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.     

基于经验小波与小波变换的GIS局部放电信号去噪方法研究

为解决气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)内部缺陷局部放电(partial discharge,PD)信号含有噪声的问题,搭建了模拟局部放电环境,采用超高频法(ultra-high frequency,UHF)采集缺陷PD信号。针对UHF PD信号具有周期性窄带噪声与白噪声的特点,提出了基于改进的经验小波(experience wavelet,EWT)与小波变换结合进行UHF PD信号的去噪研究。首先,含噪信号通过EWT预处理分解为多频率的模态函数,然后对模态函数进行小波去噪处理,将去噪后的模态函数按照峭度值进行划分,根据合适的阈值选取UHF PD信号的有效成分并重构信号,最后,通过构建UHF PD仿真信号并采用实测数据验证所提算法的有效性。仿真实验与实测去噪结果表明:文中所提改进去噪算法具有良好的噪声抑制能力,为GIS设备内部UHF PD信号去噪提供参考。     

基于小波分解尺度系数能量最大原则的GIS局部放电超高频信号自适应小波去噪

抑制干扰是GIS局部放电在线监测的关键技术之一。尽管局部放电超高频检测方法能够有效避开低频干扰,但来自测量系统的白噪声仍然为准确测量局部放电带来困难。为有效抑制白噪声,提高局部放电超高频法的测量精度,本文提出一种用于GIS局部放电超高频信号的自适应小波分解去噪算法,该算法基于每层小波分解尺度系数能量最大的原则,逐层自适应选取最优的小波进行分解,并结合Donoho提出的软阈值法进行去噪。对人工绝缘缺陷产生的四种GIS超高频信号的去噪结果证明了该算法较其他小波算法能更好地去除白噪声且去噪后信号波形畸变较小,具有很好的应用前景。     

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。     

一种基于S＿VMD与Sdr＿SampEn的局部放电信号去噪方法

交联聚乙烯(XLPE)电缆作为“双碳”目标中电力传输的重要工具,在使用一定年限后绝缘性能会下降,局部放电(Partial Discharge, PD)检测作为评估XLPE电缆绝缘状态的重要手段已广泛应用。针对PD信号中存在的各类噪声问题,提出了一种基于Spearman变分模态分解(Spearman Variational Mode Decomposition, S＿VMD)与空间相关递归样本熵(Spatial Dependence Recurrence Sample Entropy, Sdr＿SampEn)的局部放电信号去噪方法。首先通过S＿VMD将信号分解为K个最优本征模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF),然后通过计算各IMF的Sdr＿SampEn值来判定其是噪声主导分量还是PD主导分量;再对分类后的IMF分别采取改进小波阈值去噪和Savitzky-Golay(SG)滤波去噪,最后进行重构得到去噪后的PD信号。利用该方法对仿真与实测PD信号进行去噪处理,并与自适应变分模态分解(Adaptive VMD, AVMD)等去噪算法进行对比分析,结果表明该方法能...     

基于小波变换抑制GIS局部放电监测中白噪干扰的新方法研究

针对GIS局部放电监测中的白噪干扰 ,以离散二进小波变换为基础 ,采用软硬阈值结合的混合阈值滤波方式 ,将信号的能量误差函数作为去噪的目标函数 ,提出了一种从白噪声中提取GIS局部放电信号的新方法。仿真试验结果表明 ,该方法具有抑制白噪干扰能力强 ,PD信号畸变小 ,算法简单等优点 ,能够从白噪干扰中有效地提取出局部放电信号。     

融合小波模极大值和形态学的去噪分析

局部放电监测是评价大型电力设备绝缘状况的一种重要方法,而局部放电信号中白噪声干扰的消除一直是个研究难题。结合遗传模拟退火智能优化算法,提出了一种小波模极大值和数学形态学相融合的新型去噪方法,该方法利用了小波模极大值和形态滤波器在去噪中的互补性质,在局放仿真信号和现场实测信号的去噪试验中,验证了本文方法稳定理想的去噪效果。     

基于小波和高阶PDE的电缆局部放电去噪研究

局部放电(PD)试验是检测电力电缆绝缘性能的重要手段,由于试验现场电磁环境比较复杂,提取所得的PD信号已被噪声淹没。为得到较为真实的PD信号,提出了一种基于小波变换和高阶偏微分方程(PDE)相结合的去噪方法。利用小波变换提供较好的局部放电信号预处理和后处理平台,对低频子信号进行四阶PDE迭代去噪,同时采用效果评价指数信噪比(SNR)作为迭代终止条件。将该方法的去噪效果与传统的小波阀值去噪效果进行了比较,经过计算和仿真分析表明,文中方法能够较好的保留信号边缘与细节,比传统小波阀值去噪具有更优越的去噪性能。     

