Cohen类时频分布比较及其在局部放电信号处理中的应用

系统地以参函数的角度介绍了6种典型的Cohen类时频分布。从理论和应用效果上分析了各分布的交叉干扰项衰减和时频分辨率性能。针对局部放电信号的非平稳性,展现了各分布在处理仿真和实际脉冲信号的应用效果。试验结果表明,平滑伪Choi-Williams分布(SPCWD)对局放脉冲非平稳信号引发的短时变化具有高度的敏感性,更为适合表征局放脉冲信号的时变信息。据此,可提取单个脉冲波形的时频特征参数、分析多个连续放电脉冲的时频变化,从而用于放电类型的模式识别以及深入研究绝缘系统中的局部放电机理。     

平滑伪Wigner-Ville分布在电力系统谐波和电压变动检测中的应用

在分析比较了现有用于短时电能质量扰动信号检测的方法的基础上,提出使用平滑伪Wigner-Ville分布(SPWVD)对电能质量信号进行检测和时频分析的新方法.平滑伪Wigner-Ville(SPWVD)分布是一种优良的时频分析方法,能够在时域频域上对平稳谐波信号及非平稳信号进行联合时频分析.仿真表明,该方法能够较有效地检测出突变、非平稳扰动的短时电压波动,谐波和间谐波等电能质量信号的起止时间、频率信息.     

平滑伪Wigner-Ville分布在电力系统谐波和电压变动检测中的应用

在分析比较了现有用于短时电能质量扰动信号检测的方法的基础上,提出使用平滑伪W igner-V ille分布(SPWVD)对电能质量信号进行检测和时频分析的新方法。平滑伪W igner-V ille(SPWVD)分布是一种优良的时频分析方法,能够在时域频域上对平稳谐波信号及非平稳信号进行联合时频分析。仿真表明,该方法能够较有效地检测出突变、非平稳扰动的短时电压波动,谐波和间谐波等电能质量信号的起止时间、频率信息。     

典型SF_6气体绝缘缺陷局部放电脉冲的Gabor特征识别

局部放电脉冲具有非平稳特性,采用联合时频域分析比常规的单域分析更能诊断放电的特征。因此,针对现场GIS可能存在的缺陷类型,设计了针板、悬浮和空穴的缺陷模型,提取其在工频电压下局部放电脉冲的Gabor分布特征,并采用BP人工神经网络对特征参数进行训练和测试;同时通过现场110 kV GIS的缺陷的局部放电实测,对放电脉冲Gabor特征分析的有效性进行了研究。结果表明,放电脉冲的时频特征图谱能够得到有效提取,为放电评估提供参考,特征参数的训练识别率和测试识别率较高,利于放电类型的识别。     

联合时频分析应用于局部放电信号处理的研究

将短时傅立叶变换谱、Wigner分布及 Gabor谱等 3种联合时频分析方法应用于离散时间域 ,分析并处理了油中沿面放电波形。结果表明 ,时频分析方法可以较好地描述局部放电信号频谱的时变特性。其中 ,Gabor谱不仅在时频域具有和 Wigner分布相同的高分辨率 ,优于短时傅里叶变换谱 ,而且能有效地消除 Wigner分布中交叉干扰的影响。对时频谱的分析还发现局部放电信号的频率分量可达到 GHz,为超高频和超宽频带局部放电检测的研究提供了理论依据。     

三种基于WVH变换的间谐波测试算法的分析和比较

间谐波除了造成与谐波相同的危害外还体现出时变性,基于时频分布思想下的维格纳-威尔分布(WVD)、伪维格纳-威尔分布(PWVD)、平滑的伪维格纳-威尔分布(SPWVD),虽然能够很好地解决电力系统中间谐波时域和频域的对应关系问题,但有不可避免的交叉项,在采用霍夫变换以后间谐波信号能够被清晰地提取;经过对三种方法的比较可以得到基于平滑的伪准格纳-威尔分布的霍夫变换(SPWVH)为比较理想的间谐波提取和测试方法。     

基于耦合混沌的局部放电信号检测

为了有效地检测局部放电脉冲信号,利用双耦合Duffing混沌振子瞬态同步突变现象对脉冲信号的敏感性和对白噪声的免疫能力,将双耦合Duffing振子应用于电机局部放电脉冲信号的检测中。根据局部放电脉冲信号的时频特性,构建适于局部放电检测的双耦合Duffing振子系统,设置双耦合Duffing振子的初始值、耦合因数、外部策动力的周期和幅值,以振子间的同步误差来检测微弱的局部放电信号。仿真测试结果表明,利用该方法检测局部放电脉冲信号,在低信噪比的条件下能取得良好的检测效果。     

