[发明专利]一种基于EMD分解的局部放电信号去噪方法

说明书

技术领域

本发明涉及电缆局部放电在线监测技术领域，更具体地，涉及一种基于EMD分解的局部放电信号去噪方法。

背景技术

电缆局部放电在线监测中，在电缆局部放电在线检测过程中，由于设备处于运行状态，现场存在严重的电磁干扰，这些干扰会和原始局部放电信号进行叠加，造成原始局部放电信号的严重畸变，给依靠局部放电信号波形进行缺陷类型判断和缺陷位置定位的运维人员带来极大困难。因此，对检测到的局部放电信号进行去噪预处理具有重要意义。

在局部放电信号去噪方面，小波分析法由于具有良好的局部时频特性，已广泛应用于局部放电信号的去噪处理，但其容易收到噪声的影响，且基小波难于选择。而经验模式分解(empirical mode decomposition，EMD)方法基于信号的局部特征时间尺度，能把非平稳信号分解为有限的基本模态分量(intrinsic modefunction,IMF)之和，是一种自适应的信号处理方法，适合非线性和非平稳过程。

发明内容

本发明提供一种基于EMD分解的局部放电信号去噪方法，该方法将小波分析方法和EMD方法进行有效结合，综合了两者的优势，能够取得更好的去噪效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于EMD分解的局部放电信号去噪方法，其中，包括以下步骤：

S1.输入待处理的局部放电信号；

S2.对局部放电信号进行小波分解，得到最高分解尺度的尺度系数和各分解尺度的小波系数；

S3.保留最高分解尺度的尺度系数，对各分解尺度的小波系数进行EMD分解，并进行相应的去噪处理，得到处理后的小波系数；

S4.对最高分解尺度的尺度系数和处理后的各分解尺度的小波系数进行小波重构，得到去噪后的局部放电信号。

进一步的，所述步骤S2中，对局部放电信号进行小波分解，得到最高分解尺度的尺度系数和各分解尺度的小波系数的步骤为：

采用db8小波对局部放电信号进行尺度为4的小波分解，得到最高分解尺度的尺度系数和各分解尺度的小波系数。其中A表示尺度系数，D_j(j＝1,2,3,4)表示小波系数。

进一步的，所述步骤S3中，保留最高分解尺度的尺度系数，对各分解尺度的小波系数进行EMD分解，并进行相应的去噪处理，得到处理后的小波系数的步骤为：

S31.对小波系数D_j(t)，经过经验模态分解后，其可表示为：

式中，IMF_i(t)表示固有模态函数分量，r_n(t)表示余项。

S32.对于D_j(t)，计算其固有模态函数分量的能量：

式中，E_i为固有模态函数分量IMF_i(t)对应的能量，T为IMF_i(t)的长度。

S33.对能量E_i进行归一化处理：

e_i＝E_i/E_max

式中，E_max＝max(E_i)，e_i为能量值E_i归一化后的值。

S34.根据e_i的数量级分布，设定阈值e_λ，将e_i划分为两类，即将大于或等于e_λ的e_i对应的固有模态函数分量定义为有效分量，将小于e_λ的e_i对应的固有模态函数分量定义为无效分量。

S35.则进行去噪后的D_j(t)可以表示为：

式中，为进行去噪处理后的小波系数，IMF_i′(t)为有效固有模态函数分量，n′为有效固有模态函数分量个数。

进一步的，所述步骤S4中，对最高分解尺度的尺度系数和处理后的各分解尺度的小波系数进行小波重构，得到去噪后的局部放电信号的步骤为：

对最高分解尺度的尺度系数A和去噪处理后的各分解尺度的小波系数进行小波重构，即可得到去噪后的局部放电信号。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

本发明提供的方法将小波分析方法和EMD方法进行有效结合，综合了两者的优势，能够取得更好的去噪效果。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。