基于SVD-WT的电机局部放电去噪方法研究

局部放电(PD)在线监测是高压电机状态监测的常用技术。然而现场的噪声干扰难以避免,最常见的噪声是白噪声和周期性窄带噪声。为此提出一种结合奇异值分解与小波变换(SVD-WT)的去噪方法,对原始PD信号进行SVD分解,通过计算奇异值序列的峭度值,自适应的选取需要重构奇异值实现周期性窄带噪声的去除;通过计算滑动窗内信号的方差值,确定PD信号的起始位置;对无PD发生的位置进行置零,得到去除噪声后的PD信号。通过对仿真和实测的PD信号进行去噪分析,与经验模态分解与小波变换(EMD-WT)和自适应奇异值分解(ASVD)进行对比分析,仿真和实测的PD信号去噪结果表明,SVD-WT方法具有优异的性能。     

基于改进奇异值与经验小波分解的局放去噪算法

局部放电(partial discharge,PD)检测是监测绝缘劣化的重要手段.由于现场环境复杂,PD检测易被干扰,而PD检测的真实性影响电气设备绝缘性能评估的准确性.因此,检测信号去噪是PD检测的重要任务.常用PD去噪算法的效果依赖于人工选择阈值或分解层数等参数,为了解决这个问题,该文提出不依赖于人工选择算法,使用基于曲率的奇异值变换(singular value decomposition,SVD)自适应地选择奇异值重构并去除窄带干扰;然后对残留白噪声的PD信号进行基于经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)的自适应分解;利用通用阈值对满足峭度和相关系数条件的模态去噪;最后通过时域去噪去除残留噪声,得到去噪后的PD信号.模拟PD信号和现场实测PD信号的去噪结果均表明所提方法能够更有效地去除窄带干扰和白噪声.     

基于SVD和低秩RBF神经网络的局部放电信号提取方法

局部放电(partial discharge,PD)特高频(ultra high frequency,UHF)信号检测过程易受到白噪声和周期性窄带干扰的严重影响.为有效提取PD UHF信号、抑制干扰,提出一种基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和低秩径向基函数(radical basis function,RBF)神经网络的去噪方法.首先,将染噪局部放电信号构造为Hankel矩阵,并奇异分解到特征矩阵空间;然后,把特征矩阵中奇异值突变点设为阈值,以去除窄带干扰;最后,采用RBF神经网络逼近去干扰后的PD信号,并采用Gaussian窗滤波以提取局放信号.所提方法与逆向分离(reverse separation,RS)和形态学小波综合滤波器(morphology wavelet filter,MWF)进行对比.从仿真和实测结果表明,该方法对周期性窄带干扰和白噪声有着强抑制作用,评价指标更为显著.     

基于短时傅里叶变换的局部放电窄带干扰抑制

为有效抑制局部放电(PD)信号中周期性窄带干扰,文中提出短时傅里叶变换和矩阵束相结合的局部放电窄带干扰抑制方法。该方法利用短时傅里叶变换分析染噪PD信号,得到窄带干扰数目,同时分离出染噪PD信号中信号帧和噪声帧;采用矩阵束算法在噪声帧中对窄带干扰参数进行估计,重构出全时段的窄带干扰,实现局部放电的窄带干扰抑制。仿真及实测染噪PD信号的去噪效果表明,与传统的傅里叶级数法和局部能量比法相比,所提方法去噪后的残余噪声更小,对染噪PD信号中窄带干扰有很好的抑制效果。     

基于时域能量与自适应奇异值阈值的改进局放信号去噪方法

局部放电(简称局放)检测是探测电力电缆绝缘缺陷的有效手段。针对传统短时奇异值分解(STSVD)白噪声抑制方法存在的不足,文中提出了一种基于时域能量与自适应奇异值阈值的局放信号白噪声抑制方法。该方法利用自适应奇异值阈值估计策略对重构奇异值个数进行准确估计,并在此基础上结合时域能量准则仅对局放脉冲区域进行去噪处理,从而极大地提升了算法的执行效率。对仿真和实测含噪局放信号进行处理,并将去噪结果与现有的自适应奇异值分解(ASVD)、传统STSVD及小波变换去噪结果进行对比。研究结果表明：相比于ASVD、小波变换去噪方法,文中所提去噪方法能够取得更好的去噪效果,去噪后波形误差更小;相比于传统STSVD,文中所提方法能够有效解决去噪后存在的毛刺干扰问题,且计算速率更快。     

