[发明专利]一种罐式断路器局部放电超声信号去噪及时间差识别方法

权利要求书

1.一种罐式断路器局部放电超声信号去噪及时间差识别方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)使用超声波传感器获取罐式断路器局部放电超声信号；

2)基于互相关系数选取分析罐式断路器局部放电超声信号的最优小波函数，采用基于离散小波变换的信号分解、阈值处理及信号重构，实现了超声信号去噪；

3)应用去噪处理后的信号获取罐式断路器典型缺陷局部放电超声PRPD图谱；

4)采用能量准则法自动计算超声信号能量并提取信号时间差。

2.根据权利要求1所述的一种罐式断路器局部放电超声信号去噪及时间差识别方法，其特征在于：步骤2)中，通过计算局部放电超声信号脉冲与各小波函数的互相关系数，完成最优小波函数的选取，互相关系数r计算公式如下：

其中X(i)和Y(i)分别为局部放电超声信号脉冲与小波函数，和为对应信号的平均值，互相关系数用来衡量两组信号的相似程度，其范围为0～1，互相关系数越大，表明两组信号越接近。

3.根据权利要求2所述的一种罐式断路器局部放电超声信号去噪及时间差识别方法，其特征在于：步骤2)中，离散小波变换可由下式实现：

其中f(t)为原始信号；a为尺度因子，通过对小波函数的伸缩变换实现原始信号的频域分析；b为平移因子，通过在时间轴内对小波函数的平移变换实现原始信号的时域分析；m和n为正整数。

4.根据权利要求2所述的一种罐式断路器局部放电超声信号去噪及时间差识别方法，其特征在于：步骤3)中，选取最优小波函数后，对原始超声信号进行8层分解，得到第一层至第八层细节成分及第八层的近似成分，对分解得到的小波系数选用适当的阈值函数及阈值处理后，对细节系数进行去噪，为克服硬阈值函数的不连续性及软阈值函数的信号重构误差，采用改进的阈值函数，

其中x为未经阈值处理的小波系数，η(x)为经阈值函数处理后的小波系数，λ为阈值。

5.根据权利要求4所述的一种罐式断路器局部放电超声信号去噪及时间差识别方法，其特征在于：对信号进行去噪时，不同分解层的阈值选取也不同，且随分解尺度的增大阈值应相对减小；因此，采用以下方式根据各层信号小波系数自动选取阈值，

其中λ_j为第j层的阈值，m_j和n_j分别为该层小波系数的中位数和长度，q为常数。

6.根据权利要求4所述的一种罐式断路器局部放电超声信号去噪及时间差识别方法，其特征在于：步骤4)中，采用基于相对时间的超声信号定位方式，两个超声传感器分别安装于断路器罐体两侧，根据传感器接收超声信号的时间差实现放电源定位，定位原理如下：其中x为故障位置，L为断路器罐体长度，Δt为信号时间差，v为超声波传播速度。

7.根据权利要求6所述的一种罐式断路器局部放电超声信号去噪及时间差识别方法，其特征在于：通过能量累积曲线、能量准则、赤池信息量准则及相关函数四种获取超声信号时间差方法，实现罐式断路器内放电源的自动定位，其中，信号能量累积曲线S_i定义如下：

式中，x_k为测得的局部放电超声信号，N为信号的采样深度，i为采样索引值；其中，信号能量准则EC_k定义为：式中，S_N为测得的超声信号的总能量，N为信号的采样深度，i为采样索引值，α为常数。