一种局部放电脉冲信号频域变换的新方法

为了提高检测系统识别局部放电信号和干扰信号的能力,笔者根据局部放电脉冲信号的超宽带特性,提出使用梅林变换对其进行处理,得到该脉冲信号的特殊"频域"波形。针对实际信号的离散特性,给出了基于快速傅立叶变换(FFT)而实现信号快速梅林变换(FMT)的方法。实例分析结果表明:该变换算法简单、运算速度快,可以应用于宽带信号的在线实时处理。这为局部放电脉冲信号"频域"变换以及"频域"波形特征参数提取提供了一种新的方法。     

局部放电UHF脉冲的时频特征提取与聚类分析

制作了4种人工缺陷模型模拟典型的局部放电源,并进行局部放电试验采集UHF脉冲信号。引入S变换(ST)对局部放电的UHF脉冲进行时频分析,探索不同放电源脉冲的聚类分离。算法首先对UHF脉冲进行S变换,并采用非负矩阵分解(NMF)对S变换幅值矩阵进行分解得到频域基向量和时域位置向量,从中提取尖锐度、导数平方和、信息熵以及稀疏度等特征参量,构造出能充分反映局部放电时频信息的特征空间,最后利用模糊C均值算法对提取的特征向量进行聚类得到放电源脉冲的聚类结果。对试验数据的分析结果表明,提取的ST时频特征能够有效实现不同局部放电源脉冲的聚类,当NMF参数r=2时,10维时频特征能够取得最高为90.33%的聚类正确率;与常用的Wigner-Ville分布(WVD)相比,ST具有更好的聚类效果;当存在复杂的多重信号折反射时,本文提出的时频特征聚类结果较差,需要进行进一步的研究。     

基于时频相似度的GIS多源局部放电信号分离方法

文中提出一种基于时频分析的GIS多源局部放电信号脉冲分离方法。首先,对记录的GIS局部放电脉冲波形序列进行S变换时频分析,以提取典型局部放电脉冲的时间—频率—幅值特征。然后,与由单一典型局部放电缺陷模型构造的时频数据库进行混合,基于时频相似度分析和仿射聚类方法对记录的脉冲群进行快速分类,最终实现多局部放电源脉冲群的分离。在局部放电源个数未知的情况下,文中方法可判断出局部放电源的个数和放电类型。且该方法可抑制随机干扰源的影响,并可分离典型的脉冲扰动波形。     

基于时频域反射法的核电站仪控电缆缺陷检测

为确保核电站中仪控电缆的安全运行,时频域反射法(time-frequency domain reflectometry,TFDR)被广泛用于识别和定位仪控电缆中的缺陷。文中对比魏格纳-维利分布(Wigner-Ville distribution,WVD)、伪魏格纳-维利分布(pseudo Wigner-Ville distribution,PWVD)、平滑伪魏格纳-维利分布(smooth pseudo Wigner-Ville distribution,SPWVD)算法的优势,并提出时频域互相关曲线(time-frequency cross-correlation,TFCC)的能量区间放缩法。分别对50 m和148 m的多芯交联聚烯烃仪控电缆进行短路、断路、绝缘屏蔽层破损和局部热老化的缺陷模拟,并基于TFDR,采用3种时频分布算法进行实验处理。随后,基于局部热老化的检测,采用能量区间放缩法,对TFCC定位峰主瓣较宽的问题进行改善。实验结果表明:经过SPWVD处理后,TFCC的主瓣较宽;在正常电缆检测时,PWVD对交叉项有更好的抑制作用;但在单缺陷检测中,SPWVD具有更好的缺陷识别能力;通过采用能量区间放缩法,可分离相近的定位峰,加强对微弱反射信号的判别。     

Detecting ventricular fibrillation

The short time Fourier transform (STFT), smoothed pseudo Wigner Ville distribution (SPWVD), and cone-shaped kernel distribution (CKD) have been used to compare the time-frequency distribution of normal sinus rhythm, ventricular tachycardia, ventricular flutter, and ventricular fibrillation signals. This work is a pilot study to illustrate that the CKD and SPWVD have better time and frequency resolution than the STFT. It demonstrates that accurate methods of computing the time-frequency domain should be found for ECG signals. Only then should future work be done to design discriminatory features and classifiers for arrhythmias     

