CN109387757B - 一种局部放电信号特征向量提取方法 - Google Patents

一种局部放电信号特征向量提取方法 Download PDF

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Abstract

一种局部放电信号特征向量提取方法，其中，包括以下步骤：S1.获取现场检测的局部放电信号；S2.对局部放电信号进行小波分解，得到最高分解尺度上的尺度系数和各分解尺度上的小波系数；S3.对尺度系数和小波系数分别进行单支小波重构，得到最高分解尺度上的尺度系数和各分解尺度上的小波系数重构后的信号；S4.分别计算各分解尺度上的小波系数重构后信号和最高分解尺度上的尺度系数重构后信号的能量值；S5.对于各分解尺度上的小波系数重构后信号，分别计算其与最高分解尺度上的尺度系数重构后信号的波形相似系数；S6.利用步骤S4的能量值和步骤S5的波形相似系数，构建局部放电信号特征向量。本发明基于小波分解，同时引入信号能量和波形相似系数计算特征值。

Description

一种局部放电信号特征向量提取方法
技术领域
本发明涉及电缆局部放电在线监测技术领域，更具体地，涉及一种局部放电信号特征向量提取方法。
背景技术
电缆局部放电在线监测中，检测到的局部放电信号可能来自电缆本体和电缆终端头，也可能来自与其相连的开关柜。由于不同来源的局部放电对设备危害不同，判断标准也不同，所以对局部放电信号来源进行识别有重要的现实意义。
在局部放电信号识别方面，特征提取是局部放电信号识别第一步，特征提取的好坏直接影响到识别的效果。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种局部放电信号特征向量提取方法。本发明的方法基于小波分解，同时引入信号能量和波形相似系数计算特征值，以实现局部放电信号特征向量的构建。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种局部放电信号特征向量提取方法，其中，包括以下步骤：
S1.获取现场检测的局部放电信号；
S2.对步骤S1获取的局部放电信号进行小波分解，得到最高分解尺度上的尺度系数和各分解尺度上的小波系数；
S3.对于步骤S2得到的尺度系数和小波系数分别进行单支小波重构，得到最高分解尺度上的尺度系数和各分解尺度上的小波系数重构后的信号；
S4.分别计算各分解尺度上的小波系数重构后信号和最高分解尺度上的尺度系数重构后信号的能量值；
S5.对于各分解尺度上的小波系数重构后信号，分别计算其与最高分解尺度上的尺度系数重构后信号的波形相似系数；
S6.利用步骤S4得到的能量值和步骤S5得到的波形相似系数，构建局部放电信号特征向量。
进一步的，所述步骤S2中，对局部放电信号进行小波分解，分解尺度为N，得到最高分解尺度N上的尺度系数，以及分解尺度1～N上的小波系数。
进一步的，所述步骤S3中，具体包括如下步骤：
S31.对最高分解尺度上的尺度系数进行单支小波重构，得到重构后的信号记为A(t)，t＝1,2,...,T
S32.对各分解尺度上的小波系数进行单支小波重构，得到重构后的信号记为Di(t)，i＝1,2,...,N，t＝1,2,...,T
进一步的，所述步骤S4中，具体包括如下步骤：
S41.对最高分解尺度上的尺度系数重构后信号A(t)，其能量Ea按下式计算：
Figure BDA0001907142890000021
S42.对各分解尺度上的小波系数重构后信号Di(t)，其能量Ed i按下式计算：
Figure BDA0001907142890000022
式中，
Figure BDA0001907142890000023
表示分解尺度i上小波系数重构后信号Di(t)的能量值。
进一步的，所述步骤S5中，对于各分解尺度上的小波系数重构后信号Di(t)，其与最高分解尺度上的尺度系数重构后信号A(t)的波形相似系数按下式计算：
Figure BDA0001907142890000024
式中，W(Di,A)表示信号Di(t)和信号A(t)的波形相似系数。
进一步的，所述步骤S6中，利用步骤S4得到的能量值Ea和
Figure BDA0001907142890000025
以及步骤S5得到的波形相似系数W(Di,A)，构建局部放电信号特征向量λ：
Figure BDA0001907142890000026
式中，λ为电缆局部放电信号的特征向量。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的方法基于小波分解，同时引入信号能量和波形相似系数计算特征值，以实现局部放电信号特征向量的构建，使得构建的局部放电信号特征向量更加精准，以保证局部放电信号识别的准确性。
附图说明
图1是本发明的整体流程示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1所示，一种局部放电信号特征向量提取方法，其中，包括以下步骤：
S1.获取现场检测的局部放电信号；
S2.对步骤S1获取的局部放电信号进行小波分解，得到最高分解尺度上的尺度系数和各分解尺度上的小波系数；具体的，对局部放电信号进行小波分解，分解尺度为N，得到最高分解尺度N上的尺度系数，以及分解尺度1～N上的小波系数。