一种用于抑制白噪声的分层复阈值算法

基于PD信号的复小波变换模极大值随尺度s的增加而增加，而白噪声的复小波变换模极大值随尺度s的增加而减小的特点，创建一种分层复阈值算法。将分层复阈值用于复小波变换对仿真PD信号的去噪，并与全局复阈值算法进行了比较。同时在对仿真PD信号去噪后的波形畸变研究中，为弥补波形相似性参数(NCC)的不足，提出一个新的描述波形相似程度参数--变化趋势参数(VTP)，并结合去噪前后的信噪比(SNR)对去噪效果进行综合评价。将分层复阈值技术用于对实验室实测的模拟GIS超高频PD信号的去噪。结果表明，采用分层复阈值技术的复小波变换抑制白噪声的效果更好，在高信噪比(SNR)或噪声抑制比(NRR)的情况下，对信号的畸变也更小。     

用于提取PD信号的复小波簇消噪算法

因电气设备处在强烈电磁干扰环境中,常被噪声淹没,为了准确检测PD信号,需有效抑制其噪声干扰。根据PD信号和白噪干扰的复小波系数各有其特点和小波变换的本质是被分析信号和小波做内积运算,提出了从一簇复小波中逐层选择最优复小波并根据模极大值原理确定分解层数的方法即以阈值消噪法为基础的复小波簇消噪法。采用该方法对PD染噪信号进行去噪处理,并用去噪前后的信噪比(SNR)和波形相似性参数(NCC)对仿真PD信号的消噪结果进行评价。结果表明,复小波簇消噪法在满足SNR>10 dB的要求下,两个信号的NCC都>0.9,复小波簇消噪法从白噪干扰中提取PD信号的能力更强,在高SNR的情况下,信号的畸变也更小。     

结合奇异值分解与最小描述长度准则的变压器极化电流数据去噪方法

现场测量变压器极化电流受噪声干扰造成测量精度偏低,为消除噪声干扰,本文提出一种奇异值分解(SVD)结合最小描述长度准则(MDL)的信号去噪算法.利用测量数据构建Hankel矩阵并进行奇异值分解,将信号分解为有用分量与无用分量的线性叠加,再利用MDL确定信号与噪声的界限,提取有用分量重构信号.对变压器极化电流的仿真和实测数据表明,利用MDL能有效区分有用分量与噪声,去噪数据趋势完整,噪声得到有效去除.与小波硬、软阈值去噪结果对比,信噪比最大可提高12.61dB,方均根误差最大可减小47％.     

一种基于复小波变换提取PD信号的分块自适应复阈值算法

基于复小波系数之间的相关性以及块阈值算法能充分利用周围小波系数的特点,创建一种用于复小波变换对PD信号的去噪的分块自适应复阈值算法,并与点自适应复阈值算法和分块自适应实阈值算法的去噪效果进行了对比.利用变化趋势参数(VTP)和波形相似性参数(NCC),并结合去噪前后的信噪比(SNR)对仿真PD信号的去噪效果进行综合评价.最后,将分块自适应复阈值技术用于对实验室实测的模拟GIS超高频PD信号的去噪.结果表明,采用分块自适应复阈值算法的复小波变换抑制白噪声效果更好,在保证高信噪比(SNR)或噪声抑制比(NRR)的情况下,对信号的畸变也更小.     

