[发明专利]一种基于滑动窗口的局部放电单脉冲提取方法

权利要求书

1.一种基于滑动窗口的局部放电单脉冲提取方法，其特征在于，所述方法针对信号的离散采样时间序列{x(i)}，x(i)为采样点i的幅值，截取由无脉冲区域组成的背景信号x_i(i＝1,2,…,n)，统计得到背景白噪的均值μ和方差σ²，利用脉冲信号连续性及其能量有限特性，确定脉冲幅值阈值T_a和滑动窗口能量阈值T_e，通过搜索采样时间序列，依据幅值阈值T_a判断是否存在单脉冲，存在脉冲则建立滑动窗口，通过滑动窗口最终确定单脉冲的起点和终点，实现单脉冲的提取。

2.根据权利要求1所述的一种基于滑动窗口的局部放电单脉冲提取方法，其特征在于，所述方法将传统的脉冲“峰值-时间”序列检测改为脉冲“波形-时间”序列检测，为单脉冲分析奠定基础。

3.根据权利要求1所述的一种基于滑动窗口的局部放电单脉冲提取方法，其特征在于，所述方法的步骤为：

(1)针对信号的离散采样时间序列{x(i)}，截取由无脉冲区域组成的背景信号x_i(i＝1,2,…,n)，统计得到背景白噪的均值μ和方差σ²，确定脉冲幅值阈值T_a和滑动窗口能量阈值T_e；

(2)从i＝0开始对信号的采样序列{x(i)}进行搜索，当x(i)的绝对值大于阈值T_a时，即|x(i)|>T_a时，认为信号中存在一个单脉冲P(i)，然后以x(i)为中心，向前后搜索脉冲P(i)的起点和终点；

(3)以x(i)为能量中心，建立滑动数据窗W(k)，k＝(i-M,...,i,...,i+M)，2M+1为窗口内采样点数量，M由局部放电检测方式及系统采样速率确定，则W(k)内信号的能量E(k)为：

E(k)=Σj=i-Mi+M[x(j)]2---(1)]]>

式中，{x(j)}为采样时间序列中的一段，x(j)为采样点j的幅值，信号能量E(k)为归一化能量，以下相同；该数据窗内总的数据点数N为

N＝(i+M)-(i-M)+1＝2M+1                 (2)

(4)将数据窗W(k)向i增大的方向滑动一格，形成下一个数据窗W(k+1)，则原始数据窗W(k)内的第一个数据点x(i-M)移出了W(k+1)，同时数据点x(i+M+1)添加到新窗口中，W(k+1)内信号的能量E(k+1)为：

E(k+1)=Σj=i-M+1i+M+1[x(j)]2---(3)]]>

由于W(k+1)是W(k)经过滑动得到，则W(k+1)窗口内的信号能量E(k+1)可简化为

E(k+1)＝E(k)-[x(i-M)]²+[x(i+M+1)]²；           (4)

(5)当W(k+1)窗口内的信号能量E(k+1)大于某一阈值T_e时，则W(k+1)窗口的中心点x(i+1)属于脉冲P(i)，此时继续向前滑动窗口，判断下一中心点是否属于该脉冲；当E(k+1)小于T_e时，中心点x(i+1)不属于脉冲P(i)，滑动窗口停止，由此确定脉冲终点x(e)；

(6)向i减小的方向滑动窗口，以确定脉冲的起点x(s)；窗口W(k-1)内的信号能量E(k-1)由下式计算：

E(k-1)＝E(k)+[x(i-M-1)]²-[x(i+M)]²             (5)

根据式(4)和(5)计算滑动窗口内信号的能量，对每个中心点是否属于脉冲P(i)的判别仅需要两次加法和一次比较运算，计算时间和空间复杂度小，能够有效提取单脉冲，满足实时在线运行需求。

4.根据权利要求3所述的一种基于滑动窗口的局部放电单脉冲提取方法，其特征在于，所述局部放电检测方式包括高频、特高频、超声波。