利用小波变换去除局部放电噪声分析

摘 要：针对现场中局部放电信号被强烈的噪声所干扰，有时这些噪声完全淹没了局部放电信号，而传统的小波变换去除噪声的方法不能很好地去除噪声信号这一问题。提出了改进小波变换消除局部放电噪声的理论。

关键词：局部放电；小波去噪；阈值去噪

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.180

0 引言

局部放电是导致电气设备绝缘劣化的重要因素，因此局部放电在线监测对于及时准确地了解电气设备的损坏状况有着十分重要的意义。而现场中存在各种噪声信号，使我们提取局部放电信号变得十分困难。处理采集到的局放信号的噪声变得十分重要。

1 小波去噪的原理

1.1 小波变换

小波变换的时频窗是可以由伸缩因子a和平移因子b来调节的，平移因子b，可以改变窗口在相平面时间轴上的位置，而伸缩因子b的大小不仅能影响窗口在频率轴上的位置，还能改变窗口的形状。小波变换对不同的频率在时域上的取样步长是可调节的，在低频时，小波变换的时间分辨率较低，频率分辨率较高：在高频时，小波变换的时间分辨率较高，而频率分辨率较低[2]。

1.2 小波去噪理论

从信号学的角度看，小波去噪是一个信号滤波的问题。尽管在很大程度上小波去噪可以看成是低通滤波，但由于在去噪后 ，还能成功地保留信号特征，所以在这一点上又优于传统的低通滤波器。由此可见，小波去噪实际上是特征提取和低通滤波的综合，其流程框图如图1所示。

2 局部放电数学模型

理论和实践表明，局部放电信号为高频信号，产生局部放电的物理过程时间很短，局部放电脉冲上升沿通常为几到几十纳秒，下降沿为几到几十微秒。因此在理论分析中可用下面的数学模型等效，为一个脉冲波形：

（1）单指数衰减形式。

（2）双指数衰减形式。

（3）沃甘衰减震荡形式。

（4）双指数衰减震荡形式。

其中用的比较多的是模式1和模式4所代表的信号模型，模式1可以代表局放信号的原始波形，而模式4代表了工程检测中经常碰到的局放信号波形。

3 小波去噪仿真分析

模拟第四种数学模型，如图2所示振幅为1mv，，，采样频率为1MHz。

通过仿真，我们可以清楚地看到改进算法后有效的去除了白噪声，较旧的去噪方法有很大的优势。

4 总结

文中分析了小波去噪的基本原理及局部放电的数学模型， 传统的小波变换去除噪声的方法不能很好地去除噪声信号这一问题。提出了改进小波变换消除局部放电噪声的理论。通过仿真验证了改进的去噪方法能够很好地去除噪声，反应客观事实。

参考文献：

[1]欧阳明鉴，杜博学，魏国忠.小波变换在局部放电声信号提取中的应用[J].电力系统及其自动化学报，2004，（48）：16-19.

[2]孙延奎.小波分析及其应用[M].北京：机械工业出版社，2005：12-15.