[发明专利]基于二维小波变换的变压器局部放电图谱去噪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气设备绝缘监测技术领域，尤其涉及一种基于二维小波变换的变压器局部放电图谱去噪方法。

技术背景

大型电力变压器作为输变电装备中最重要和最昂贵设备之一，其安全可靠运行对整个电网安全起着至关重要的作用。其运行的可靠性很大程度上取决于其绝缘的可靠性，变压器内部绝缘结构主要是油纸复合绝缘，局部放电是导致油纸绝缘老化乃至击穿的重要因素，通过对变压器内部局部放电监测可以准确判断电力变压器的绝缘状态。

局部放电相位分布(简称三维图谱)模式是一种广泛应用的局部放电模式，构造该模式需要测量局部放电发生的工频相位放电幅值u和放电次数n等。局部放电在线监测系统为了尽可能多的提取放电信息，硬件系统要求更宽的频带，但宽频带采集在保留更多有用信息的同时，也带来大量的干扰信息。干扰信号形式多样，主要有周期性干扰，随机性脉冲干扰和白噪声干扰。如果放电信号中混入随机性脉冲干扰信号，由于随机性脉冲干扰在幅值、相位以及放电重复率的分布是随机的，那么三维图谱将不可避免的受其影响而在整个相位—幅值平面上被叠加随机分布的噪声污染，进而影响放电故障的有效识别诊断。

目前针对局部放电信号去噪主要集中在单次时域波形信号的处理上，能够有效抑制周期性干扰和白噪声干扰，并且取得了良好的噪声抑制效果，但对于随机性脉冲干扰导致的三维图谱染噪，尚无有效解决方法。

发明内容

本发明的目的就是为了解决变压器局部放电三维图谱中随机性脉冲干扰问题，提供了一种基于二维小波变换的变压器局部放电图谱去噪方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于二维小波变换的变压器局部放电图谱去噪方法，包括以下步骤：

步骤(1)：输入待去噪的变压器局部放电三维图谱，变压器局部放电三维图谱为{f_m,n；m,n＝1,2,...,k；k∈N+}，其中f_m,n表示图谱中(m,n)点的灰度值；

步骤(2)：选择合适的小波基和分解层数j；

步骤(3)：对含噪的变压器局部放电三维图谱进行二维小波变换，将图谱分解为最高分解层数的平滑分量和各个分解层的细节分量；

步骤(4)：采用BayesShrink阈值对步骤(3)中所得的各分解层的细节分量进行阈值量化处理来除去噪声分量，并且另存为新的细节分量；

步骤(5)：利用步骤(4)中得到的新的细节分量和步骤(2)中得到的最高分解层数的平滑分量进行图谱重构，得到去噪后的局部放电图谱。

具体的，所述步骤(2)中选择db3小波基作为放电图谱去噪二维小波变换的小波基。

具体的，步骤(3)中的二维小波变换包括以下步骤：

采用Mallat算法对变压器局部放电三维图谱进行分解，获取图谱在第j层上分解的平滑分量A_jf(m,n)和细节分量和

其中，j为正整数，为放电三维图谱在平滑方向上的细节分量，为放电三维图谱在细节方向上的平滑分量，为放电三维图谱在细节方向上的细节分量。

更具体的，Mallat分解算法计算方法如下：

设ψ(m,n)为二维基小波，φ(m,n)为二维尺度函数，对放电三维图谱f(m,n)首先沿m方向分别用φ(m)和ψ(m)做分析，把f(m,n)分解成平滑逼近和细节两部分，然后对这两部分再沿n方向分别用φ(n)和ψ(n)做类似分析，计算公式如下：

当进行j级分解有