但数目较少，而噪声对应的小波系数幅值小，数目多。选取阈值对不同尺度的分解系数进行阈值处理（小于阈值的系数置零，大于阈值的保留），然后再进行小波反变换，以实现信号的去噪。但是，阈值法去噪效果与其参数选取有密切关系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高频局部放电信号检测的抗干扰方法，通过离散小波变换阈值法去除干扰信号。

为达到以上目的，发明的技术方案为：

包括以下步骤：

1）搭建模拟局部放电信号测试回路系统，获得携带噪声的局部放电脉冲信号通过所述模拟局部放电信号测试回路系统后的信号，并分析所述信号在小波域内的特征，根据小波域内的特征，获取离散小波变换阈值法去噪的最优参数，所述最优参数包括最优小波基、最优分解层数以及各分解层上的阈值；

2）获取现场携带噪声的局部放电信号，并根据所述最优参数，对携带噪声的局部放电信号进行离散小波变换阈值法去噪，得到局部放电信号在小波域内的系数；

3）根据局部放电脉冲信号在小波域内的系数进行小波重构，获得去噪后的局部放电信号。