[发明专利]一种用于局部放电脉冲测量的降噪方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气设备局部放电检测技术领域，尤其是涉及一种用于局部放电脉冲测量的降噪方法。

背景技术

绝缘故障是电力设备在运行中可能发生的最主要故障之一，电力设备发生绝缘故障前，一般都会有一个逐渐发展的局部放电过程，最终导致绝缘击穿。局部放电的现场检测可以为保障电力设备安全、稳定和可靠运行以及电力设备的状态检修提供技术支撑。局部放电脉冲能量值是表征局部放电的重要特征指标，常用于评估局部放电的严重程度。准确测量局部放电脉冲能量具有重要的现实意义。然而，局部放电现场检测过程中往往存在大量的噪声干扰，主要包括白噪声、周期性窄带干扰和脉冲型干扰3类，严重影响脉冲能量值的准确获取。其中窄带干扰和白噪声构成的混合背景干扰与局部放电脉冲直接重叠，是影响脉冲能量值测量的主要原因。

目前存在着多种局部放电信号的降噪处理方法，然而这些降噪方法多以取得高信噪比为目的，而非基于能量测量。现有常见的降噪手段是对信号进行不同频段分解后，选取其中信噪比高的频段同时舍弃信噪比低的部分，这意味着在降噪处理后，脉冲能量会发生变化，能量测量结果准确性会下降。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种降低检测影响、提高检测的可靠性的用于局部放电脉冲测量的降噪方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于局部放电脉冲测量的降噪方法，用以获取脉冲能量，包括以下步骤：

1)通过阈值法将现场测量数据分成信号帧y(n)和噪声帧d(m)；

2)对噪声帧数据进行修正，得到修正后的噪声帧

3)获取修正后的噪声帧的FFT系数并对FFT系数进行旋转变换得到FFT变换系数

4)选取噪声帧频谱峰值点附近的3个点并获取其对应的FFT变换系数，并联立得到线性方程组，求解得到窄带干扰角频率的估计值

5)根据干扰角频率的估计值窄带干扰相位的估计值和幅值的估计值重构噪声帧的窄带干扰并从中消去得到仅含有白噪声的背景信号

6)计算白噪声方差的最大似然估计值

7)计算信号帧中的相位并进一步重构并消去信号帧中的窄带干扰，得到仅包含脉冲信号和白噪声的信号b(n)；

8)信号帧中的脉冲能量E_s。

所述的步骤1)具体为：

将现场测量数据中脉冲峰值超过指定阈值的时间窗口内的数据划分为信号帧，剩余数据划分为噪声帧。

所述的步骤2)中，修正后的噪声帧的表达式为：

其中，M为噪声帧的采样总点数，m为采样点，β为积分边界的偏差修正系数。

所述的步骤4)中，联立后的线性方程组为：

其中，Δω＝2π/T，T为采样时间长度，和分别为窄带干扰及其导数在积分边界的差值项，l₁、l₂、l₃分别为噪声帧频谱峰值点附近的3个采样点。

所述的窄带干扰相位的估计值和幅值的估计值的计算式为：

其中，为点l_p的FFT系数，和分别代表取实部和虚部，sinc(x)＝sin(πx)/πx。

所述的步骤5)中，仅含有白噪声的背景信号的表达式为：

所述的步骤6)中，白噪声方差的最大似然估计值的计算式为：

其中，为背景信号的均值。

所述的信号b(n)的表达式为：

所述的脉冲能量E_s的计算式为：

其中，B(k)为b(n)的FFT系数，λ为白噪声方差。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明引入了噪声帧和信号帧的概念，并结合参数估计理论，对局部放电脉冲能量测量结果进行降噪处理，能显著降低环境中的窄带干扰和白噪声对测量结果的影响，与传统降噪方法相比能够有效提高脉冲能量测量结果的准确性，从而提高了现场局部放电检测的可靠性和稳定性，有利于改善局部放电严重程度评估算法以及其他利用局部放电脉冲能量作为特征值的检测算法。

附图说明

图1是用于局部放电脉冲能量测量的降噪方法流程图。

图2是采样数据中的脉冲信号、混合背景噪声信号和两者的合成信号，其中，图(2a)为脉冲信号图，图(2b)为背景信号图，图(2c)为合成信号图。

具体实施方式