S3.对于步骤S2得到的尺度系数和小波系数分别进行单支小波重构，得到最高分解尺度上的尺度系数和各分解尺度上的小波系数重构后的信号；具体包括如下步骤：
S31.对最高分解尺度上的尺度系数进行单支小波重构，得到重构后的信号记为A(t)，t＝1,2,...,T
S32.对各分解尺度上的小波系数进行单支小波重构，得到重构后的信号记为Di(t)，i＝1,2,...,N，t＝1,2,...,T
S4.分别计算各分解尺度上的小波系数重构后信号和最高分解尺度上的尺度系数重构后信号的能量值；具体包括如下步骤：
S41.对最高分解尺度上的尺度系数重构后信号A(t)，其能量Ea按下式计算：
Figure BDA0001907142890000031
S42.对各分解尺度上的小波系数重构后信号Di(t)，其能量
Figure BDA0001907142890000032
按下式计算：
Figure BDA0001907142890000033
式中，
Figure BDA0001907142890000034
表示分解尺度i上小波系数重构后信号Di(t)的能量值。
S5.对于各分解尺度上的小波系数重构后信号，分别计算其与最高分解尺度上的尺度系数重构后信号的波形相似系数；具体的，对于各分解尺度上的小波系数重构后信号Di(t)，其与最高分解尺度上的尺度系数重构后信号A(t)的波形相似系数按下式计算：
Figure BDA0001907142890000041
式中，W(Di,A)表示信号Di(t)和信号A(t)的波形相似系数。
S6.利用步骤S4得到的能量值和步骤S5得到的波形相似系数，构建局部放电信号特征向量。具体的，利用步骤S4得到的能量值Ea和
Figure BDA0001907142890000042
以及步骤S5得到的波形相似系数W(Di,A)，构建局部放电信号特征向量λ：
Figure BDA0001907142890000043
式中，λ为电缆局部放电信号的特征向量。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种局部放电信号特征向量提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.获取现场检测的局部放电信号；
S2.对步骤S1获取的局部放电信号进行小波分解，得到最高分解尺度上的尺度系数和各分解尺度上的小波系数；
S3.对于步骤S2得到的尺度系数和小波系数分别进行单支小波重构，得到最高分解尺度上的尺度系数和各分解尺度上的小波系数重构后的信号；
S4.分别计算各分解尺度上的小波系数重构后信号和最高分解尺度上的尺度系数重构后信号的能量值；
S5.对于各分解尺度上的小波系数重构后信号，分别计算其与最高分解尺度上的尺度系数重构后信号的波形相似系数；
S6.利用步骤S4得到的能量值和步骤S5得到的波形相似系数，构建局部放电信号特征向量。
2.根据权利要求1所述的一种局部放电信号特征向量提取方法，其特征在于，所述步骤S2中，对局部放电信号进行小波分解，分解尺度为N，得到最高分解尺度N上的尺度系数，以及分解尺度1～N上的小波系数。
3.根据权利要求2所述的一种局部放电信号特征向量提取方法，其特征在于，所述步骤S3中，具体包括如下步骤：
S31.对最高分解尺度上的尺度系数进行单支小波重构，得到重构后的信号记为A(t)，t＝1,2,...,T；
S32.对各分解尺度上的小波系数进行单支小波重构，得到重构后的信号记为Di(t)，i＝1,2,...,N，t＝1,2,...,T。
4.根据权利要求3所述的一种局部放电信号特征向量提取方法，其特征在于，所述步骤S4中，具体包括如下步骤：
S41.对最高分解尺度上的尺度系数重构后信号A(t)，其能量Ea按下式计算：
Figure FDA0002586976070000011
S42.对各分解尺度上的小波系数重构后信号Di(t)，其能量
Figure FDA0002586976070000012
按下式计算：
Figure FDA0002586976070000013
式中，
Figure FDA0002586976070000021
表示分解尺度i上小波系数重构后信号Di(t)的能量值。
5.根据权利要求4所述的一种局部放电信号特征向量提取方法，其特征在于，所述步骤S5中，对于各分解尺度上的小波系数重构后信号Di(t)，其与最高分解尺度上的尺度系数重构后信号A(t)的波形相似系数按下式计算：
Figure FDA0002586976070000022
式中，W(Di,A)表示信号Di(t)和信号A(t)的波形相似系数。
6.根据权利要求5所述的一种局部放电信号特征向量提取方法，其特征在于，所述步骤S6中，利用步骤S4得到的能量值Ea和
Figure FDA0002586976070000023
以及步骤S5得到的波形相似系数W(Di,A)，构建局部放电信号特征向量λ：
Figure FDA0002586976070000024
式中，λ为电缆局部放电信号的特征向量。
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