[发明专利]一种基于小波分解的高频局放自适应滤波聚类方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及高压电气设备局部放电检测技术领域，尤其涉及一种基于小波分解的高频局放自适应滤波聚类方法及装置。

背景技术

局部放电检测是发现高压绝缘设备潜在缺陷的重要手段，具有灵敏度高以及及时有效的特点。其中，高频电流局部放电检测是通过将设备接地线穿过罗氏线圈采集数据，对设备运行没有影响，便于安装和操作。近年来，高频法的检测频带进一步向频带宽方面发展，高频电流法反映的局部放电信号信息也更加丰富，并进而发展了多放电源的聚类分析的能力。

然而同时，对高频电流法而言，由于相对检测频率仍较低，一般低于100MHz，现场各种高频谐波、窄带干扰和地网中的噪声干扰会严重影响高频法检测的准确性。高压电气设备内部局部放电信号非常微弱，当检测信噪比较低时，噪声信号往往会湮灭局部放电信号，造成局放脉冲无法有效提取；而且现场的干扰源较多，干扰频率差异很大，如何实现对多种窄带干扰存在情况下自适应的噪声信号识别，并在检测过程中实时的予以抑制，成为高频局放检测的技术瓶颈。目前已经发展的各种干扰抑制方法，主要存在两个问题：一种是固定频率窄带滤波方法，这种处理方法自适应程度不够，对于存在多干扰频率的情况效果不佳；另一个问题就是对各类信号特征信息的认识不充分，滤波器系数的取舍缺乏针对性，导致滤波算法复杂、滤波效果不佳，而且计算量大，不能满足快速实时滤波的要求。

因此，需要一种通过小波分析的方法，分别表示不同频率的脉冲信号，将噪声信号以及局部放电脉冲信号根据信噪比的数值比较，获取局部放电脉冲信号，并根据提取的小波系数对不同原始信号进行聚类，以实现对原始数据的自动聚类分析并提高数据分析的准确性的基于小波分解的高频局放自适应滤波聚类方法及装置。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明提供的基于小波分解的高频局放自适应滤波聚类方法，包括：

S110，小波分解模块对采集的原始波形进行多次递进式分解：原始波形分解为高频分量和低频分量，分解得到的低频分量进一步分解为高频分量和低频分量，直至分解完成，并将得到的低频分量和所有高频分量传输至分量信噪比计算模块；

S120，分量信噪比计算模块接收小波分解模块传输的低频分量和所有高频分量，分别计算低频分量和所有高频分量的信噪比，并将低频分量和所有高频分量的信噪比传输至滤波模块；

S130，滤波模块接收并过滤分量信噪比计算模块传输的低频分量和所有高频分量的信噪比，将信噪比大于预定阈值的分量波形作为分析波形，并将分析波形传输至信号聚类模块；

S140，信号聚类模块接收滤波模块传输的分析波形，记录分析波形的分解系数，以将具有相同分解系数的分析波形分为一类。特别地，对已聚类的分析波形进行进一步的分析，能够进一步对原始波形进行聚类。

在步骤S110中，小波分解包括以下步骤：

S1101，原始波形分解单元将原始波形分解为一级高频分量和一级低频分量，将一级高频分量传输至分量存储模块，并将一级低频分量传输至低频分量分解模块；

S1102，低频分量分解单元接收原始波形分解单元传输的一级低频分量，将一级低频分量分解为二级高频分量和二级低频分量，将二级高频分量传输至分量存储模块，将二级低频分量分解为三级高频分量和三级低频分量，将三级高频分量传输至分量存储模块，进一步分解三级低频分量，直至得到n级高频分量和n级低频分量，将n级高频分量和n级低频分量传输至分量存储模块，n为正整数，例如，n可以为4到8；

S1103，分量存储单元接收原始波形分解模块和低频分量分解模块传输的低频分量和所有高频分量，并将高频分量和低频分量传输至分量信噪比计算模块。

在步骤S120中，信噪比的计算包括以下步骤：

S1201，分量系数峰值计算单元分别计算高频分量和低频分量的峰值，并将高频分量和低频分量的峰值传输至信噪比计算单元；

S1202，分量系数有效值计算单元分别计算高频分量和低频分量的均方根值，并将高频分量和低频分量的均方根值传输至信噪比计算单元；

S1203，信噪比计算单元分别接收分量系数峰值计算单元传输的高频分量和低频分量的峰值和分量系数有效值计算单元传输的高频分量和低频分量的均方根值，并根据高频分量和低频分量的峰值以及高频分量和低频分量的均方根值计算分量的信噪比。

在步骤S1201中，分量的峰值为分量系数的最大值；

在步骤S1202中，分量的均方根值为分量系数的均方根值；

在步骤S1203中，信噪比的计算为分量的峰值与分量的均方根值的比值。