[发明专利]一种城市中压配电电缆局部放电信号去噪方法

权利要求书

1.一种城市中压配电电缆局部放电信号去噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对染噪局放信号进行傅里叶变换，利用K-means算法将局放信号的频谱分为两类，去除窄带干扰的频率，得到仅含白噪声的局放信号频谱；

步骤2，基于顺序统计滤波器，估计步骤1得到的仅含白噪声的局放信号频谱的上包络线；进而采用局部极大极小值法，对仅含白噪声的局放信号频谱进行合理划分，得到各信号频率分段；

步骤3，采用经验小波变换对步骤2得到的每个信号频率分段进行自适应滤波，得到各信号频率分段对应的模态分量；

步骤4，利用高阶统计量即峭度准则，从步骤3中得到的模态分量中选取有用模态分量；

步骤5，利用3σ准则对步骤4得到的有用模态分量进行阈值判别，得到新的有用模态分量，最终重构局放信号；

所述步骤2中，基于顺序统计滤波器，对仅含白噪声的局放信号频谱进行上包络线估计，并对上包络线中不可导点进行平滑处理，自适应分割信号频谱；

采用基于顺序统计滤波器分割频谱的算法步骤为：

步骤2-1，计算染噪局放序列f(t)的局部极大值，分别为f(t₁),f(t₂),…,f(t_p)，其中p为局部极大值的个数；

步骤2-2，计算两个连续局部极大值的距离D，令D₁＝|f(t₁)-f(t₂)|，并存储为一个数组D_max＝[D₁,D₂,…,D_n]，则窗宽大小S_OSF可由式(1)表示；

S_OSF＝min{D_max}         (1)

步骤2-3，计算每个窗口的上包络值；局放信号f(t)长度为N，窗宽S_OSF将信号分割为N-S_OSF+1组，则第j组的数据被表示为

步骤2-4，用Evlp表示信号的上包络；令j＝1，提取中的最大值并存入Evlp(1)中；令j＝2，提取中的最大值并存入Evlp(2)中；

步骤2-5，增大j并重复上述步骤，最终Evlp可表示为：

步骤2-6，对Evlp中的不可导点进行平滑处理，计算处理后包络线的局部极大极小值点作为频谱的边界分割点；

所述步骤3中，采用改进经验小波变换去除白噪声干扰的算法步骤为：

步骤3-1、对仅含白噪声的局放信号进行傅里叶变换，基于顺序统计滤波器拟合频谱上包络线，采用局部极大极小值法将傅里叶频谱[0,π]分割成N个连续的频段Λ_n＝[ω_n-1,ω_n]，以每个ω_n为中心，定义过渡带τ_n；ω₀＝0,ω_n＝π；N为大于0的自然数，n＝N+1；

步骤3-2、利用Littlewood-Paley和Meyer小波思想构造每个频段的带通滤波器，得到经验尺度函数和经验小波函数；经验尺度函数和经验小波函数表达式用式(3)、(4)表示；

其中，

β(x)＝x⁴(35-84x+70x²-20x³)     (5)

步骤3-3、确定经验小波变换的近似系数和细节系数；

上述两式中，φ₁(t)、ψ_n(t)分别为的傅里叶反变换；

则重构的局放信号各模态分量f_k可表示为：

2.根据权利要求1所述的城市中压配电电缆局部放电信号去噪方法，其特征在于，所述步骤1中采用K-means算法，将噪声信号的频谱幅值m₁和相邻频率幅值的标准偏差m₂作为聚类的特征量，对噪声信号的频谱进行分类，抑制窄带干扰。