[发明专利]一种基于无监督方式的电力变压器工况噪声分离方法

权利要求书

1.一种基于无监督方式的电力变压器工况噪声分离方法，其特征在于，包括以下步骤：

11)电力变压器声纹数据的采集：通过声纹采集传感器实地采集获取电力变压器音频数据；

12)声纹数据的预处理：运用分段、分帧、音频加窗预处理方法对所采集的变压器声纹进行去噪处理；

13)变压器声纹的压缩：运用频率压缩方法对预处理后的声纹数据进行频率压缩，得到帧信号的压缩特征；所述变压器声纹的压缩包括以下步骤：

131)利用离散傅里叶变换将每一帧的时域信号f_qp(t)变换到频域F_qp(w)，离散傅里叶变换的表达式如下：

其中，f_qp(t)为时域函数，F_qp(w)为其离散傅里叶变换后得到的频域函数；

132)对频域F_qp(w)进行压缩处理：

1321)将声音的频谱信息w分为低频数据[L1,L2]、中频[M1,M2]、高频[H1,H2]三个频段；

1322)对三种频段使用不同的频率压缩比例k1,k2,k3进行压缩，

其中k1k2k3；

1323)采取最大值策略进行压缩取值，选取每个压缩区间最大值作为压缩结果，得到压缩后的数据为

其中，低频总维度w1＝(L2-L1)/k1，中频总维度w2＝(M2-M1)/k2，高频总维度w3＝(H2-H1)/k3；表示低频压缩数据，表示中频压缩数据，表示高频压缩数据；

得到第q段第p帧信号的压缩特征Z_qp(i),0≤i≤w1+w2+w3；

14)变压器工况噪声的分离：基于特征向量夹角相似度算法进行声纹叠加的分离检测，分离出变压器工况噪声特性。

2.根据权利要求1所述的一种基于无监督方式的电力变压器工况噪声分离方法，其特征在于，所述声纹数据的预处理包括以下步骤：

21)对采集的变压器音频s(t)进行分段操作：

对获得的变压器音频数据进行分段切分成s(t)＝{s₁(t),s₂(t),...,s_q(t),...s_r(t)}，计算声纹数据的总长度L，其计算公式如下：

L＝time×fS_Sample＝r×r_L，

其中，fs_sample为该音频的采样频率,time是采样时间，r为分段数量，r_L为分段长度；

22)对已经分段的变压器音频数据s_q(t)进行分帧处理：

将变压器声纹帧长设为500ms，进行分帧处理为s_q(t)＝{s_q1(t),s_q2(t),...,s_qp(t),...s_qLength(t)}，

其中，每一帧长度设定为500ms，每一段分为Length帧；

23)对分帧后变压器音频加窗处理：

对分帧数据进行端点平滑的加窗处理，使用hamming窗对帧进行加窗处理，Hamming窗的函数表示如下：

其中M为帧长；

针对每一帧得到时域信号f_qp(t)，其表达式如下：

f_qp(t)＝s_qp(t)*w(n)，

其中，f_qp(t)是第q段信号的第p帧的时域信号，w(n)为加窗函数，s_qp(t)为第q段信号的第p帧的信号值。