基于EMD的ICA降噪方法在电厂开关柜局部放电信号中的应用

电厂开关柜运行环境复杂,开关柜局部放电PD(partial discharge)信号常湮没在强烈的干扰噪声中,无法准确检测出可靠结果。为了提高电厂开关柜局部放电检测的可靠性,首先将检测到的含噪PD信号进行经验模态分解EMD(empirical mode decomposition),筛选出合适的本征模态分量IMF(intrinsic mode function)构造虚拟噪声通道;再将虚拟噪声通道与含噪PD信号作为输入,利用独立分量分析ICA(independent component analysis)算法将PD信号与噪声信号分离,提取PD信号。通过在仿真信号与实测信号中的应用表明,该方法能够较好地实现对含噪PD信号的噪声消除。与常见的小波降噪方法相比,该方法降噪效果更好,不仅降低了噪声的干扰,同时还很好地保持了原信号的特征。     

基于改进Protrugram和小波变换的超高频局部放电信号去噪方法

为同时抑制超高频(UHF)局部放电(PD)信号中的周期性窄带噪声和随机白噪声,在分析UHF PD信号频谱特性的基础上,发现PD脉冲的频谱具有以某一频率为中心向左右两侧衰减的特征,中心频率处的谱线幅值要明显高于边带部分,且位于谱图上的局部极大值点处。为此,提出了一种基于改进Protrugram和小波变换的UHFPD信号去噪算法。该方法首先在频域上识别PD脉冲的中心频率,然后依据"峭度值"这一指标自适应获取中心频率所对应的频宽,实现脉冲的频谱定位。最后采用小波去噪法去除信号中的冗余白噪声,实现多类噪声的有效抑制。仿真和实测结果表明:同经典的小波去噪算法和集合经验模态分解(EEMD)自适应阈值算法相比,所提算法不仅具有更好的噪声抑制能力,且能更好地保留有效信号。论文研究可为超高频信号去噪提供参考。     

Support Vector Machine-based Denoising Technique for Removal of White Noise in Partial Discharge Signal

Abstract—Partial discharge (PD) measurement has emerged as a dominant investigative tool for condition monitoring of insulation in high voltage equipment. In general, PD signals are severely polluted by several noises like white noise, random noise, discrete spectral interferences (DSI). The challenge lies with removing these noises from PD signal effectively by preserving the signal features. In this article, support vector machine (SVM) based denoising technique has been proposed for the removal of white noise from PD signal. The proposed SVM technique retains the edge of the original signal efficiently and also pseudo Gibbs phenomenon does not exist with SVM technique. In order to evaluate the effectiveness of the proposed method, artificially simulated PD signal mixed with white noise and the measured PD readings are considered. For the purpose of comparison, other denoising techniques such as fast Fourier transform (FFT), discrete wavelet transform (DWT), and translation invariant wavelet transform (TIWT) are also considered. The results reveal that, SVM based denoising technique shows better performance in terms of higher signal to noise ratio, signal reconstruction error ratio, cross correlation coefficient and reduction in noise level, mean square error, and waveform distortion.     

基于VMD的电力电缆局部放电信号自适应阈值降噪方法

局部放电(Partial Discharge, PD)用于高压电缆在线监测时,采集到的信号包含多种噪声,白噪声是最常见、影响最广泛的一种。为了抑制白噪声的影响,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)的局部放电信号降噪方法。采用变分模态分解对含噪局部放电信号进行分解,得到频率从低到高的模态分量后,计算各个变分模态分量的峭度值,选取脉冲特征分量进行重构,利用小波自适应阈值对重构信号再次降噪。与小波变换阈值法对比在不同噪声环境下的降噪结果,结果从均方误差、波形相似系数定量优于小波标准软阈值降噪法和小波全局硬阈值降噪法。仿真和现场实验结果表明,该方法可以有效去除噪声信号,能够较为完整地保留原始信号波形。     

应用复小波变换对电力变压器局部放电超高频信号去噪研究

以电力变压器超高频局部放电在线检测系统为例,提出了一种基于复小波变换技术的分离局部放电超高频信号和噪声的方法;研究了三步骤去噪算法,对其最优复小波的选择、复小波分解阶数的确定及其阈值算法的选取作了重点研究。针对不同的噪声给出了不同的阈值算法——惩罚阈值法和SURE法的阈值选取能方便地捕捉噪声范围内存在信号分解的微小的细节信息,而普通阈值法和渐进SURE法的阈值选取能有效地去除噪声;最后,给出了在线去除局部放电超高频信号噪声的步骤和方法。结果表明:利用复小波变换技术,抑制电力变压器超高频在线监测的局部放电信号中的噪声是一种极为有效的优化方法。     

