利用重排分布理论的GIS局放信号时频分析

为了在时频域上更好地分析气体绝缘组合开关(gas insulated switchgear,GIS)设备的局部放电信号,介绍了2种经典的Cohen类和仿射类时频分析方法并针对该两种时频分析方法无法消除交叉干扰项的问题,又引入了一种基于信号重排理论的方法,对Cohen类和仿射类时频分析方法进行重排变换,以降低交叉干扰项的影响,提高信号时频聚集性和可读性。最后,将该重排时频变换方法应用于GIS局部放电信号时频分析中,用于抑制现场噪声干扰,提取局放脉冲发生的时间和频率信息。通过对仿真和现场采集的局放信号进行时频分析处理,发现经重排变换后的Cohen类和仿射类时频分析方法,可以获得更佳的时域和频域分辨率,验证了重排方法的有效性。     

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。     

基于时频分析的工频通信信号特征提取

由于数字差分技术不能提取单个通信脉冲信号，而无法实现工频通信信号的多路传输。该文从时频两个角度分析信号特征，提出了解决方案。短时傅立叶变换方法的时间与频率分辨率矛盾突出，而多分辨分析在低频段的时间分辨率差。如果将二者结合，将在低频段同时具有时域和频域的良好局部化特性。采用多分辨短时傅立叶变换方法有效的提取了信号的时频特征，并利用特征向量的自协方差矩阵，构造了可有效识别工频通信单个信号的特征参数。     

基于时频自适应最优核分布理论的谐波检测方法

针对电能质量分析的现状,采用一种高分辨率的时频分析方法对谐波进行分析.该方法通过对时频平面内每一点计算模糊函数,获得时频最优核函数,并以此来抑制同时间点多分量信号引起的交叉项干扰,从而获得较高的时频分辨率.仿真结果表明,将该方法结合快速傅里叶变换检测谐波幅值,能够准确地检测出谐波各频率分量的时频分布特性和幅值大小.     

频率切片小波变换在局部放电信号分析中的应用

在对电力设备局部放电信号进行时频分析时,当信噪比较低或周期性窄带干扰的频率与局放信号频带重叠时,会影响信号时频特征提取的准确性,使目前的局放信号时频分析方法存在局限性.为此,利用频率切片小波变换具有自由分割时频面的优点,提出一种基于频率切片小波变换的局放信号时频分析新方法.首先根据Heisenberg不确定性原理选择时频聚集性最佳的频率切片函数,利用频率切片小波变换获取局放信号的时频分布,突出信号非平稳特征,再根据噪声信号能量与局放信号能量时频分布的差异,选择时频细化区域重构分离出局放信号,结合3σ准则及窄带干扰抑制方法进一步消噪.仿真和实测信号的处理结果表明,与S变换相比,频率切片小波变换具有更高的时频分辨率和任意频带信号提取的灵活性,能够细腻刻画信号的非平稳过程;将时频信息融入局放信号噪声干扰抑制,信号能量损失和波形畸变较小,有利于后续局放信号的模式识别和机理研究.     

计及信号传输特性的变压器套管末屏高频局部放电信号时频分析方法

为区分变压器套管末屏高频局部放电信号来源,搭建含了电容屏撕裂缺陷套管和可拆装的针板放电缺陷模型的实验装置,采用在不同位置施加校准脉冲激励和高电压激发缺陷的实验方法,对变压器套管末屏耦合高频脉冲信号进行时频分析,同时比较了基于短时傅里叶变换、同步压缩小波变换、同步提取变换方法的时频图谱对信号传输路径的区分效果,并提出了时频图谱后处理方法。研究表明:利用传输过程对高频局部放电信号时频分析谱图的影响可以区分信号来源;与同步压缩小波变换、短时傅里叶变换相比,同步提取变换产生的时频图谱能更好地区分信号来源。     

基于STFT的金属板缺陷兰姆波检测信号模式识别

金属板中传播的兰姆波具有频散及多模态等特点,使对缺陷检测回波信号的分析及识别异常困难。时频分析是处理非平稳信号的有力工具之一,可揭示信号的时变谱特征。文章搭建了垂直耦合方式下单层铝板缺陷检测实验平台,利用短时傅里叶变换(STFT)对铝板缺陷兰姆波检测信号进行处理,分析了其频散特性;通过在时频平面中提取和分析与激励频率对应的频率分量,对在时域中混叠的兰姆波检测信号进行了模式识别。结果表明,STFT对金属板缺陷兰姆波检测信号的时频分析效果较好,通过提取时频平面中特定频率分量的方法,可对时域中混叠的缺陷兰姆波检测信号进行模式识别。     

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。     

基于多分辨率S变换的电压闪变检测

提出一种基于S变换的时频分析方法,对信号的局部特性进行时域和频域的二维联合表示,S变换矩阵的行向量为信号某一频率处的幅值随时间变化的分布,列向量为信号某一采样时刻的幅值随频率变化的分布,即S变换的结果包含了频率-时间、幅值-时间和幅值-频率的信息,由此可以得到电压闪变信号的波动幅值、调制频率以及闪变发生的起止时刻。由于时频分析中时间分辨率和频率分辨率的不相容性,研究了S变换中高斯窗口的宽度对时频分辨率的影响,通过调节变换窗的参数实现了多分辨率的S变换,并给出了算法的实现步骤。仿真结果证明了所提方法的有效性。     

