[发明专利]用于局部放电信号的信噪分离方法、信息数据处理终端

权利要求书

1.一种用于局部放电信号的信噪分离方法，其特征在于，所述用于局部放电信号的信噪分离方法采用幅值-时间阈值法与时域能量法联合提取脉冲信号，能够高效准确提取各个脉冲波形；采用多个带通滤波器下的峰值信息作为特征向量，能够充分反映脉冲波形信息，提高了干扰信号与局放信号分离的精度；在对脉冲信号与局放信号进行分离时，无需建立局放以及噪声指纹库，结合聚类分离结果以及单类信号相位分布谱图特征，即可分辨脉冲干扰以及局部放电信号类型；

所述用于局部放电信号的信噪分离方法包括：

(1)采集局部放电波形信号；

(2)对局放信号进行提取，获取单个脉冲信号，记录脉冲的峰值及相位，并绘制相位分布谱图；具体包括：

步骤一，采集的局部放电波形信号为离散时间序列，将采集信号的幅值与设置的脉冲幅值阈值进行比较；若采集信号幅值大于所述脉冲幅值阈值，则存储该幅值以及所对应时间序列中的位置信息；否则，不进行存储；

步骤二，读取存储的采样点，将相邻采样点时间之差与设置的脉冲时间阈值进行比较，确定脉冲的第一个大于脉冲时间阈值的点P以及最后一个大于脉冲时间阈值的点Q，并分别进行存储；

步骤三，根据步骤二中存储的采样点，确定脉冲的起点以及终点，并存储整个脉冲的波形，取该脉冲幅值的最大值作为该脉冲的峰值；并将其所对应的时间序列进行转换确定局放相位，绘制相位分布谱图；

(3)将所提取脉冲通过多个带通滤波器，获得对应滤波器下脉冲的峰值信息，并通过主成分分析降维，获得特征参数；具体包括以下步骤：

步骤一，对采集信号进行傅里叶变换得到频谱信号，获取采集信号的频率范围；

步骤二，在采集信号频率范围内，以0.1MHz为步进，计算提取的所有脉冲在相应频率下的方差；

步骤三，取方差较大的前三个值所在频率作为第一带通滤波器、第二带通滤波器、第三带通滤波器的中心频率f_c1、f_c2、f_c3；沿方差曲线分别在所述中心频率两侧取3dB带宽作为第一带通滤波器、第二带通滤波器、第三带通滤波器的带宽BW₁、BW₂、BW₃；

步骤四，将提取的单个脉冲信号分别通过三个带通滤波器，获得多个频带下脉冲的多个峰值，分别为第一峰值、第二峰值、第三峰值，并进行归一化处理；

步骤五，通过主成分分析降维算法对步骤四中所述的多个峰值进行降维，提取其前两阶X₁、X₂作为特征参数；

(4)对特征参数进行聚类分析，将脉冲分为多类，并根据分类类别号、脉冲峰值、脉冲相位绘制单类脉冲相位分布谱图，确定局放信号与干扰信号。

2.如权利要求1所述的用于局部放电信号的信噪分离方法，其特征在于，所述步骤三中确定脉冲起点以及终点方法具体实现如下：

第一步，计算背景噪声的均值以及方差，背景噪声可认为是服从于均值为μ，方差为σ²的正态分布的数字随机序列，均值以及方差计算公式：

式中，X_i为背景噪声序列，N为截取的背景噪声的点数；

第二步，计算背景噪声的时域能量，定义长度为M的信号序列时域能量如式；

第三步，确定脉冲的起始以及结束位置，分别在点P处进行前向搜索、点Q处进行后向搜索，计算长度为M的信号的时域能量；将时域能量与设置的能量阈值进行比较，当时域能量小于等于能量阈值时，完成搜索，确定脉冲的起始位置和结束位置。

3.如权利要求1所述的用于局部放电信号的信噪分离方法，其特征在于，所述对特征参数进行聚类分析，将脉冲分为多类，并根据分类类别号、脉冲峰值、脉冲相位绘制单类脉冲相位分布谱图，确定局放信号与干扰信号具体包括：

步骤一，根据特征参数(X₁,X₂)绘制二维坐标散点图；

步骤二，采用模糊C均值聚类算法对特征参数进行聚类，得到分离的噪声信号与局放信号；

步骤三，根据分类类别号，使用不同图例在同一坐标系下绘制不同类别脉冲的二维坐标散点图；

步骤四，根据分类类别号、脉冲峰值、脉冲相位绘制单类脉冲相位分布谱图，确定局放信号与干扰信号。