一种局部放电原始信号的噪声抑制方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115146683A(43)申请公布日2022.10.04(21)申请号202210853362.XG06F17/11(2006.01)(22)申请日2022.07.20G06F17/14(2006.01)(71)申请人国网山东省电力公司电力科学研究院地址250003山东省济南市市中区望岳路2000号申请人国家电网有限公司(72)发明人汪鹏任敬国师伟李杰张丕沛孙景文王江伟李秀卫孙艳迪孙承海吕俊涛邢海文(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221专利代理师李圣梅(51)Int.Cl.G06K9/00(2022.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称一种局部放电原始信号的噪声抑制方法及系统(57)摘要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。CN115146683ACN115146683A权利要求书1/2页1.一种局部放电原始信号的噪声抑制方法，其特征是，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。2.如权利要求1所述的一种局部放电原始信号的噪声抑制方法，其特征是，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。3.如权利要求1所述的一种局部放电原始信号的噪声抑制方法，其特征是，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。4.如权利要求1所述的一种局部放电原始信号的噪声抑制方法，其特征是，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；更新拉格朗日乘法算子的表达式，当达到收敛条件时，停止迭代。5.如权利要求1所述的一种局部放电原始信号的噪声抑制方法，其特征是，还包括：将迭代运算后的模态信号分量进行傅里叶反变换，得到VMD算法处理后的IMF分量，将所有的IMF分量累加，即得到更新后的局部放电信号。6.如权利要求1所述的一种局部放电原始信号的噪声抑制方法，其特征是，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，具体包括：对含有白噪声的被测信号加入惩罚项，利用一维TVD去噪模型求解优化问题，得到滤波信号；对一维TVD去噪模型中的惩罚函数进行群组优化，得到改进后的目标函数；求解目标函数表达式使得含有惩罚项的残差值达到最小，得到理想的输出信号。7.一种局部放电原始信号的噪声抑制系统，其特征是，包括：高频噪声去除模块，被配置为：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；白噪声滤除模块，被配置为：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。8.如权利要求7所述的一种局部放电原始信号的噪声抑制系统，其特征是，高频噪声去除模块中，建立一个最小平方的滤波器，具体为：2CN115146683A权利要求书2/2页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。9.一种计算机装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器