基于改进阈值同步挤压小波变换的局部放电信号消噪

摘要

局部放电（局放）常见于变压器或高压电缆故障中，其产生机理是由于绝缘体内部或绝缘体表面局部电场高度集中所致，由此而产生的放电信号持续时间不超过1ps，频率范围几万赫兹到几百兆赫兹，一般为随机信号。变压器局部放电极易引起绝缘劣化，这可能引起变压器事故的发生，甚至威胁整个电力系统的安全运行，因此通过在线监测实时地反映变压器的绝缘状态有着重要的现实意义。在实际的局放监测系统中，一般存在着强烈的噪声干扰（如白噪声）。因此要得到精确的局放信号必须对采集到的综合信号进行消噪处理。针对现有局部放电信号消噪方法的不足，本文将同步挤压小波变换(SWT)引入到局部放电信号消噪中，并针对现有SWT消噪算法中所使用的阈值的不足，提出了两种改进方法。(1)根据局部放电信号SWT系数的Laplace分布模型，构造改进的单一阈值的SWT消噪算法。首先，根据信号和噪声经SWT分解后系数的Laplace分布模型，推导SWT混沌去噪时幅度阈值权系数的均方误差计算公式;进而，根据均方误差最小准则，计算幅度阈值权系数的最优取值;最后，根据最优阈值权系数和噪声标准差，确定SWT混沌去噪时的阈值。(2)通过迭代和SURE无偏估计，构造一种自适应分层阈值的SWT局部放电信号消噪方法。首先，构造一种具有二阶连续可导性质的阈值函数;然后，基于SURE无偏估计和最小均方误差，应用所构造出的新阂值函数，对SWT阈值进行迭代，求出SWT局部放电信号消噪时各层阈值的最优估计值。最后，通过仿真信号和实测信号，对所提出的方法进行测试，并与现有方法进行对比分析，实验结果验证了本文所提出的两种阈值改进方法的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 问题的提出与研究意义

1．2 国内外关于局放信号消噪理论的研究现状

1．2．1 基于时域的信号消噪

1．2．2 基于频域的信号消噪

1．2．3 基于时频分析的信号消噪

1．2．4 新消噪方法探索

1．2．5 方法总结和前景预测

1．3 本文的结构

1．4 本章小结

第2章 局部放电理论

2．1 局部放电的产生机理

2．2 局部放电的分类

2．2．1 表面局部放电

2．2．2 内部局部放电

2．2．3 电晕放电

2．3 局部放电的数学模型

2．4 干扰信号的数学模型

2．5 本章小结

第3章 同步挤压小波变换

3．1 SWT基本理论

3．2 相关理论

3．3 SWT时频分析步骤

3．4 本章小结

第4章 基于Laplace分布的SWT改进阈值消噪

4．1 局部放电信号的SWT阈值消噪

4．1．1 SWT阈值消噪

4．1．2 现有幅值阈值计算

4．2 SWT消噪阈值的改进

4．2．1 Laplace分布介绍

4．2．2 SWT系数的Laplace分布

4．2．3 改进阈值的计算

4．2．4 改进阈值的SWT消噪过程

4．3 仿真实验

4．3．1 评价参数

4．3．2 仿真模型参数确定

4．4．3 消嗓结果分析

4．4 本章小结

第5章 分层阈值的SWT局部放电信号消噪

5．1 分层阈值SWT消噪的基本思想

5．2 均方误差意义下分层阈值的计算公式

5．3 分层消噪阈值的迭代计算

5．4 仿真实验及分析

5．5 本章小结

6．1 工作总结

6．2 研究方法展望

致谢

参考文献

附录