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重排Cohen类时频分布用于GIS局部放电声信号时频分析
本文将重排Cohen类时频分布应用于GIS局部放电声信号时频分析进行探讨。首先介绍了局部放电声信号的基本概念及其应用背景；然后简要介绍了时频分析的基本理论及现有方法；最后详细阐述了重排Cohen类时频分布的原理及其在局部放电声信号时频分析中的应用。
一、局部放电声信号
GIS是高压开关设备中常见的一种，其核心部件是金属封闭的电器设备。由于操作压力大，电气介质易损坏或发生局部放电，产生相应的声信号。局部放电声信号是极短时的瞬时声信号，持续时间约为微秒级别，其波形包含多个频率分量，且受到环境噪声、电器设备运行状态、以及多路径反射等因素的干扰。
局部放电声信号是一种常用的GIS故障检测方法，其检测原理是通过接收局部放电声信号，并按时间、频率进行分析，获得局部放电声信号的特征参数，来探测GIS中的故障情况。为此，对局部放电声信号进行时频分析，可以更好地描述其时域、频域特性，有助于更加准确地判断故障发生部位、严重程度以及故障类型等。
二、时频分析方法
时频分析是一种用于频率随时间变化的信号分析方法，可以提取出时域与频域信息，揭示局部现象、瞬态事件和非平稳信号的动态特性，其主要思想是将信号在时域和频域上进行分解处理。时频分析方法包括傅里叶分析、小波分析、Wigner-Ville分布、STFT、Cohen类分布等。其中Cohen类分布因具有一定的优越性被广泛应用。
三、重排Cohen类时频分布介绍
重排Cohen类时频分布是一种基于Cohen类时频分布改进的算法，由EnriqueA.Roanes-Lozano等提出。Cohen类分布使用时频矩阵来表示信号的时频特性，但其实际应用中存在着一定的缺陷，如频谱分辨率本质上与时间分辨率之间具有固有的与动态取舍关系。为了克服这些缺陷，重排Cohen类时频分布在Cohen类分布的基础上引入重排技术，通过检查非对角线元素的值来定义频率混叠位置，使得重排Cohen类分布的频率分辨率与时间分辨率达到平衡，从而可以更准确地反映信号的时频特性。
四、重排Cohen类时频分布在局部放电声信号分析中的应用
在局部放电声信号分析中，由于其时域与频域均为非平稳信号，需要借助时频分析方法更好地探究。本文通过重排Cohen类时频分布进行分析，具体步骤如下：
1.为了去除噪声对结果的影响，首先对录取到的声音信号进行预处理。在去噪过程中，使用小波变换对信号进行降噪，取攸关特征的高频率分量，同时切分成1ms的小块进行后续分析。
2.根据巴特利特滤波器（ButterworthFilter）确定信号频率范围，并将去噪处理后的信号进行带通滤波。根据局部放电声信号的特性，筛选出信号最明显的频带，忽略其余频带。
3.基于重排Cohen类时频分布，将带通滤波后的局部放电信号进行时频分析，分别得到其时频分布图和其频域分布图。在时频分布图中，表示了信号在时域与频域上的变化情况，而在频域分布图中，则清晰地展现了信号的频率分量。
4.在分析结果中，根据特定事件的特征，选择一定区域进行寻找，找到局部放电信号是否频繁出现，可以为GIS的检测提供依据。
五、总结
本文通过介绍了重排Cohen类时频分布的应用原理及局部放电信号分析中的应用，对于应用重排Cohen类时频分布进行局部放电信号分析具有重要意义。该方法有效地克服了Cohen分布的问题，提高了信号的时频分析结果的精度，可以为GIS故障检测提供更为准确的结果依据。同时，本文也提醒着未来的研究团队，从多方面去优化局部放电声信号的时频分析，以精确推断出GIS的故障情况。