[发明专利]一种基于VMD的间隔阈值局部放电去噪方法

权利要求书

1.一种基于VMD的间隔阈值局部放电去噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用变分模态分解VMD算法对染噪局部放电信号进行分解，得到多个有限带宽模态分量；

2)计算各个模态分量的峭度指标，保留峭度较大的模态；

3)利用变分模态分解算法分解白噪声，分解白噪声后得到模态分量的两个统计特性；

4)估计局部放电信号主导模态残留的低频白噪声的标准差，利用3σ准则确定阈值；

5)引入间隔阈值方法去除步骤4)所述模态中的白噪声，并重构模态得到最终去噪后的局部放电信号。

2.根据权利要求1所述的基于VMD的间隔阈值局部放电去噪方法，其特征在于，所述步骤1)中首先对染噪信号进行FFT分析，根据频谱选择有效频带的个数为初始模态分解数，然后采用变分模态算法对染噪信号分解，直至分离出染噪信号中有效局部放电信号主导、窄带周期干扰主导和高频白噪声主导的模态。

3.根据权利要求1所述的基于VMD的间隔阈值局部放电去噪方法，其特征在于，所述步骤2)中采用峭度指标值区分有效局部放电信号主导模态和窄带干扰主导模态的过程为：利用峭度计算公式得到各模态峭度指标值，保留峭度指标值大于10的模态，即筛选出有效局部放电信号主导模态；

式中E为期望，μ和σ₁表示数据的均值和标准差，N为随机变量采样点个数，x_k为随机变量值。

4.根据权利要求1所述的基于VMD的间隔阈值局部放电去噪方法，其特征在于，所述步骤3)中分解白噪声后得到模态分量的两个统计特性为各模态均服从正态分布以及各模态标准差接近。

5.根据权利要求1所述的基于VMD的间隔阈值局部放电去噪方法，其特征在于，所述步骤4)中估计局部放电信号主导模态残留低频白噪声标准差的算法步骤为：

i)计算由VMD分解得到的白噪声主导模态的标准差，将这些标准差的平均值作为初始值σ⁽⁰⁾，令迭代次数n＝0；

ii)寻找局部放电信号主导模态中范围在(-3σ⁽ⁿ⁾，3σ⁽ⁿ⁾)的数据，并以这些数据为一新序列；

iii)对新序列重复作Lilliefors假设检验若干次，若在0.05显著水平下不拒绝零假设，则令此时的σ⁽ⁿ⁾作为最终估计值结束算法；否则转步骤iv)；

iv)根据利用VMD对白噪声分解后，得到的各模态标准差接近的特性2，白噪声真实标准差σ应与初始值σ⁽⁰⁾较为接近，因此σ在σ⁽⁰⁾一邻域内，按照下式以1％σ⁽⁰⁾步长在其邻域内搜索并迭代更新后，转步骤ii)

σ⁽ⁿ⁺¹⁾＝σ⁽ⁿ⁾+0.01(-1)ⁿ(n+1)σ⁽⁰⁾

估计出白噪声标准差后，将作为阈值对局部放电信号主导的模态进行去噪。

6.根据权利要求1所述的基于VMD的间隔阈值局部放电去噪方法，其特征在于，所述步骤5)中间隔阈值方法为：

以局部放电信号主导模态u_k的相邻零点作为一个间隔区间其中是u_k第j、j+1个零点，此区间内的极值点为其硬阈值函数如下：

即首先确定所有间隔区间若间隔区间内极值大于阈值T_k时，则保留该区间所有的值。