一种改进的 MP-WVD 滚动轴承信号时频分析方法

针对魏格纳维利分布(WVD)方法直接对轴承振动信号进行分析时存在交叉干扰项的问题,提出一种基于改进匹配追 踪(matching pursuit,MP)算法与 WVD 的滚动轴承信号时频分析方法。 首先,根据对轴承振动信号的分析,确定 MP 算法中字典 原子的基函数,并通过相关滤波法确定原子参数,完成字典构造。 然后,利用快速傅里叶变换(fast Fourier Transform,FFT)计算 信号与字典中原子的互相关谱,替代 MP 算法中的内积运算,对信号进行稀疏表示,迭代过程中根据残差信号的频谱更新字典 中的频率参数。 最后,对稀疏表示结果中的原子进行 WVD 计算,并以原子对应系数为权重将各原子的时频表示线性叠加,完 成信号的时频分析。 实验结果表明,有效提高了 MP 算法的计算速度,并且与 3 种 WVD 改进算法相比,本文方法时频分析结果 的时频聚集程度更高,可以更好地克服 WVD 方法中的交叉干扰项,为滚动轴承信号的时频分析提供新的解决方法。     

基于VMD-WVD的故障行波全波形时-频分析方法

受高阻接地故障、过零点故障和高频噪声等因素的影响,行波波头检测困难,导致行波保护和故障定位方法可靠性不高.由于故障行波具有全时频特性,检测一定时间窗内时频域行波波形将包含全景故障信息,从而实现故障特征可观测.融合故障行波时频域信息,提出了基于全波形信息的故障行波表现形式.在此基础上,提出了一种基于变分模态分解(VMD)...     

采用傅立叶变换分析冲击下GIS局部放电信号

为了分析冲击电压下GIS腔体内局部放电信号的特征,将一种时频变换理论即二次型短时傅立叶变换应用于局放脉冲序列的分析,得到信号在时频平面的能量分布和变化规律。通过对含噪声局放脉冲序列时频变换的仿真研究,有效地提取了放电脉冲。另外,在实验室对220 kV GIS母线段进行了尖刺缺陷模型的安装和冲击耐压下局放检测,对实测数据进行了时频分析,验证了二次型短时傅里叶变换在局放信号处理中的有效性,得到了信号时频谱图在不同长度窗函数处理下的变化规律。     

基于时频方法的工频通信系统上行信号检测

工频通信是一种以配电网为介质的新型通信技术,能否准确地检测出调制信号是该技术的关键。调制信号的检测受背景电流的影响,以往时域检测法抗干扰能力差,前、后周期做差的方法在相邻2个周期都含有调制信号时则不能检出,也就无法进行工频信号的多路传输。针对该问题,在利用三相抵消背景电流后,采用小波变换和维格纳分布(WVD)对调制信号进行检测,提出了先判断频谱后分析时频的方法,可有效地识别工频通信中的单个信号。数字仿真和实例分析证明了该方法的有效性。     

基于 CWD 及分块 SVD 的配电开关故障诊断方法

通常,配电开关分合闸操作产生的振动信号中蕴含有体现机械状态的重要信息。提出一种基于振动信号分析的新型配电开关故障诊断方法。首先对振动信号求取乔-威廉斯分布获得二维时频矩阵,然后对时频矩阵作分块奇异值分解,用于表征不同机械状态的时频特性,最后结合极限学习机算法对4类实测振动信号的特征向量进行训练和测试。所提方法的优点是有效提取了配电开关振动信号时频域的特征,并且可以在较少样本的情况下训练诊断模型。基于实测数据的实验表明,该方法具有较高的识别精度和较快的收敛速度。     

基于最小二乘支持向量机的改进型GIS局部放电识别方法

利用最小二乘支持向量机（1east square-support vector machine,LS．SVM）的方法识别气体绝缘组合电器局部放电的类型。在信号的快速分类后利用相位分布的局部放电特征谱图的特征参数作为LS．SVM识别放电类型的依据;信号快速分类处理部分主要包括信号时间一频率特性提取部分和模糊C-均值聚类2...