用小波技术滤除变压器局部放电信号中噪声的方法研究

摘要

电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，因此对变压器局部放电进行在线监测预防变压器绝缘突发性事故具有重要的意义，也是近年来研究的热点。由于变压器运行环境电磁干扰严重，现场采集的局部放电混有大量的干扰，因此在局部放电在线监测系统中，其关键、难点部分之一是局部放电信号的提取，它是局部放电模式识别的基础和前提。针对该难题，本论文主要内容如下： 本文分析局部放电信号和周期性窄带干扰信号在时域和频域特点。对自适应滤波器抑制周期窄带干扰的原理进行深入研究，分析自适应滤波器中各参数对滤波效果的影响，讨论该方法的不足。介绍小波包分析的基本思想，分析小波包变换的优势即对低频和高频都具有较高的分辨率，将小波包变换引入到自适应滤波器中，研究小波包变换和自适应滤波器结合抑制周期窄带干扰的方法。 研究空域相关滤波法的原理和方法，分析该方法不足，并引入判别系数和迭代停止系数的基础上，提出改进空域相关滤波法抑制白噪声，并将改进方法应用于局部放电信号白噪声干扰的抑制。分析小波变换中的aTrous算法，并将aTrous算法应用到改进空域相关滤波法。 研究变压器局部放电信号及白噪声干扰的小波变换特征，小波阈值法抑制局部放电信号中自噪声干扰的原理。分析局部放电信号和小波信号的误差能量并推导出误差能量相关系数ρ<,fΨ>，通过ρ<,fΨ>的大小选择局部放电信号的最优小波，并针对不同类型的局部放电信号给出其对应的最优小波。通过概率的方法提出阈值选取采用3σ准则，在该准则的基础上结合小波包变换，提出小波包综合门限阈值法从白噪声中提取局部放电信号。并对两种抑制白噪声的小波方法：小波包综合门限阈值法和空域相关系数法进行对比分析，研究表明两种方法各有优缺点，在实际应用中根据具体情况灵活采用。 上述各项内容都进行仿真或者现场实测数据的验证，实验表明各种方法的可行性和正确性，适用于变压器在线监测局部放电信号噪声干扰的抑制。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状及发展趋势分析

1.2.1滤除局部放电信号中周期性窄带干扰的研究现状及发展趋势

1.2.2小波滤波法去除局部放电信号中白噪声的研究现状

1.2.3小波滤波法去除局部放电信号中白噪声的发展趋势

1.3本文的主要研究工作

2小波变换和小波包变换的分析

2.1 引言

2.2小波变换和小波包变换的基本理论分析

2.2.1连续小波变换和离散小波变换分析

2.2.2离散小波算法分析

2.2.3小波包变换分析

2.3小结

3小波包和自适应滤波去除局部放电信号中周期性窄带干扰的研究

3.1引言

3.2局部放电和周期性窄带干扰特性分析

3.3自适应滤波器分析

3.3.1自适应滤波器的基本理论

3.3.2LMS自适应滤波器的不足及改进方案的研究

3.4局部放电中周期性窄带干扰滤除仿真研究

3.4.1小波包变换滤除周期性窄带干扰分析

3.4.2小波包变换和自适应滤波器滤除周期性窄带干扰分析

3.5现场实测数据处理与结果分析

3.6小结

4空域相关滤波法去除局部放电信号中白噪声干扰的研究

4.1引言

4.2空域相关滤波法去除白噪声原理与步骤分析

4.2.1空域相关滤波法去除白噪声原理

4.2.2空域相关滤波法去除白噪声步骤

4.3空域相关滤波算法的改进研究

4.3.1空域相关滤波法的不足与改进

4.3.2改进空域相关滤波法去除白噪声步骤

4.4改进空域相关滤波算法去除白噪声的仿真分析

4.4.1 MATLAB中Blocks信号和Sawtooth信号去噪仿真分析

4.4.2改进空域相关滤波法去除局部放电信号中白噪声的仿真分析

4.5 小结

5小波包综合门限阈值法滤除局部放电信号中白噪声干扰的研究

5.1引言

5.2小波包综合门限阈值法的原理和方法分析

5.2.1局部放电和白噪声的小波变换特性

5.2.2最优小波选取

5.2.3小波包综合门限阈值方法

5.3小波包综合门限阈值法仿真实验研究

5.4现场实测数据处理与结果分析

5.5空域相关滤波法和小波域阈值法滤除法的定性比较分析

5.6改进空域相关滤波法和小波包综合门限阈值法仿真比较分析

5.7 小结

6结论

致谢

参考文献

附录