重排Cohen类时频分布用于GIS局部放电声信号时频分析

为了完整描述气体绝缘组合开关(gas insulated switchgear,GIS)在发生局部放电时信号的时频域信息,介绍了Cohen类双线性时频分布并针对交叉干扰项影响无法完全消除的问题进行了重排时频变换以提取及分辨含有白噪声和窄带周期干扰的局部放电信号。处理仿真和现场检测到的局部放电超声信号时根据白噪声和窄带周期干扰信号在时域上的平稳性特性发现重排Cohen类时频变换方法不仅可以很好地将局放信号和背景噪声以及窄带周期干扰信号分辨开来,而且大大减弱并抑制了交叉干扰项的影响,保持了更高的时频分辨率和时频聚集性,从而验证了重排Cohen类时频变换方法的有效性。     

基于小波变换和数学形态学的局部放电信号分析方法

应用小波变换与数学形态学相融合的方法对含有强噪声的局部放电信号进行消噪,并与小波变换的阈值法进行了比较,发现该方法能更有效地消除局部放电信号的噪声,同时能很好地保留原信号特征。采用多尺度数学形态学开运算提取消噪后的局部放电信号数学形态谱,通过形态谱的提取可看出每种放电类型具有不同的形态特征,为放电类型的识别打下基础。     

基于小波迹方法的局部放电信号消噪研究

在检测电力系统变压器稳定性时,通常会发现变压器放电信号存在各种各样的干扰,尤其是噪声干扰。文章提出一种基于传统小波迹方法的平稳小波迹阈值消噪方法,有效消除了信号采样中的噪音。通过重新定义小波迹字典的方法,改进了传统小波方法中的不足。对所要处理的放电信号进行循环平移,有效消除小波基的平移依赖性,提高小波变换在奇异点附近的特殊性,从而达到消除随机振荡的目的。通过与传统小波包消噪和传统小波消噪的比较,选取阈值、小波基和分解层数,得到了信号消噪的最佳值,进而构建一个适用于局部放电信号研究的平稳小波迹阈值消噪方法。结合MATLAB仿真实验信号和部分某变电站变压器局部放电实际信号验证,该方法能有效抑制局部放电噪声干扰,提取有效信号,消噪效果优于传统小波和小波包方法,可以达到识别的需求。     

采用Gabor变换的局部放电信号时频分析

局部放电信号频率是时变的,为更好地反映它的时频特性,采用一种时频分析方法Gabor变换,将它应用于局部放电信号分析中,并利用不确定原理选择高斯窗函数作为Gabor变换的基函数,提高了分析结果的时频聚集性。通过对实际局部放电信号进行分析处理,结果表明在选择合适的窗函数参数的情况下,基于Gabor变换的时频谱能够细致的刻画信号在时频平面上所发生的变化过程,准确反映了局部放电信号的时频特性,可有效满足对局部放电信号进行时频分析的要求,有利于对信号特征的提取。     

基于Spc-Shrink平稳小波变换的GIS局部放电降噪方法

气体绝缘金属封闭开关设备进行局部放电检测时易受到白噪声的影响。为了有效滤除局部放电信号中的白噪声干扰,提出了一种基于新型噪声阈值规则的平稳小波降噪方法。该方法利用统计过程控制理论确定了小波系数的初始上限和下限,并根据每层小波系数的统计特征迭代更新上限与下限,通过该上、下限求出信号的噪声阈值水平,从而对局部放电信号的进行自适应降噪。所使用的平稳小波变换摒弃了传统小波的下采样步骤,对局部放电信号的表征更为完整。本文对三种5 dB染噪局部放电信号进行噪声抑制,降噪后信噪比达到19.1433 dB,均方根误差维持在0.03以内。而处理实验室平台下采集的染噪局部放电信号,信号抑制比为17.1769。本文所提算法能较好抑制局部放电信号中的噪声,去噪后的波形特征明显,失真程度低。     

一种新型的局部放电信号处理方法

提出了用小波分析和分形相结合求局部放电信号分维的方法。不同的局部放电信号 ,分维不同 ,故分维能用来识别局部放电信号 ,以便对局部放电信号进行相关处理 ,实验表明该方法能精确地识别声电信号 ,找出声电信号的对应关系 ,提高故障定位的精度     

基于Hilbert—Huang变换的变压器局部放电信号特征提取

针对现场检测的变压器局部放电信号中含有大量的噪声,提出了1种基于Hilbert-Huang变换法的局放信号的恢复方法,并进行了模拟降噪试验;通过对加噪信号进行EMD分解,再选取合适的IMF分量进行叠加,可以巧妙地消除外界噪声,并且保留了局部放电信号本身的大部分特征,失真较小,试验证明该方法是高效可行的。     

局放检测中抑制电晕放电干扰的新方法

本文把小波变换应用于外部电晕放电和绝缘内部局放信号处理,并结合内部局放和外部电晕的不同特性,探讨了有效抑制干扰、区分局放和电晕放电的新方法。     

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。     

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EEMD与边际谱能量的电缆局部放电定位方法

振荡波局部放电试验在电缆绝缘缺陷检测中得到了越来越多的研究和应用,但背景噪声干扰和放电脉冲匹配的问题会影响局部放电定位的准确度。为实现振荡波电压下电缆绝缘缺陷的准确定位,提出一种基于集合经验模态分解与Hilbert边际谱能量的局部放电定位方法。首先采用移动窗口阈值法提取出局部放电脉冲信号,采用集合经验模态分解算法对信号进行分解,对得到的各分量进行Hilbert变换获得其边际谱能量值;然后选择不同本征模态函数分量在原始信号边际谱能量值的占比作为特征量,计算信号相似度进行入射脉冲信号和反射脉冲信号的匹配,最终采用时域反射法进行局部放电定位;最后对35 kV电缆进行振荡波耐压试验,对检测到的局部放电信号进行定位计算。结果表明,提出的方法可以在高斯白噪声较强的情况下实现电缆绝缘缺陷定位,定位平均误差可以达到1.15%。