本发明专利技术公开了一种局部放电信号的去噪方法，其包括步骤：(1)采集电力设备的含有噪声的原始局部放电信号；(2)对所述原始局部放电信号进行经验模态分解，得到多个固有模态分量；(3)采用不同结构元素构成的广义形态滤波器对每一固有模态分量进行滤波、阈值处理；(4)将滤波、阈值处理后的固有模态分量进行重构，得到去噪后的局部放电信号。此外，本发明专利技术还公开了一种局部放电信号的去噪系统，其可以包括：信号采集装置，经验模态分解模块，信号重构模块和采用不同结构元素构成的广义形态滤波器。该去噪系统能够用于实施本发明专利技术上述的局部放电信号的去噪方法。信号的去噪方法。信号的去噪方法。
【技术实现步骤摘要】
一种局部放电信号的去噪方法及系统
[0001]本专利技术涉及一种信号处理方法，尤其涉及一种局部放电信号的处理方法。
技术介绍
[0002]局部放电(Partial Discharge,PD)信号检测是反映高压电力设备绝缘状况的关键检测技术。但在现场实际监测过程中，针对局部放电信号的检测存在大量干扰,其中以周期性干扰和白噪声较为强烈，这些干扰会导致局部放电信号被淹没在强噪声中，从而难以提取出局部放电信号。因此，就目前局部放电信号检测而言，如何实现在强噪声背景下很好地提取局部放电信号具有十分重要的意义，而如何滤除噪声干扰则是首要解决的问题。
[0003]目前，为了滤除噪音干扰，在现有技术中较常用的方法有基于傅里叶变换的数字滤波方法。但需要注意的是，局部放电信号本身属于非平稳信号，由于傅里叶变换本身是全局的变换，处理非平稳信号并不能有效反映局部特征。目前得到广泛应用的小波变换具有良好的时频分析性能，已应用于噪声抑制方面，但这种技术手段仍然存在小波基函数的选取问题，选取不当会大大降低检测效果。此外，小波变换并未摆脱以傅里叶变换变换为基础带来的缺陷。
[0004]由此，为了改进现有技术，以滤除采集局部放电信号中的噪音干扰，专利技术人进行十分深入的研究。
[0005]经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)是一种全新的处理非线性、非平稳信号的方法。该方法完全基于信号自身时间尺度特征来进行多分辨率分解，能够充分保留原始信号本身所固有的非平稳特征。由此，为了取得更好的去噪效果，专利技术人考虑将EMD方法应用于局部放电信号分析中，再采用不同结构元素构成的广义形态滤波器对每一固有模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF)进行滤波、阈值处理，以提取局部放电信号。
[0006]基于此，不同于现有技术，本专利技术期望获得一种新的局部放电信号的去噪方法及系统，其可以将经验模态分解(EMD)方法应用于局部放电信号分析中，再采用不同结构元素构成的广义形态滤波器对每一固有模态分量进行滤波、阈值处理，以提取局部放电信号。该去噪方法及系统可以将广义形态滤波器和经验模态分解方法进行有效结合，能够取得更好的去噪效果。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种局部放电信号的去噪方法，该去噪方法可以将经验模态分解(EMD)方法应用于局部放电信号分析中，再采用不同结构元素构成的广义形态滤波器对每一固有模态分量进行滤波、阈值处理，以提取局部放电信号。
[0008]该去噪方法将广义形态滤波器和经验模态分解方法进行有效结合，能够取得更好的去噪效果，其可以有效应用于局部放电信号检测领域中，并具有十分良好的应用前景。
[0009]基于上述目的，本专利技术提出了一种局部放电信号的去噪方法，其包括步骤：
[0010](1)采集电力设备的含有噪声的原始局部放电信号；
[0011](2)对所述原始局部放电信号进行经验模态分解，得到多个固有模态分量；
[0012](3)采用不同结构元素构成的广义形态滤波器对每一固有模态分量进行滤波、阈值处理；
[0013](4)将滤波、阈值处理后的固有模态分量进行重构，得到去噪后的局部放电信号。
[0014]在本专利技术的上述技术方案中，本专利技术提出了一种将经验模态分解(EMD)方法应用于局部放电信号分析中，再采用不同结构元素构成的广义形态滤波器对每一固有模态分量进行滤波、阈值处理，而后提取局部放电信号的局部放电信号的去噪方法。
[0015]采用经验模态分解(EMD)进行多分辨率的分解不存在小波方法中基函数和分解层数的选取问题，具有很强的自适应性，其可以完全体现非平稳信号的特征。同时基于数学形态学原理，采用不同结构元素构成的广义形态滤波器有良好的去噪能力和平滑性能，其可以在有效消除噪声的同时更好地保留局部放电信号的特征。
[0016]本专利技术所述的去噪方法将广义形态滤波器和EMD方法进行有效结合，能够取得更好的去噪效果，有利于局部放电信号的提取，便于工程实现，其可以有效应用于局部放电信号检测领域中，并具有十分良好的应用前景。
[0017]进一步地，在本专利技术所述的局部放电信号的去噪方法中，所述步骤(2)包括：