基于广义S变换模时频矩阵的局部放电特高频信号去噪方法

为有效抑制局部放电特高频信号中的噪声干扰,提出一种基于广义S变换模时频矩阵的去噪方法。基于二维模时频矩阵,采用区域最大能量法提取周期性窄带干扰的特征量,并通过矩阵逆向分离将其去除;采用奇异值分解去噪方法抑制信号中的高斯白噪声。使用该方法对仿真信号和实验室实测信号进行去噪处理,并与传统方法去噪结果进行对比。结果表明,所提方法能有效抑制局部放电信号特高频信号中的噪声,同时更好地保留了原始局部放电信号特征。对现场实测信号进行去噪处理,与传统方法相比,该方法具有较高的噪声抑制比和较低的幅值衰减比,可以有效提取局部放电超高频信号。     

基于暂态对地电压和超声阵列信号的变压器局放定位方法

变压器局部放电的快速、准确定位对于及时排除故障隐患,保障电力系统的安全稳定运行具有重要作用,论文介绍了一种基于暂态对地电压和超声阵列信号的变压器局放定位方法。该方法首先以接收到暂态对地电压(TEV)信号的时刻为基准进行测距,并基于改进FastDOA算法对超声阵列信号进行测向,再根据测距和测向结果实现定位。改进FastDOA算法在传统FastDOA的基础上构造不同孔径的虚拟阵列,并对各虚拟阵列得到的估计谱值加权平均以减小伪峰的影响,可有效提高测向精度。在此基础之上,利用Matlab对基于改进FastDOA的测向算法以及超声阵列传感器结构参数的优化设计进行了仿真分析。最后研制了相应的传感器并搭建了变压器局部放电超声阵列定位实验平台,开展实验研究,结果验证了所提方法的有效性。     

快速独立分量分析算法在局放超声阵列信号去噪中的应用

根据阵列信号去噪需要最大限度保留"相位差"信息的要求,提出采用快速独立分量分析(fast independent component analysis,FastICA)对含噪局放超声阵列信号进行去噪处理。首先通过分离矩阵U实现混合信号中源信号与噪声信号的逐次分离;然后采用波形相似性原则对分离后的信号进行盲抽取,获得去噪后局放超声信号;在此基础之上,对局放超声阵列信号模型进行了重构。同时,提出以阵列流型平均相角差、波形变化趋势、波形相似性以及去噪前后的信噪比等参数对局放超声阵列信号的去噪效果进行综合评价。最后,将FastICA用于实验室实测局放超声阵列信号的去噪。结果表明,FastICA能够很好的抑制局放超声阵列信号中的白噪声,在保证高信噪比的情况下,可最大限度地保留阵列信号的"相位差"信息,确保良好的测向效果。     

抑制局部放电信号窄带干扰的快速算法

为消除与抑制窄带干扰对电力设备局部放电信号在线监测的影响,提出了一种将快速傅里叶变换（FFT）与小波变换相融合的快速算法,即先对信号进行FFT,从窄带干扰背景中有效提取局部放电信号,再利用小波变换对FFT处理后的局部放电信号进一步消噪。对仿真信号和实测信号的分析结果表明,该方法对窄带干扰有较好的消噪效果,并且得到的局部放电信号失真较小。     

高压电缆终端在线局部放电测试分析

介绍了综合运用高频(high frequency,HF)与超高频(ultrahigh frequency,UHF)2种测试技术成功实现对运行中高压电缆终端局部放电进行测试的实例.方法是首先利用UHF检测系统初步巡检,然后根据现场情况分别采用多种信号检取方式从被试电缆终端取样测量信号,进行HF深入测量.测试的结果:获得了...     

基于超高频和超声波相控接收原理的油中局部放电定位法仿真研究

提出一种基于超高频和超声波相控接收阵的局部放电定位法。该方法以分别检测局部放电产生的超高频和超声波信号的相控接收阵构成平面传感器,以超高频相控接收阵检测到的局部放电超高频电磁波信号作为时间基准,由此得出接收到的超声波信号的时延,进而计算出放电点与传感器间的距离;再根据相控阵扫描的方位角和仰角,与算出的距离一起就可得出局部放电源的几何位置。多个空间位置不同的局部放电,其产生的最大信号所处的对应于空间角度的波束阵列的位置不同,相对于同一采样起始点的时间基准不同,而且时间间隔也不同,因此还可实现多局放源的定位。对这一设想进行仿真研究,结果表明该方法能对油中局部放电进行较精确的定位,并可较好地解决多局放点定位问题。     

