基于Hankel矩阵奇异值分解的局部放电信号去噪方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114818792A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202210377058.2(22)申请日2022.04.12(71)申请人广东电网有限责任公司广州供电局地址510620广东省广州市天河区天河南二路2号(72)发明人宋廷汉许宇翔吴增金黎钻仪范伟杰王子民马演云琚成炎黄兴(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245专利代理师李斌(51)Int.Cl.G06K9/00(2022.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图4页(54)发明名称基于Hankel矩阵奇异值分解的局部放电信号去噪方法及装置(57)摘要本发明公开了一种基于Hankel矩阵奇异值分解的局部放电信号去噪方法及装置，方法为：采用双指数衰减振荡函数构造染噪信号；使用设定截取长度的信号序列滑动构造Hankel矩阵并进行奇异值分解，得到染噪信号中局部放电信号发出的时间段；对发出时间段的局部放电信号滑动构造Hankel矩阵并进行奇异值分解，利用比例增大法判断局部放电信号有效阶次；对有效阶次个奇异值进行信号重构，得到去噪后局部放电信号；将去噪后局部放电信号在时间段外的信号置零，得到与染噪信号相同长度的无噪局部放电信号。本方法利用滑动数据得到局部放电信号发出的时间段，通过比例增大法计算局部放电信号的有效阶次，实现去除白噪声信号干扰的同时保留原始局部放电信号的细节信息。CN114818792ACN114818792A权利要求书1/3页1.基于Hankel矩阵奇异值分解的局部放电信号去噪方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：S1、采用双指数衰减振荡函数构造染噪信号；S2、对染噪信号使用设定截取长度的信号序列滑动构造Hankel矩阵并进行奇异值分解，得到染噪信号中局部放电信号发出的时间段；S3、对发出时间段的局部放电信号滑动构造Hankel矩阵并进行奇异值分解，利用比例增大法判断局部放电信号有效阶次；S4、对有效阶次个奇异值进行信号重构，得到去噪后局部放电信号；S5、将去噪后局部放电信号在时间段外的信号置零，得到与染噪信号相同长度的无噪局部放电信号。2.根据权利要求1所述的基于Hankel矩阵奇异值分解的局部放电信号去噪方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：采用双指数衰减振荡函数分别模拟局部放电信号和服从w～N(0,0.42)分布的白噪声信号，共同构成染噪信号y(k),k＝1,2,…,N，其中N为信号长度；所述双指数衰减振荡函数表示为：其中Z4为信号增幅，τ为衰减系数，频率fc为振荡中心，t0为开始放电时刻，m4(t)为模拟信号在任意时刻t对应的值。3.根据权利要求2所述的基于Hankel矩阵奇异值分解的局部放电信号去噪方法，其特征在于，步骤S2中所述设定截取长度的信号序列表示为yK(s),(s＝s,s+1,...,s+K)，其中，s为截取开始时刻，K为截取长度；所述步骤S2具体为：S21、设M＝s；S22、将染噪信号y(k)使用设定截取长度K的信号序列yK(M)滑动构造Hankel矩阵，表示为：其中，1＜n＜M，当M为偶数时，当M为奇数时，m＝M‑n+1；S23、进行奇异值分解，公式为：TT其中，奇异值λi满足λ1≥λ2≥…λr＞0，r为矩阵H的秩，ui和为HH的特征向量，vi为HH的特征向量，HT为矩阵H的转置；S24、记录第一个奇异值dN＝λ1，令M＝M+1；S25、若M＜N‑K，则返回步骤S22继续执行；若M≥N‑K，则执行步骤S26；2CN114818792A权利要求书2/3页S26、对记录的第一奇异值序列Dk＝[d1,d2,…,ds+K]绘制曲线，当曲线出现波峰W的位置*与局部放电信号峰值O的位置一致时，得到染噪信号在[t1,t2]时段发出的局部放电信号y(t)，其中，t1＝B+K，t2＝E+K，B为波峰W起始点，E为波峰W结束点。4.根据权利要求3所述的基于Hankel矩阵奇异值分解的局部放电信号去噪方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：*S31、令局部放电信号有效阶次为p＝1，对[t1,t2]时段发出的局部放电信号y(t)滑动构造Hankel矩阵并进行奇异值分解，获得奇异值序列D＝[λ1,λ2,…,λr]；S32、在[t1,t2]时段中，局部放电信号的奇异值大于白噪声信号的奇异值，取奇异值序列D中前p个奇异值使用比例增大法增大L倍，后r‑p个奇异值保持不变；S33、使用奇异值分解对增大后的奇异值序列D进行奇异值重构得到Hp，取Hp的第一行和最后一列得到信号对构造Hankel矩阵并进行奇异值分解，获得奇异值序列D’＝[λ’1,λ’2,…,λ’r]；S34、计算奇异值序列D和D’中前p个奇异值之比g(p)，公式为：如果g(p)≥L，则令p＝