FFT与交叉验证在局部放电窄带干扰抑制中的应用

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1、东北电力技术2008年第l2期FFT与交叉验证在局部放电窄带干扰抑制中的应用TheApplicationofFFTandCrossValidationtoNarrowbandInterferenceSuppressionofPartialDischarge李天云，康玉芳，丁金曼(东北电力大学，吉林吉林132012)摘要：根据窄带干扰与局部放电信号具有不同频谱的特性，提出了一种基于FFr和交叉验证相结合的抑制局部放电窄带干扰的方法。先用FFT对信号进行消噪，再用交叉验证方法对消噪后信号进一步处理，由此能有效去除局部放电中的窄带干扰。仿真结果表明，该方法能有效提高信噪比，失真小，去

2、除窄带干扰优于FFrr及小波。关键词：FFT；交叉验证；窄带干扰；局部放电[中图分类号]TM855[文献标识码]B[文章编号]1104—7913(2008)12—0044—03局部放电是造成高压电气设备最终发生绝缘击1．2交叉验证算法穿的重要原因¨J，然而局部放电信号常被大量干为了有效提取局部放电信号，减小其与真实信扰所淹没。因此，如何从大量的背景干扰中有效地号的误差，用积分均方误差(ISE)函数(肘眦提取局部放电信号是一个难题J。(t))⋯作为衡量误差指标，肘(t)可表示为目前，国内外学者对局部放电去噪做了大量的—(t)=』{(()一I厂())}dx(1)研究J，产生了众多研

3、究方法。文献[4—6]将实践中真实信号-厂()未知，以上估计很难快速傅立叶变换(F兀’)用于局部放电信号的消噪实现。交叉验证方法通过将数据二分法构造新的代处理中，其基本做法是将局部放电信号进行FFT价函数(t)来近似估计(t)，以达到对阈值t变换，在频率上进行阈值处理，从而得到消噪后的的优化，从而避免对噪声的参数估计，再通过软阈信号。但由于栅栏效应、频谱泄漏及阈值处理原值方法处理小波系数矩阵，其算法如下【J。因，使消噪效果不够理想。文献[7—9]将小波分a．取出序列g的偶序列，重新编号得到序列析应用于局部放电的消噪中，其主要思想是利用小g(k)(k=1，2，⋯，2一)；用同样方

4、法得到奇波将局部放电信号分解在不同尺度上，在每一个尺序列g”(．j})。度上分别用阈值函数对小波系数进行处理，然后重b．对奇序列(k)插值得到偶序列估计：构原信号。然而，用小波对信号消噪时，存在阈值难以确定及小波基函数选择难等问题。g(k)=1[g。(k)+g。(k+1)](2)交叉验证方法是在小波方法基础上改进和扩c．将序列g进行小波变换，选择初始阈值展，可以白适应的选择最佳阈值。交叉验证方法通t，用软阈值对其处理，得到新的小波系数。过构造特殊的代价函数，得到最优消噪阈值，理论d．对系数进行小波逆变换，得到信号。证明¨。。该积分均方误差(ISE)代价函数为凸函e．同样可以得到

5、奇序列的估计(k)和滤波数，存在惟一的最小值，总能保证找到最优阈值。仿真结果表明该方法在抑制局部放电窄带干扰中的后的信号。代价函数M(t)为有效性。(￡)=2m∑-[(g一gE)+(g。一)](3)1FFT与交叉验证算法在一定范围内搜索阈值t，计算代价函数1．1FFT算法(t)，则M(t)的最小值对应的阈值t即为最优阈对被污染的局部放电信号S(k)进行FFvr变换；值。选择合适的阈值A对变换后的信号进行硬阈值处由算法可知，该方法简单、计算量小，是一种理；最后进行FFT逆变换。新的消噪方法。2008年第l2期东北电力技术450·5一一——一⋯一u2仿真一。}一一+牛⋯⋯～一I—一

6、为了验证本文算法的可行性，在给出本文算法处理结果的同时，也给出了单独使用F兀’、交叉验一0·⋯—丽_0一’一一loo0⋯’一0的一一2ooo证和小波变换的处理结果。采样点个数采2．1仿真1(数字仿真)样图3Fftr消噪后的信号在实际工程中，检测到的局部放电往往呈现出0．5————⋯—r一——～⋯—～——数————两种形态：指数衰减型脉冲或振荡衰减型脉冲，而且每种形态包含单指数和双指数两种。本文选用其。⋯—H——十O的一～中的单指数振荡衰减和双指数振荡衰减叠加模型：一0·o⋯一⋯～—⋯00t)=A】e一sin(2Trf~t)+A2(e一一e一·)采样点个数sin(21Tfct)(

7、4)∞式中、：为脉冲的强度参数，为衰减常数，图4交叉验证处理后的局放信号一般情况下取r<2s，振荡频率1MHz，根据式(4)得到的局部放电信号见图1。周期性窄带干扰取不同频率的正弦或余弦模型。仿真时选用的窄带干扰信号的表达式为丽d10—00一500～一200o／(t)=A1sin(2wX50k×t)+A2sin(2~r×100k×采样点个数t)+3sin(2竹×200kXt)+A4sin(2,tr×800k×)(5)图5单独使用交叉验证处理结果叠加窄带干扰后的局放信号见图2。另外，本文给出了