GIS中电磁波传播特性的仿真研究

为研究UHF信号在GIS中的传播特性,采用时域有限差分法进行了仿真建模和计算。GIS内部的局部放电会在腔体中激励超高频(UHF)电磁波信号,UHF法是通过对局部放电时产生的超高频电磁波信号进行检测,获得局部放电信号的有关信息以实现对设备的绝缘状态诊断和评估。UHF法抗干扰能力较强、灵敏度高。仿真结果表明,UHF信号在GIS内传播时呈现明显的时延特性,有利于局放源的定位;UHF信号的强弱和检测点与局放源的夹角Φ有关,Φ=0°和180°时信号的能量最大;局放脉冲越陡,在GIS腔体中激励的高次模波分量越大。     

New diagnosis approach to epoxy resin transformer partial discharge using acoustic technology

This paper first investigates the correlation between acoustic signals and electric power-source signal angles using ultrasonic detection technique. This paper then compares said acoustic signals' three-dimensional patterns with their polar-coordinate patterns and, with angle-zones established, provides a new analyzing and identification method for partial discharge (PD) fault types. This method is applicable to field inspection and measurement and can help identify epoxy-resin transformers' PD fault types. We first produce specific PD fault types in the laboratory and receive PD signals using ultrasonic technique. Then, we adopt polar-coordinate patterns to analyze their characteristics, deduce said characteristics into zone-identification patterns, and apply the D parameters to identify fault types. After utilizing this analyzing method to field epoxy-resin transformers, we learn that its diagnosis ability is fine and effective.     

XPLE电树枝生长过程中局部放电SHF信号特性研究

交联聚乙烯(XLPE)电缆中电树枝的生长伴随局部放电(PD)的产生,二者间存在一定关联。XLPE材料绝缘强度较高,其中发生的PD在超高频(SHF,3～30 GHz)频段的信号幅值相对较高。文中采用基于针-板电极结构和XLPE绝缘材料的试样,在不同温度和电压下对电树枝生长过程中的形态和PD的SHF信号进行同步检测,分析了电压与温度条件对二者的影响,并研究了二者间的特征关系。研究表明XLPE中电树枝的长与宽和温度与电压呈正相关,电压较低时对分形维数较低,较高时分形维数无明显变化。SHF信号幅值也与温度和电压呈正相关关系,电压较高时,信号幅值呈现先增大再减小至平缓趋势,频率在电压较低时信号有一定程度下降。电树枝生长情况和SHF信号的幅值呈正相关关系,且当电树枝生长速度较快时,SHF信号的频率也会升高。     

局部放电脉冲信号ICA提取技术的初步研究

为了提高局部放电在线监测的灵敏度,根据独立成分分析(ICA)基本模型的定义,提出将背景噪声信号与局放脉冲信号看成两个相互独立的信号源,不同观测点获取的观测信号为两者的线性混合,从而可以实现两者的分离的方法。利用ActiveX自动化技术实现了可用于局放脉冲信号提取的ICA软件模块;基于双通道超宽带检测技术,对加噪后的直流下油纸绝缘针板缺陷模型的局放脉冲序列提取进行了试验研究并且利用峭度准则与试验电压极性相结合的方法消除了局放脉冲提取的ICA含混性问题。实验结果表明:该方法能够提取被背景噪声完全淹没的脉冲信号,可以恢复出单个局放脉冲波形、脉冲波形之间的相对幅值关系以及脉冲极值所对应的时间点等重要局部放电信号信息。     

GIS局部放电超高频电磁波的传播特性研究

SF6气体中的局部放电过程可激发产生超高频电磁波。为研究GIS中超高频电磁波的传播特性,采用时域有限差分法仿真计算GIS中超高频信号的传播特性。仿真计算表明,GIS中局部放电产生电磁波在传播过程中存在延迟现象,有利于局部放电点的定位。因GIS中存在不连续点,超高频信号在传播过程中产生衰减,通过绝缘子时平均衰减3dB,通过T型接头时最严重的支路信号平均衰减10dB,而传播过程中产生的谐振使其衰减变慢。