基于CEEMD-WPT和Prony算法的谐波间谐波参数辨识

由于传统Prony算法对噪声极为敏感,因此采用互补集合经验模态分解(CEEMD)和小波包变换(WPT)相结合的去噪方法改善信号,提高Prony参数辨识的精度。首先对信号进行CEEMD分解得到固有模态函数(IMF),并对得到的IMF分量计算其排列熵(PE)值,根据排列熵值提取出含噪声较大的分量进行小波包去噪。然后将去噪重构后的IMF分量与剩余IMF分量重构信号。最后用Prony算法辨识重构后信号的参数。对所提算法进行仿真,并与已发表文献中的结果进行比较。仿真与比较结果表明,该算法是有效的,而且具有较好的辨识结果。     

基于改进EEMD的局部放电信号处理研究

噪声环境下的电缆局部放电信号的高完备提取是电缆绝缘在线监测研究的关键。本文提出一种基于改进EEMD的局部放电信号降噪方法。首先对原始局部放电信号进行EEMD分解,对分解得到的每一阶模态分量（IMF）进行傅里叶变换,计算其对应的幅值方差作为阈值,结合局部加权回归散点平滑算法对筛选出的噪声与有效信号混合的IMF分量进行滤波,最后与纯净PD信号IMF分量进行叠加重构,得到滤波后的局部放电信号。通过仿真、实验室数据分析,降噪处理后的局部放电信号的信噪比和波形相似系数均有所提高,证明本文所提降噪方法的有效性。     

变压器局部放电超声波信号处理方法研究

电力变压器由于绝缘内部可能存在缺陷,运行过程中缺陷部位会产生局部放电(PD),长期的局部放电将导致绝缘介质缺陷进一步扩大,加速绝缘劣化,严重时可能导致绝缘击穿.因此,开展电力变压器局部放电检测和信号处理研究,对于及时发现和掌握变压器的绝缘状况、保障其正常运行具有重要意义.局部放电发生时会伴随着超声波的产生,通过检测该超...     

基于小波与隐式马尔科夫模型的发电机局部放电信号去噪

目前基于小波变换的马尔科夫模型(HMMs)被用于图像信号处理。其方法的优势在于考虑了小波系数之间的相关性，而且在去噪时不存在待定的自由参数，具有更强的自适应性。该文使用小波域HMMs方法去除发电机局部放电信号中的白噪声。为了验证方法的有效性，采用了实验室的线棒放电信号和电厂的发电机中性点电流局放信号进行实验验证。结果证明，与传统的SURE,Fixed form门限，罚函数和Minimax等方法对比，HMMs方法能获得更高的信噪比，正确区分和保留更多的脉冲数，对进一步的绝缘状态分析有重要意义。     

基于变分模态分解和小波分析的变压器局部放电去噪研究*

为有效去除变压器局部放电信号中大量的电磁干扰,针对现有经验模态分解存在模态混叠等问题,提出将一种新的信号分解算法——变分模态分解结合小波运用在变压器局部放电信号中来抑制窄带周期干扰和白噪声。首先利用变分模态分解将含噪信号分解成若干个以某中心频率波动的模态,在分解过程中自动滤去白噪声;然后提取含局部放电信息的模态进行重构;最后通过小波去除残余窄带周期干扰,进而实现干扰抑制。仿真和实测信号分析结果表明,该方法能很好地抑制两类干扰,保留局部放电信号特征,验证了采用变分模态分解结合小波去除噪声的有效性,为局部放电信号去噪提供了一种新的方法。     

基于优化VMD与噪声估计的间隔阈值局部放电去噪方法

为了抑制局部放电(PD)信号中含有的窄带周期干扰和白噪声,提出一种基于优化的变分模态分解(VMD)阈值去噪方法。首先针对VMD算法可能造成染噪信号欠分解或过分解的问题,提出一种基于频谱分析和四分位数的模态分解数K值优化方法,并结合模态的峭度特征去除窄带周期干扰和高频白噪声;针对PD信号主导模态中残留的白噪声,利用文中研究中发现的VMD分解白噪声所得模态的两个统计特性,提出一种噪声标准差估计方法来确定阈值,最后引入间隔阈值函数对PD信号主导模态进一步去噪。采用该方法对仿真和实测信号进行去噪处理,并将其与传统方法进行对比,结果表明,所提方法不仅可以更有效地抑制噪声,同时也能更好地保留PD信号的特征。