[发明专利]局部放电特高频信号波形的小波分解二值去噪方法

说明书

技术领域：

本发明属于电力设备绝缘状态评估技术领域，具体涉及一种局部放电特高频信号波形的小波分解二值去噪方法。

背景技术：

局部放电检测作为发现电力设备内隐藏缺陷及绝缘状态评估的有效手段，在变压器及气体组合绝缘电器等众多电力设备中获得广泛应用。而特高频局部放电检测方法具有灵敏度高、抗噪性好及可实现局部放电源定位等优点，逐渐成为检测局部放电的重要方法。

国内外众多学者开展了采用局部放电特高频信号时间差进行局部放电源定位的研究。利用多个特高频传感器接收信号的时间差，建立时间差定位方程组，通过求解该方程组获得局部放电源在电力设备内的位置，方便后期检修时及时发现局部放电源的所在位置，提高检修效率。但变电站现场噪声源众多，检测到的特高频信号包含较大幅值的噪声，使计算的特高频信号时间差精度降低，因此需要对特高频信号进行去噪处理。小波分解去噪方法具有优异的去噪性能，逐渐被众多学者及工程人员采用。然而，传统小波分解去噪方法(小波阈值去噪)以信噪比最高为目标，会造成局部放电信号波形的畸变，劣化特高频信号时差精度，使得去噪后的精度在许多情况下反而降低。

发明内容：

本发明的目的在于解决传统小波分解阈值去噪方法会畸变特高频信号波形的问题，提供了一种以减小局部放电特高频信号波形畸变为目标的小波分解二值去噪方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

局部放电特高频信号波形的小波分解二值去噪方法，包括如下步骤：

1)在被检测的电力设备上安装局部放电特高频传感器，利用检测设备采集局部放电特高频信号；

2)选取与局部放电特高频信号波形相似的母小波，设置分解层数，对局部放电信号进行小波多尺度分解，得到各尺度小波系数与信号波形；

3)以减小局部放电特高频信号波形畸变为目标，对小波分解系数进行处理，具体方法为：计算各尺度信号累积能量函数的数学形态学梯度，并计算数学形态学梯度的陡峭度Ku；将各尺度信号的陡峭度与某一阈值K_t进行比较，若陡峭度大于该阈值，该尺度包含局部放电信号，否则仅包含噪声信号；将仅包含噪声的尺度的小波系数置为零，包含局部放电信号的尺度的小波系数保持不变；

4)根据处理后的小波系数进行小波重构，得到去噪后的局部放电特高频信号。

本发明进一步的改进在于，步骤2)所述的选取与局部放电特高频信号波形相似的母小波，为db系列与sym系列母小波。

本发明进一步的改进在于，步骤2)所述的设置分解层数为5～20层。

本发明进一步的改进在于，步骤2)所述的对局部放电信号进行小波多尺度分解，具体为采用Mallat多尺度算法进行小波分解。

本发明进一步的改进在于，步骤3)所述的计算各尺度信号累积能量函数的数学形态学梯度，并计算数学形态学梯度的陡峭度，包括以下步骤：

(a)若第i个尺度的信号为U_i(t)，求取该信号的累积能量函数：