[发明专利]一种局部放电原始信号的噪声抑制方法及系统

说明书

本发明提出了一种局部放电原始信号的噪声抑制方法及系统，包括：去除局部放电信号中的高频噪声：寻找一组模态和它们各自的中心频率，以便这些模态共同再现输入信号，同时每个模态在解调到基带后均是平滑的，基于变分模态分解实现分解模态的同时提取；利用稀疏变分法对去除高频噪声的局部放电信号进行白噪声的滤除。既能消除高频窄带噪声，也能消除大部分背景白噪声分量，同时保留信号的有效特征信息，对局部放电故障信号进行VMD‑稀疏全变分法去噪，可以取得较好效果，进一步实现对局部放电的准确诊断与故障类型分类。

技术领域

本发明属于电力设备绝缘缺陷故障诊断技术领域，尤其涉及基于VMD-稀疏全变分法的局放混合噪声抑制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

对电力设备内部的绝缘状况进行实时监测对维持整个电力系统的运行安全至关重要。当电力设备内部存在电场畸变，局部放电将会随之发生。局部放电信号意味着电力设备出现绝缘缺陷，而局部放电本身也会造成绝缘缺陷的扩大。对局部放电的实时监测可确保电力设备运行的可靠性，提前发现其中所存在的故障。

局部放电特高频检测技术就是以局部放电时产生的特高频信号作为特征信号。局部放电特高频检测法的优点在于局部放电信号主要受到白噪声、脉冲信号和窄带信号几种噪声的干扰。

其中，白噪声干扰主要由电热信号引起，其功率谱密度覆盖的频域较宽，无序性明显，不易识别与分离，是影响PD信号检测的主要噪声信号；窄带信号分布虽具有规律性，但易与PD信号混叠，难以识别；脉冲信号强度大、频率低，与局部放电信号差异明显，在局放检测中易于识别与分离。

因此，将局部放电信号与白噪声信号、窄带信号进行分离是提升监测精确度的重点。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种局部放电原始信号的噪声抑制方法，基于变分模态分解(VMD)实现分解模态的同时提取，减少局部放电信号中噪声干扰对信号检测结果的影响。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种局部放电原始信号的噪声抑制方法，包括：

去除局部放电信号中的高频噪声：寻找一组模态和它们各自的中心频率，以便这些模态共同再现输入信号，同时每个模态在解调到基带后均是平滑的，基于变分模态分解实现分解模态的同时提取；

利用稀疏变分法对去除高频噪声的局部放电信号进行白噪声的滤除。

作为进一步的技术方案，去除局部放电信号中的高频噪声时，建立一个最小平方的滤波器，对混有噪声和其他中断信号的局部放电信号进行滤波处理，使其输出的信号与期望信号输出最佳逼近。

作为进一步的技术方案，建立一个最小平方的滤波器，具体为：

将局部放电输入信号分解为离散数量的子信号即模态信号；

对各个模态函数，运用Hilbert变换对函数产生线性算子，得到解析后的频谱信号为单边频谱；

对全部模态解析信号做混合处理，将模态信号的中心带调制到相应的基带；

算出解调信号出现的时间梯度范数的平方值，构造变分模型受约束方程。

作为进一步的技术方案，对变分模型受约束方程进行求解，求解过程中，对建立的变分约束问题引用拉格朗日乘法算子和二次惩罚因子，二次惩罚因子的存在能确保重构造信号的准确度；

对于出现的模态的更新，变换成求最小化最优解的问题；

运用傅里叶方法作等距变换，然后对变换的频域进行求解，得到了第k个模态的迭代表达式及中心频率的迭代表达式；