利用小波變換去除局部放電噪聲分析

程琳+衣麗葵

摘 要：針對現(xiàn)場中局部放電信號被強烈的噪聲所干擾，有時這些噪聲完全淹沒了局部放電信號，而傳統(tǒng)的小波變換去除噪聲的方法不能很好地去除噪聲信號這一問題。提出了改進小波變換消除局部放電噪聲的理論。

關(guān)鍵詞：局部放電；小波去噪；閾值去噪

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.180

0 引言

局部放電是導致電氣設(shè)備絕緣劣化的重要因素，因此局部放電在線監(jiān)測對于及時準確地了解電氣設(shè)備的損壞狀況有著十分重要的意義。而現(xiàn)場中存在各種噪聲信號，使我們提取局部放電信號變得十分困難。處理采集到的局放信號的噪聲變得十分重要。

1 小波去噪的原理

1.1 小波變換

小波變換的時頻窗是可以由伸縮因子a和平移因子b來調(diào)節(jié)的，平移因子b，可以改變窗口在相平面時間軸上的位置，而伸縮因子b的大小不僅能影響窗口在頻率軸上的位置，還能改變窗口的形狀。小波變換對不同的頻率在時域上的取樣步長是可調(diào)節(jié)的，在低頻時，小波變換的時間分辨率較低，頻率分辨率較高：在高頻時，小波變換的時間分辨率較高，而頻率分辨率較低[2]。

1.2 小波去噪理論

從信號學的角度看，小波去噪是一個信號濾波的問題。盡管在很大程度上小波去噪可以看成是低通濾波，但由于在去噪后 ，還能成功地保留信號特征，所以在這一點上又優(yōu)于傳統(tǒng)的低通濾波器。由此可見，小波去噪實際上是特征提取和低通濾波的綜合，其流程框圖如圖1所示。

2 局部放電數(shù)學模型

理論和實踐表明，局部放電信號為高頻信號，產(chǎn)生局部放電的物理過程時間很短，局部放電脈沖上升沿通常為幾到幾十納秒，下降沿為幾到幾十微秒。因此在理論分析中可用下面的數(shù)學模型等效，為一個脈沖波形：

（1）單指數(shù)衰減形式。

（2）雙指數(shù)衰減形式。

（3）單指數(shù)衰減震蕩形式。

（4）雙指數(shù)衰減震蕩形式。

其中用的比較多的是模式1和模式4所代表的信號模型，模式1可以代表局放信號的原始波形，而模式4代表了工程檢測中經(jīng)常碰到的局放信號波形。

3 小波去噪仿真分析

模擬第四種數(shù)學模型，如圖2所示振幅為1mv，，，采樣頻率為1MHz。

通過仿真，我們可以清楚地看到改進算法后有效的去除了白噪聲，較舊的去噪方法有很大的優(yōu)勢。

4 總結(jié)

文中分析了小波去噪的基本原理及局部放電的數(shù)學模型， 傳統(tǒng)的小波變換去除噪聲的方法不能很好地去除噪聲信號這一問題。提出了改進小波變換消除局部放電噪聲的理論。通過仿真驗證了改進的去噪方法能夠很好地去除噪聲，反應客觀事實。

參考文獻：

[1]歐陽明鑒，杜博學，魏國忠.小波變換在局部放電聲信號提取中的應用[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2004，（48）：16-19.

[2]孫延奎.小波分析及其應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005：12-15.