[发明专利]一种电力电缆现场局部放电信号的降噪方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力检测技术领域，具体涉及一种电力电缆现场局部放电信号 的降噪方法。

背景技术

局部放电(partial discharge,PD)是电力电缆安全运行的常见故障，如果不能及 时检测出局部放电信号，将会造成安全隐患，严重时可能引发用电事故。PD检 测是目前绝缘状态评估的有效方法之一，然而由于运行环境的影响，在实际现 场PD信号采集过程中，互感器采集到的PD信号会含有各种大量的干扰和噪声。 比如电气设备的热噪声引起的白噪声、由系统载波通信或高次谐波引起的周期 性窄带干扰、由可控硅等开关器件动作产生的随机脉冲干扰等。在处理原始信 号时，只有将混杂的噪声加以消除或抑制后，PD信号的一些重要特征才能显现 出来。因此，如何从含噪声的实际信号中提取出PD信号成为一个具有实际意义 的问题。

当前去噪算法主要有傅里叶分析法、波形参数直接提取法以及小波分析法 等。傅里叶分析在频域上有着很好的分辨率，可以针对窄带噪声进行处理。波 形参数直接提取法可以提取出放电脉冲前沿时间、后沿时间、脉宽及波形存在 时间等特征量，进而识别出PD脉冲。目前在噪声干扰的抑制方面研究较多的方 法是小波变换。小波变换由于具有多分辨率分析的特点，在处理局放这类非平 稳信号时能取得较好的效果，但是针对周期性窄带噪声进行去噪时，往往会导 致波形失真或者去噪不彻底，同时传统小波分析去躁算法还存在着信噪比低、 波形畸变率较大、还原准确性不高的问题，因此，对于现场噪声，需要一种更 加先进的去噪算法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种电力电缆现场局部放电信号的降 噪方法，解决传统小波分析去躁算法存在的信噪比低、波形畸变率较大、还原 准确性不高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种电力电缆现场局部 放电信号的降噪方法，包括如下步骤，

步骤S1：现场采集电力电缆局部放电信号，经过数字处理，形成现场局部 放电信号的时域信号f(t)；

步骤S2：利用快速傅里叶变换将时域信号f(t)转换为对应频域函数F(ω)， 并对频域函数F(ω)进行数学处理，获得快速傅里叶功率谱

步骤S3：使用AGFCM算法对含噪信号功率谱数据分为两类，选取受窄带 干扰影响较小的一类的最大值为阈值T；

步骤S4：定位窄带干扰峰，并对定位到的窄带干扰峰进行压缩处理，对滤 除窄带干扰峰后的P(ω)进行快速傅里叶反变换，得到去除窄带噪声信号g(t)；

步骤S5：对g(t)进行小波变换分析，选取母小波，确定阈值，滤除白噪声， 得到最终去噪信号。

优选的，步骤S3中AGFCM算法的具体过程为：从全局数据集中按比例进 行抽样得到全局数据集的一个子集，再通过设置聚类个数c进行层次聚类直到 产生c个模糊C均值最终聚类中心，然后将这c个模糊C均值聚类中心，作为 遗传算法的初始种群，再对这c个种群个体进行选择、交叉和变异操作，经过 M次迭代后，实现对数据聚类的优化；将n个样本数据X＝(x₁,x₂,...,x_n)分为c个类 族，并求每组的聚类中心v_i(i＝1,2,...,c)，其目标函数定义为：

μ_ij表示第j个数据点对第i个类的隶属度；d_ij表示第j个数据点与第i个聚类中 心的欧式距离；m∈[1,∞]是模糊聚类指数。

优选的，步骤S4中，将原始信号的功率谱元素分为两类，第一类为受窄带 干扰较小的部分，第二类为周期性窄带干扰部分，取为第一类元素最大值， 则干扰峰阈值为其中，α为裕度系数，对信号功率谱中大于阈值的 点的FFT变换系数进行压缩，将原信号的FFT变换系数作处理，利用方程

方程中F(ω),F'(ω)分别为阈值处理前后原信号的FFT变换系数；λ为压缩比， 压缩比按下式选取

其中，分别为染噪信号功率谱中最大值和均值；

最后，利用干扰峰阈值T以及F'(ω)公式，对于大于T的频域信号部分作为干扰 峰处理。

优选的，步骤S5中对g(t)进行小波变换分析的具体方法为：

设函数ψ(t)∈L²(R)，若其傅里叶变换ψ(ω)满足容许条件成立：