[发明专利]一种基于ESMD联合自适应阈值的局部放电信号去噪方法

说明书

本发明涉及一种基于ESMD联合自适应阈值的局部放电信号去噪方法，包括：1)输入待处理的局部放电信号；2)利用极点对称模态分解算法对染噪局部放电信号进行分解，得到模态分量和残余分量；3)计算各个模态分量的相关系数，根据相关系数准则，保留原始局部放电信号；4)再次计算各个模态分量的峭度值，选择合适的峭度值，保留局部放电信号特征丰富的模态分量；5)对筛选后的模态分量进行重构并使用自适应阈值滤波，得到最终的去噪后的局部放电信号。本发明利用ESMD对局部放电信号进行分解，可以避免模态混叠和端点效应，并对每个模态分量进行分析，可有效保留局部放电信号特征，减少局部放电波形畸变率，为局部放电的故障诊断提供了基础。

技术领域

本发明涉及GIS局部放电在线监测技术领域，尤其是涉及一种基于ESMD联合自适应阈值的局部放电信号去噪方法。

背景技术

GIS设备在电力系统中起到极其重要的作用，直接关系到电网运行的安全及稳定。现如今，GIS被大量投入使用在枢纽变电站中。然而GIS一旦发生大面积影响的故障时，因其全封闭式结构使得人工故障定位极其困难，快速抢修不及时易造成经济损失乃至安全事故。GIS设备内部缺陷的早期局部放电信号比较微弱，而运行中的设备周围往往存在强大的干扰噪声源。可见局部放电信号相对噪声信噪比很低，几乎淹没在复杂的现场干扰中。

局部放电是一种非线性、非平稳的宽频信号，而噪声干扰主要为窄带周期干扰和白噪声。常见的局部放电降噪方法包括数字滤波、小波分析和经验模态分解(EMD)等时频分析方法，传统方法不足在于：难以有效抑制噪声的不利影响，无法有效保护信号细节，原始局部放电信号特征的损失严重，算法本身的局限性以及局放信号与噪声的复杂特性等问题，所以整体去噪效果一般。而极点对称模态分解(Extrem-point Symmetric ModeDecomposition Method，ESMD)方法是近年来提出的一种新型的信号分解技术，其主要创新是自适应全局均线概念的提出和直接插值法的引入。该方法不仅可以直观地体现各模态的振幅与频率的时变性，还可明确地获知总能量变化，上述特点为局部放电降噪提供了有效的新手段。

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基于ESMD联合自适应阈值的局部放电信号去噪方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于ESMD联合自适应阈值的局部放电信号去噪方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：输入待处理的含噪局部放电信号；

步骤2：利用极点对称模态分解算法对含噪局部放电信号进行ESMD分解，得到模态分量和残余分量，每个模态分量分别包含局部放电信号在不同频率段的特征；

步骤3：计算各个模态分量的相关系数，并基于相关系数筛选出有效局部放电信号模态分量；

步骤4：再次计算各个模态分量的峭度值，并基于峭度值筛选出保留冲击成分及故障信息的信号模态分量；

步骤5：对筛选后的模态分量进行重构并自适应阈值滤波，得到去噪后的局部放电信号。

进一步地，所述的步骤2包括以下分步骤：

步骤201：找出信号g(t)的所有极值点，并将它们依次记为E_i，对所有相邻的极值点用线段连接，并标出线段的中点F_i，利用线性插值补充在中点集合的左右两边各加一个边界点F₀和F_n，利用所获取的n+1个中点构造p条插值线L₁,…,L_P，p≥1，并计算对应的均值曲线L^*＝(L₁+…+L_P)/p；