[0018](2a)获得原始局部放电信号s(t)的局部极大、极小值点，分别对所有局部极大、极小值点用三次样条插值来拟合上、下包络线，并将其均值曲线记为m1(t)；将原始局部放电信号s(t)减去m1(t)的分量记为h1(t)；若h1(t)不满足固有模态分量条件时，将h1(t)视为新的s(t)重复上述过程k次，直到h
k
(t)满足固有模态分量条件，将h
k
(t)记为第一个固有模态分量c1(t)；
[0019](2b)将原始局部放电信号s(t)减去第一个固有模态分量c1(t)的分量记为r(t)，将r(t)视为新的s(t)；
[0020]重复步骤(2a)
‑
(2b)，得到若干个固有模态分量c
k
(t)和一个不可再分解的剩余分量r(t)，则原始局部放电信号s(t)可表示为：
[0021][0022]进一步地，在本专利技术所述的局部放电信号的去噪方法中，所述固有模态分量条件S
r
表示为：
[0023][0024]其中，T为离散信号序列h
k
(t)的总时间长度，h
(k
‑
1)
(t)表示第k
‑
1次筛选后的剩余信号；h
k
(t)是k次筛选后的剩余信号；S
r
的取值为0.2～0.3。
[0025]进一步地，在本专利技术所述的局部放电的去噪方法中，在步骤(3)中，采用广义形态开闭和闭开滤波器的平均组合滤波器对每一固有模态分量进行滤波。
[0026]进一步地，在本专利技术所述的局部放电的去噪方法中，所述步骤(3)包括：
[0027](3a)在广义形态滤波器滤波时，选取一定长度的扁平结构元素，对各个分解尺度下的c
k
(t)进行滤波，得到估计固有模态分量c'
k
(t)；
[0028](3b)基于下式求得估计固有模态分量c'
k
(t)的阈值m
k
：
[0029][0030]式中，λ为系数，0＜λ≤1；M为单个固有模态分量的长度；d为固有模态分量内设定的数据点，0<d<M；c'
k,d
(t)为第k个固有模态分量c
k
(t)在数据点d处的幅值。
[0031]相应地，本专利技术的另一目的在于提供一种局部放电信号的去噪系统，该去噪系统可以用于实施本专利技术上述的局部放电的去噪方法，其可以将广义形态滤波器和经验模态分解(EDM)方法进行有效结合，能够取得更好的去噪效果，有利于局部放电信号的提取，便于工程实现。
[0032]基于上述目的，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种局部放电信号的去噪方法，其特征在于，包括步骤：(1)采集电力设备的含有噪声的原始局部放电信号；(2)对所述原始局部放电信号进行经验模态分解，得到多个固有模态分量；(3)采用不同结构元素构成的广义形态滤波器对每一固有模态分量进行滤波、阈值处理；(4)将滤波、阈值处理后的固有模态分量进行重构，得到去噪后的局部放电信号。2.如权利要求1所述的局部放电信号的去噪方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：(2a)获得原始局部放电信号s(t)的局部极大、极小值点，分别对所有局部极大、极小值点用三次样条插值来拟合上、下包络线，并将其均值曲线记为m1(t)；将原始局部放电信号s(t)减去m1(t)的分量记为h1(t)；若h1(t)不满足固有模态分量条件时，将h1(t)视为新的s(t)重复上述过程k次，直到h
k
(t)满足固有模态分量条件，将h
k
(t)记为第一个固有模态分量c1(t)；(2b)将原始局部放电信号s(t)减去第一个固有模态分量c1(t)的分量记为r(t)，将r(t)视为新的s(t)；重复步骤(2a)
‑
(2b)，得到若干个固有模态分量c
k
(t)和一个不可再分解的剩余分量r(t)，则原始局部放电信号s(t)可表示为：3.如权利要求2所述的局部放电信号的去噪方法，其特征在于，所述固有模态分量条件S
r
表示为：其中，T为离散信号序列h
k
(t)的总时间长度，h
(k
‑
1)
(t)表示第k
‑
1次筛选后的剩余信号；h
k
(t)是k次筛选后的剩余信号；S
r
的取值为0.2～0.3。4.如权利要求1所述的局部放电信号的去噪方法，其特征在于，在步骤(3)中，采用广义形态开闭和闭开滤波器的平均组合滤波器对每一固有模态分量进行滤波。5.如权利要求2所述的局部放电信号的去噪方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：(3a)在广义形态滤波器滤波时，选取一定长度的扁平结构元素，对各个分解尺度下的c
k
(t)进行滤波，得到估计固有模态分量c'
k
(t)；(3b)基于下式求得估计固有模态分量c'
k
(t)的阈值m
k
：式中，λ为系数，0＜λ≤1；M为单个固有模态分量的长度；d为固有模态分量内设定的数据点，0<d<M；c'
k,d
(t)为第k个固有模态分量c
k
(t)在数据点d处的幅值。6.一种局部放电信号的去噪系统，其特征在于，包括：信号采集装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐湘忆，任辰，田昊洋，任茂鑫，
申请(专利权)人：华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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