[发明专利]一种基于FFT及数学形态法的信号去噪方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于FFT及数学形态法的信号去噪方法及装置，该方法包括以下过程：S1，对信号采样序列进行FFT变换，获得频域值；S2，根据频域值计算频谱集中区域的宽度，将此宽度作为截断长度；S3，提取长度为截断长度的频域值进行FFT逆变换，获得新的信号序列；S4，基于数学形态法对新的信号序列进行滤波，获得最终的信号序列。本发明首先采用FFT算法进行高频滤波降噪，之后再采用数学形态法对信号进一步消噪，大大减小了信号噪声。

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及一种基于FFT及数学形态法的信号去噪方法及装置。

背景技术

输电线路分布式故障诊断装置一般安装在野外，在严寒、酷暑、覆冰、雨淋及高电压等恶劣环境下，装置采样数据中可能包含较强的噪声，这给行波波头定位及高阻故障等弱故障的检出带来严重影响，不但测距精度不能保证，有时甚至无法检出故障。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于FFT及数学形态法的信号去噪方法及装置，首先采用FFT算法进行高频滤波降噪，之后再采用数学形态法对信号进一步消噪，可大大减小信号噪声。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于FFT及数学形态法的信号去噪方法，其特征是，包括以下过程：

S1，对信号采样序列进行FFT变换，获得频域值；

S2，根据频域值计算频谱集中区域的宽度，将此宽度作为截断长度；

S3，提取长度为截断长度的频域值进行FFT逆变换，获得新的信号序列；

S4，基于数学形态法对新的信号序列进行滤波，获得最终的信号序列。

进一步的，根据频域值计算频谱集中区域的宽度过程为：

根据频域值计算功率谱；

根据功率谱能量占比和设定的阀值之间数值关系，可反推出信号频谱集中区域的宽度。

进一步的，功率谱能量占比和设定的阀值之间数值关系如下：

式中，k为采样点序号，L为在频域内的截断长度，N为数据窗长度，F表示采样序列的FFT变换序列，THset为阈值设定值。

进一步的，基于数学形态法对新的信号序列进行滤波包括：

先对新的信号序列进行闭运算，再进行开运算，得到一个离散序列B，

之后再对新的信号序列先进行开运算，再进行闭运算，得到一个离散序列C，

最后对数据序列B和C做中值运算得到滤波后的最终序列。

相应的，本发明还提供了一种基于FFT及数学形态法的信号去噪装置，包括FFT变换模块、截断长度计算模块、FFT变换模块、滤波模块；

FFT变换模块，对信号采样序列进行FFT变换，获得频域值；

截断长度计算模块，根据频域值计算频谱集中区域的宽度，将此宽度作为截断长度；

FFT逆变换模块，提取长度为截断长度的频域值进行FFT逆变换，获得新的信号序列；

滤波模块，基于数学形态法对新的信号序列进行滤波，获得最终的信号序列。

进一步的，截断长度计算模块中，根据频域值计算频谱集中区域的宽度过程为：

根据频域值计算功率谱；

根据功率谱能量占比和设定的阀值之间数值关系，可反推出信号频谱集中区域的宽度。

进一步的，功率谱能量占比和设定的阀值之间数值关系如下：