用复小波包变换抑制局部放电检测中的窄带干扰研究

论文摘要

气体绝缘组合电器(Gas Insulated Switchgear,简称GIS)内部产生局部放电(Partial Discharge,简称PD)是引发事故的重要因素之一,对其进行在线监测的难点主要是从强烈的电磁干扰环境中准确获取PD信号。目前PD信号检测中,尚无理想的抑制窄带干扰的技术和手段,因此本文提出了一个全新的抑制窄带干扰的技术即复小波包变换技术,给出了其构造方法和具体步骤,并用复小波包变换对仿真和实验室人工实测PD信号中的窄带干扰进行了去噪研究。采用相同滤波器构造小波包和“保持实小波包滤波器的幅频特性,改变其相频特性”构造复小波的方法,构造了与相应实小波包具有相同幅频特性和与相应复小波具有相同相频特性的复小波包,给出了构造复小波包的具体方法,并用描述波形相似程度的NCC和VTP参数以及幅值相对误差,对原始PD仿真信号分解后直接重构的效果进行了定量评价,验证了其构造的正确性。对4种常用PD仿真信号进行了复小波包分解与重构,并用波形相似程度的NCC和VTP参数以及幅值相对误差,对含有不同频率、不同强度窄带干扰的PD仿真信号波形进行了重构前后的相似程度分析,结果表明,复小波包变换对非平稳PD脉冲信号畸变小且还原信号的能力强。根据PD信号与窄带干扰经复小波包变换后的不同特点,构造出抑制窄带干扰的去噪复合信息WTRIn序列,然后对比简单信息和几种其它复合信息对窄带干扰的抑止能力,证明了该复合信息序列有更强的去噪能力;最后研究了指数n对WTRIn去噪性能的影响,结果表明,在不同的窄带干扰频率和干扰强度下,复合信息WTRI的去噪效果总是最好。最后,用复小波包变换技术对含有不同频率、不同强度窄带干扰的PD混合仿真和实测信号进行了去噪应用,解决了窄带干扰频率在检测仪器频带内用硬件滤波对局放信号有较大损失和用小波包变换去噪效果较差的难题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 GIS 局部放电在线监测的意义
• 1.2 GIS 局部放电干扰抑制方法的现状
• 1.2.1 数字滤波
• 1.2.2 人工神经网络去噪技术
• 1.2.3 聚类分析法
• 1.2.4 小波变换
• 1.2.5 复小波变换
• 1.2.6 小波包变换
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 复小波包的构造方法及验证
• 2.1 用复小波包变换抑制窄带干扰的必要性
• 2.2 复小波包变换原理及特点
• 2.2.1 小波变换和复小波变换的原理
• 2.2.2 小波包变换和复小波包变换的原理
• 2.2.3 复小波包变换的特点
• 2.3 正交复小波包的构造
• 2.3.1 正交复小波包的构造步骤
• 2.3.2 正交复小波包变换算法正确性验证
• 2.4 评价参数的定义及GIS 局部放电仿真信号源
• 2.4.1 SNR、NCC、NRR 及VTP 的定义
• 2.4.2 GIS 局部放电仿真信号源
• 2.5 本章小结
• 3 复小波包变换的复合信息去噪
• 3.1 复合信息的构造
• 3.2 简单信息的去噪效果
• 3.2.1 窄带干扰频率f=100MHz 时的去噪效果
• 3.2.2 窄带干扰频率f=330MHz 时的去噪效果
• 3.2.3 窄带干扰频率f=400MHz 时的去噪效果
• 3.3 有效复合信息
• 3.3.1 窄带干扰频率f=100MHz 时的去噪效果
• 3.3.2 窄带干扰频率f=330MHz 时的去噪效果
• 3.3.3 窄带干扰频率f=400MHz 时的去噪效果
• 3.4 本章小结
• 4 不同窄带噪声强度的去噪研究
• 4.1 仿真PD 信号的复小波包去噪
• 4.2 实测PD 信号的复小波包去噪
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录