[发明专利]一种接触网绝缘子泄漏电流去噪的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种接触网绝缘子泄漏电流去噪的方法。

背景技术

随着我国《中长期铁路网规划》的实施，西部铁路里程在不断增加。接触网是电气化铁路一种特殊形式的供电线路，是电力机车良好受流和安全运行的关键，由于其安装高度低和无备用的特点，因此是电气化铁路中的薄弱环节，因绝缘失效导致的接触网故障占较大比例，给铁路的生产和人员安全造成影响。

在对接触网绝缘子进行污闪预警的过程中，泄漏电流是关键的参数。泄漏电流是电压、气候、污秽程度三要素最终作用结果，通过对泄漏电流和气候参数的监测，可对绝缘子污闪进行可靠预警，以减少损失。接触网绝缘子工作在强电场的环境中，受到电力机车受电弓和机械冲击，在这种恶劣的环境条件下，泄漏电流信号受到严重干扰，能否去除噪声，能否得到准确的泄漏电流信号将很大程度上影响绝缘子污闪预警的精确度。传统的泄漏电流去噪方法存在不适合非线性非平稳信号、小波基函数的选取、端点效应和虚假分量等问题。这些问题均可能导致去噪效果不佳乃至去噪失败。

传统的去噪方法如傅立叶变换、小波变换、EMD方法等。傅立叶变换通过对信号的频域和能量域分布的描述以分析出信号中含有哪些频率成分以及相应的幅度和相位，然而傅立叶变换是一种针对信号整体的变换，只能给出信号在时域和频率的平均趋势，不能给出某一频率分量出现的时刻及相应的幅值等信息，不适用于非线性非平稳信号；小波变换具有时域和频域局部变换，能够以某些特殊函数为基，通过伸缩和平移等运算对信号进行多尺度分析，将信号变换为级数序列以发现它的频谱的特征，但是该方法存在小波基函数的选取问题，使得小波变换缺少自适应性。EMD方法能够根据信号自身特征自适应的分解信号，得到频率从高到低的一系列分量，通过对时域和频域的分析，可以确定某一频率分量对应的时刻及幅值。但是该方法在使用时存在端点效应和虚假分量问题，对分解效果有不良影响，严重时会导致去噪失败。

传统的去噪方法如小波变换方法存在小波基函数选择、自适应性差的特点，不同的小波基具有不同的性质，对信号的分解效果也不尽相同。

EMD方法在使用中存在端点效应和虚假分量问题，而且利用EMD去噪时只能将某一层或者几层分量去除，这样会导致有用信号的流失。

发明内容

基于改进EMD阈值方法的泄漏电流去噪方法是通过极值延拓方法来减小端点效应，将信号通过改进后的EMD方法进行分解，得到频率从高到低的分量，然后通过功率比值法来去除虚假分量，然后将剩余的分量中高频成分进行小波阈值去噪，然后将去噪后的高频信号和剩余的分量重构，即可得到去噪后的信号。该方法不仅可以解决EMD存在问题可能导致的去噪效果不佳的问题，也可最大程度的保留有用信号。

具体地，本发明涉及一种接触网绝缘子泄漏电流去噪的方法，所述方法包括EMD方法改进步骤和基于改进EMD阈值的泄漏电流去噪实现步骤。

进一步地，所述方法通过极值延拓方法来减小端点效应，将信号通过改进后的EMD方法进行分解，得到频率从高到低的分量，然后通过功率比值法来去除虚假分量，然后将剩余的分量中高频成分进行小波阈值去噪，然后将去噪后的高频信号和剩余的分量重构，即可得到去噪后的信号。

进一步地，所述EMD方法改进步骤的具体过程包括：

(1)识别出原始信号中所有的局部极大值和局部极小值；

(2)用三次样条曲线将所有局部极大值和局部极小值分别连接，构成原始信号波形X(t)的上包络线和下包络线，分别记为f₀₊(t)和f_0-(t)；

(3)求出上、下包络线的平均值m₀(t)：