用于复小波变换的EWC阈值法抑制周期性窄带干扰

由于气体绝缘组合电器（GIS）的局部放电（PD）特高频检测虽然能够避开大多数窄带干扰，但是，还有部分窄带干扰会进入检测系统，从而湮没PD信号，因此在现场检测时必须加以抑制。根据PD信号与周期性窄带干扰小波变换后的不同特点，剖析了抑制周期性窄带干扰的常用方法——小波系数直接置零法的局限性，提出了可以用于抑制周期性窄带干扰的有效小波系数（EWC）阈值法，并以所构造的db4复小波对仿真信号与实测GIS特高频PD信号进行了对比去噪研究。研究结果表明：基于EWC阈值法的复小波变换能够有效地抑制GIS特高频PD信号中的周期性窄带干扰。     

软硬滤波抑制周期性窄带干扰

分析了GIS局部放电检测中出现的周期性窄带干扰信号特征,提出了基于SDTM阈值法的小波变换抑制周期性窄带干扰的原理和算法,并结合设计的微带线滤波器用软硬滤波联合抑制周期性窄带干扰。仿真与实测研究表明,SDTM阈值法优于MINIMAXI和HEURSURE阈值选取法,其阈值的选取与样本的平均值和局部观察值有关,根据信号的大小决定且在小波变换的不同尺度上有一定的自适应性,能有效抑制周期性窄带干扰,用软硬滤波法先硬件滤波再小波处理能实现局放信号的有效提取。     

基于改进SVD算法的局部放电窄带干扰抑制方法

为了解决阈值法和传统奇异值分解(singular value decomposition,SVD)方法在局部放电(partial discharge,PD)周期性窄带干扰抑制过程中存在的窄带干扰抑制不干净和PD波形畸变的现象,提出了一种带引导信号的SVD算法进行PD信号的窄带干扰抑制.首先结合PD混合信号快速傅里叶变换...     

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.     

复小波包变换抑制PD监测中周期性窄带干扰

为了有效抑制PD测量中的周期性窄带干扰,采用相同滤波器构造小波包和"保持实小波包滤波器的幅频特性,改变其相频特性"构造复小波的方法,构造了与相应实小波包具有相同幅频特性和与相应复小波具有相同相频特性的复小波包;给出了构造复小波包的具体方法,并用描述波形相似程度的NCC和VTP参数以及幅值相对误差,对原始PD仿真信号分解后直接重构的效果进行了定量评价,证明了复小波包构造的正确性和具有很好还原非平稳脉冲信号的能力。最后,用复小波包变换技术对含有不同频率、不同强度窄带干扰的PD混合仿真和实测信号进行了去噪应用,解决了窄带干扰频率在检测仪器频带内用硬件滤波对局放信号有较大损失和用小波包变换去噪效果差的难题。     

基于改进FastICA的局部放电在线监测窄带干扰高保真性抑制方法

为了解决传统阈值法和盲分离法在局部放电周期性窄带干扰抑制过程中存在的波形畸变与不确定性问题,提出利用改进的Fast ICA算法对局部放电(PD)信号进行窄带干扰抑制。首先结合PD混合信号离散傅里叶变换功率谱的特点,引入信息熵理论对窄带干扰个数进行确定,并提出利用功率谱"两步法"对窄带干扰频率进行精确估计;然后引入简化的Simpson-Newton迭代公式对Fast ICA算法进行改进,减少算法的迭代次数,并提出利用校准信号对分离信号进行校准,修正分离PD信号的幅值和相位。仿真及实测结果表明,该方法能够有效抑制周期性窄带干扰并能有效保留信号原始特征,且算法的时间复杂度较小,同时与频率切片小波去噪方法和傅里叶变换滤波相比,该方法去噪效果更明显,且能有效避免边缘效应的影响。     

开关柜局部放电超高频检测中周期性窄带干扰的抑制研究与应用

基于小波变换用于抑制开关柜局部放电在线检测中用期性窄带干扰的目的,提出了K-均值阈值算法来改进经典阈值法对窄带干扰频率的自适应性,现场实验结果表明,K-均值阈值算法能改善局部放电信号的提取效果,准确率高,波形失真小,对混频周期性窄带干扰具有较强抑制能力.     

