[发明专利]一种特高压直流电晕电流信号去噪方法

说明书

技术领域

本发明属于特高输电技术领域，具体涉及一种电晕电流信号的滤波去噪方法，特别是将离散小波变换以及信息论中的MDL（Minimum Description Length-最少描述长度）引入信号去噪，提出一种适用于特高压直流电晕电流信号的基于最小描述长度和离散小波变换的信号去噪方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的不断发展，各行业生产及居民日常生活用电量大增，除了加大发电量外还必须不断提高电力的输送能力。我国资源和用电负荷分布不均更加加剧了特高压电网的建设需要。特高压电网具有输电距离长、输送功率大、线路损耗低等一系列优点，是实现我国“西电东送、南北互供、全国联网”的战略目标的必然选择。为进一步提高我国电能输送能力，已经建设完成部分±800kV直流输电工程，同时国家电网公司目前已启动±1100kV特高压直流输电线路的研究工作。

特高压直流输电线路的研究需要配套的测量系统，但是测量系统工作环境的特殊性使得采集到的电晕电流信号与参考文献中所描述的存在一定差别。这是由于在强背景噪声下，从特高压直流输电线路采集到得电晕电流波形含有高频信号，使得有效电晕电流信号被掩盖到背景噪声里，因此将电晕电流信号从背景噪声下进行有效提取是非常必要的。

一般来讲，干扰的类型主要包括连续周期性干扰、随机噪声干扰、脉冲型和周期窄带干扰等。连续的周期性干扰信号在频域上是窄带信号，与电晕电流信号频谱有较大的差异；脉冲型信号在频域内频带丰富，具有与电晕电流信号相似的频谱特征，普遍存在于特高压试验线段中，是一种重要的脉冲干扰源。如何有效地去除信号中的干扰信息一直是研究中的热点问题。黄锷博士等人提出了以经验模态分解法(Empirical Mode Decomposition，EMD)为基础的希尔伯─黄转换(Hilbert-Huang Transform，HHT)，此方法是将信号分解成有限个固有模态函数(Intrinsic Mode Function，IMFs)与一个均值趋势分量的加总，然后通过希尔伯─黄转换求得信号的瞬时振幅与瞬时频率，从而取得信号完整的时间─频率─能量的分布信息。EMD分解能处理不同时间信号和非线性、非稳态信号，目前应用比较广的是基于EMD的时空尺度滤波方法。由于电晕电流信号本身频率过高，基于EMD时空尺度滤波的电晕电流信号经滤波后的信号仍然存在与电晕电流信号频率相近的高频噪声，影响到电晕电流信号精度；另一方面，由于EMD方法是基于包络的思想且主要针对于白噪声，没有考虑强周期窄带干扰，对于强周期窄带干扰，信号会完全被淹没。因此，在电晕电流信号的去噪过程中用EMD的消噪方法的效果不够理想，失真比较大。在连续周期型干扰和随机噪声抑制方面，更多使用的是小波阈值消噪法，但在实际应用过程中诸如最优小波基选择、阈值选择和电晕电流多态性信号处理等方面仍存在一些问题。

发明内容

本发明是一种用于适用于特高压直流电晕电流信号的去噪方法。主要包括信号的离散小波变换以及信息论中的最小描述长度判据。该方法的主体思路是通过搜寻最佳信号模型对原信号进行最好表达，然后对该模型进行编码从而达到消噪的目的。具体实现为在一个完备的信号模型库中寻找一个最佳的信号模型，使最优化判据估计“真实信号”和“实测信号”之间的偏差服从高斯白噪声的概率分布机率最大。本发明通过寻找合适的小波基，利用基于离散小波变换（即DWT）和最少描述长度（即MDL）相结合的数据自适应性消噪算法，寻找最适合电晕电流信号去噪的小波基，实现电晕电流信号的去噪工作。

本发明具体采用以下技术方案。

一种特高压直流电晕电流信号去噪方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）利用特高压直流宽频域电晕电流测量系统获得特高压直流电晕电流信号，所述特高压直流电晕电流信号包括有效信号和噪声信号；

f=x+y                                                （1）

式（1）中，f代表含有噪声信号的特高压直流电晕电流信号数据；x表示特高压直流电晕电流信号中的有效信号；y表示高斯白噪声信号，服从正态分布；

（2）根据分析电晕电流脉冲信号的需要，选出适合电晕电流去噪所需要的正交小波函数构建小波模型库，其中所述小波模型库由以下正交小波函数构成：

Daubechies小波族（db2，…，db10）、Coieflets小波族(coif2，…，coif5)及Symlets小波族(sym2，…，sym8)构成；