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。     

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.     

用最优谐波小波包变换抑制局部放电混频随机窄带干扰

在进行电气设备局部放电(partial discharge,PD)在线监测中,当多个随机周期性窄带干扰的频率位于传感器监测频段内部时,会严重影响监测的可信性和准确性,然而目前缺乏有效抑制此类干扰的方法。为此,利用谐波小波具有严格盒形频谱特性的优点,提出一种基于最优离散谐波小波包变换的PD去噪新方法,将不同频率窄带干扰的能量分别集中在单一的子带内,用分解后子带香农熵比值的大小来确定包含各窄带干扰的子带,只要将对应的小波系数置零后重构就能得到去除窄带干扰后的PD信号,克服了离散小波包变换子带间存在频谱泄漏的缺点,实现了对PD监测信号的自适应优化分解。通过对仿真和实测PD信号频带范围内含有的混频随机窄带干扰进行去噪处理,并与离散小波包变换去噪结果进行对比分析后表明,最优离散谐波小波包变换对PD信号去噪后的能量损失和波形畸变较小,有利于后续对PD信号的模式识别,可以解决干扰频率位于监测频段内难于抑制的难题。     

FFT与小波分析应用于抑制局部放电窄带干扰

局部放电极易被噪声污染,众多干扰中载波通讯、高频保护、无线电广播等周期干扰尤其严重,而窄带干扰严重时可能完全淹没局部放电信号,这给局部放电的检测工作带来了巨大困难。为了从强的窄带干扰背景中有效提取局部放电信号,在基于FFT与小波分析理论的基础上,根据窄带干扰与局部放电信号具有不同频谱的特性,提出了抑制局部放电信号窄带干扰的新方法。考虑FFT处理方法的频谱泄漏性,再用小波变换对FFT处理后的局部放电信号进行进一步消噪,由此能够取得很好的消噪效果。仿真结果表明,此方法对窄带干扰去噪要比FFT、小波及小波模极大值去噪效果好,且得到的局部放电信号失真小。     

基于尺度-能量熵特征对的特高频局部放电辨识方法

对气体绝缘组合电器(GIS)进行局部放电(PD)检测,可以发现GIS内部早期绝缘缺陷和隐患,并预防绝缘事故发生。文中采用复小波分解(CWT)对GIS内部特高频(UHF)PD信号进行多尺度分解,分析了CWT能量熵(CWT-EE)随CWT尺度的变化规律,发现UHF PD信号信息主要分布在能量熵变化梯度较大的尺度下。为此,文中提取CWT-EE及其对应尺度,构建尺度-能量熵(SP-EE)特征对,既保留了PD信号能量特征信息,又保留了UHF PD信号小波尺度信息。最后,采用支持向量机(SVM)进行UHF PD类型辨识,结果表明:SP-EE特征对不但可以有效识别GIS内部4种典型绝缘缺陷,而且能够有效降低UHF PD信号分解层数和PD特征维数。     

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。     

采用Fisher线性判别法提取GIS内部局部放电信号最优能量特征

采用二元树复小波变换（DT-CWT）对特高频局部放电（PD）信号进行多尺度分解,求解了复小波最优分解层数,提取了最优分解尺度下的特高频 PD信号实部和虚部高频层小波能量,并采用Fisher线性判别方法对能量特征进行选择,最后进行PD类型辨识。识别结果表明：优选后的实部和虚部高频层小波能量特征可以有效识别4种典型绝缘缺陷,识别率均达到了92.5%及以上,且最优复小波能量（OCWEF）特征在PD类型辨识中具有更优的敏感性和识别效果。     

基于AVMD-自适应小波包法的电缆局部放电去噪研究

为准确提取检测到的局部放电信号,针对高压电力电缆的噪声抑制问题,提出了自适应变分模态分解(AVMD)结合自适应小波包分解的方法提取纯净的局放信号。首先运用AVMD将周期性窄带干扰、白噪声和局放信号分解在不同的基本模态分量中,将周期性窄带干扰滤出,得到仅含有白噪声的局放信号。再运用自适应小波包分解,将信号分解在高中低频的分量中,根据阈值法将不含局放信号的分量滤出,得到较为纯净的局放信号,并将所提方法分别与其中单独一种算法进行去噪比较分析。仿真结果表明,所提方法抑制噪声效果更明显,与仿真信号的相似度最高。     

基于改进EMD的GIS局部放电特高频信号降噪方法研究

特高频法检测GIS局部放电时往往受到不同类型的噪声干扰,天线采集到微弱的特高频信号容易被噪声淹没,导致局部放电检测不准确甚至检测系统在现场无法正常工作等问题。针对上述问题,提出一种基于改进EMD的GIS局部放电特高频信号降噪方法。该方法利用对偶树复小波(Dual-Tree Complex Wavelet Transform,DTCWT)对经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)降噪法进行改进并对GIS局部放电特高频信号进行降噪。利用EMD法将含噪信号分解为一系列的固有模态函数(IMF)分量,然后利用联合分布模型进行每个IMF分量的DT-CWT降噪的小波系数估计,对每个IMF分量进行降噪。最后将降噪后的IMF分量进行信号重构得到降噪后的信号。GIS局部放电特高频信号降噪试验结果表明了该方法达到很好的噪声与非噪声信号的分离效果,拥有较高信噪比,以及能够保持早期局部放电特高频信号特征。     

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。     

变压器局部放电超高频检测中的混频技术研究

信号的提取和分析是局部放电超高频检测中的重点和难点，文中提出用混频技术提取局部放电信号超高频分量的新方法。用混频技术进行超高频数字信号处理的仿真实验，结果表明该技术既可保留信号包络的峰值和相位特征，又降低了超高频信号的频率。基于混频技术建立变压器局部放电超高频在线监测系统，并对典型局放模型进行实验，结果表明混频技术的应用可以有效地提取中心频率在400—800MHz之间(最小步长5MHz)、带宽为10、20、40或80MHz的局部放电超高频信号，准确地计算放电相关参数，抗干扰性强且提取的放电信息丰富，可用于变压器局部放电超高频在线监测和智能化诊断。     

Partial discharge measurement in the ultra high frequency (UHF) range

The paper provides essentially a summary of PD measurements applying the UHF range in order to increase the detection threshold, to improve the localization accuracy and to perform on-line measurements of Partial Discharge (PD) in noisy environments. The electromagnetic UHF technique offers good signal to noise ratios, because external PD signals and disturbances can be shielded effectively. A new developed method allows the localization of PD in gas-insulated substations (GIS) by frequency domain measurements. The basic idea is the displacement law of Fourier transformation. The interference phenomena of superposed signals from two sensors give information about the time delay of the sensor signals. On-site PD measurements are made at cable connectors by means of monopole antennas housed in a barrel sleave, while the cable is in service. Thus a sensitive PD measurement even in noisy environment is possible. PDmeasurements on several 72 kV cable connectors were performed in an unshielded laboratory. On-site measurements during operation showed the great potential for condition assessment. For decoupling sensitive UHF PD signals from the inner of a power transformer tank UHF sensors applied through drain/oil valves are used. Experimental studies indicate that all relevant types of PD possibly occurring within a transformer emit high frequency spectra to be detected with UHF sensors. Furthermore in laboratory experiments and on-site measurements very moderate UHF signal attenuations have been observed.