一种空域噪声合成同步联合降噪方法

摘要

本发明涉及一种空域噪声合成同步联合降噪方法，包括：S110，主通道接收主信号，噪声信道接收噪声信号，主通道为C1通道，噪声通道为C2、C3…Cn通道；S120，所述C1通道接收的主信号最大幅值为Va1，所述C2、C3…Cn通道接收的同步信号最大幅值分别为Va2、Va3…Van，经过传感器校核技术求得各通道信号幅值分别为V1、V2、V3…Vn；S130，当Vi≤V1时，提取主信号值V1并输出，其中，i＝2、3…n；S140，当Vi＞V1时，设置主信号值V1为0并输出，其中，i＝2、3…n。本发明采用多通道自定义设置技术，解决了现有的抗干扰装置通道之间不能转换，具有局限性的问题。

权利要求

1.一种空域噪声合成同步联合降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：S110，主通道接收主信号，噪声信道接收噪声信号，主通道为C1通道，噪声通道为C2、C3…Cn通道；

S120，所述C1通道接收的主信号最大幅值为Va1，所述C2、C3…Cn通道接收的同步信号最大幅值分别为Va2、Va3…Van，经过传感器校核技术求得各通道信号幅值分别为V1、V2、V3…Vn；

S130，当Vi≤V1时，提取主信号值V1并输出，其中，i＝2、3…n；

S140，当Vi＞V1时，设置主信号值V1为0并输出，其中，i＝2、3…n；

在步骤S110中，与所述主通道连接的传感器置于待测高压电气设备内部，与所述噪声通道连接的传感器置于待测高压电气设备外部；

在步骤S120中，所述通道C1、C2、C3…Cn经过传感器校核技术求得各通道信号幅值V1、V2、V3…Vn的步骤如下：将所述与所述主通道连接的传感器和所述与所述噪声通道连接的传感器放置于同一位置；

通过校准源产生一个脉冲信号，峰值记为V，并发送至所述与所述主通道连接的传感器和所述与所述噪声通道连接的传感器；

所述与所述主通道连接的传感器和所述与所述噪声通道连接的传感器接收所述校准源发送的脉冲信号，所述C1通道和所述C2、C3…Cn通道基于所述脉冲信号检测到的幅值分别为Vc1、Vc2、Vc3…Vcn；

设定幅值修订系数为An＝V/Vcn；

所述C1通道接收主信号，所述C2、C3…Cn通道接收噪声信道，分别得到实际检测信号幅值为Va1、Va2、Va3…Van，根据修订系数，计算出各通道的最终修订值为Vn＝Van*An。

2.根据权利要求1所述的空域噪声合成同步联合降噪方法，其特征在于，在步骤S130中，当检测现场无干扰源时，利用各通道传感器采集得出V2＝V3＝…＝Vn＝0，计算出V1为局部放电信号和检测现场无干扰的结果。

3.根据权利要求1所述的空域噪声合成同步联合降噪方法，其特征在于，在步骤S140中，当检测现场存在一种干扰源时，利用各通道传感器采集得出Vn与V1极性相同，且存在Vn>V1，则Vn为干扰信号；

将C1通道中V1设置为0，以实现降噪的效果。

4.根据权利要求1所述的空域噪声合成同步联合降噪方法，其特征在于，在步骤S140中，当检测现场存在多种干扰源时，利用各通道传感器采集得出Vi与V1极性相同，且存在且Vi>V1，则Vi为干扰信号，其中，i＝2、3…n；

将C1通道中V1设置为0，以实现降噪的效果。

5.根据权利要求1所述的空域噪声合成同步联合降噪方法，其特征在于，在步骤S110中，当主通道为C1通道和C3通道时，噪声通道为C2、C4、C5…Cn通道。

6.根据权利要求5所述的空域噪声合成同步联合降噪方法，其特征在于，当检测现场无干扰源时，利用各通道传感器采集得出V2＝V4＝V5＝…＝Vn＝0，计算出V1和V3为局部放电信号和检测现场无干扰的结果。

7.根据权利要求1所述的空域噪声合成同步联合降噪方法，其特征在于，在步骤S110中，当主通道为C1通道、C2通道和C3通道时，噪声通道为C4、C5…Cn通道。

8.根据权利要求7所述的空域噪声合成同步联合降噪方法，其特征在于，当检测现场无干扰源时，利用各通道传感器采集得出V4＝V5＝…＝Vn＝0，计算出V1、V2和V3为局部放电信号和检测现场无干扰的结果。

说明书

一种空域噪声合成同步联合降噪方法

技术领域

[0001] 本发明应用于高压电气设备局部放电特高频检测技术领域，尤其涉及一种空域噪声合成同步联合降噪方法。

背景技术

[0002] 抗干扰长期以来一直是局部放电在线检测技术的核心。UHF(Ultra High Frequency，特高频)检测法本身是一种抗干扰手段，但由于现场环境复杂、干扰种类繁多，因此针对提取与干扰有频带重叠的局放信号，即实现降噪功能，成为目前特高频检测法现场应用的瓶颈。在局放抗干扰方面，国内外在软硬件方面做了许多研究。在硬件上，有采用宽带放大/检波处理的方式，这种方式对于手机、窄带通讯信号抑制效果不佳；另一有采用窄带选频方式抑制窄带干扰，但是其问题在于某些类型局部放电例如GIS盆式绝缘子表面或内部缺陷引发的放电时，UHF信号较弱，危险性却很大，这种窄带方式在检测灵敏度方面存在较大不足。在软件上，多采用FFT滤波、自适应滤波、多通带滤波等各种数字滤波方法，但针对一些干扰，滤波器也会存在滤波时间长、占用内存大等问题。特别是相对于被检测设备上的局部放电而言，临近设备上的放电本身与待检测信号完全是同类型且特征重叠的干扰，已有各种滤波技术根本无能为力，而且特高频的采集不可能采用原始RF信号(射频信号)直接进行，这是因为成本过高，无法产品化，RF检波处理已经造成波形和频域细节特征的丧失，更增加了脉冲型即放电类干扰信号的抑制难度。

[0003] 采用噪声传感器同步接收空间特高频干扰脉冲信号，利用信号传感器和噪声传感器安装位置及相对于不同信号或噪声源方位、距离的不同，从而接收信号的能量不同，通过信号传感器和噪声传感器同步接收信号的能量差异(能比/幅比)可以从一定程度上分离和消除此类干扰，但由于空间干扰源分布位置、距离的不同也无法充分发挥这一方法的实际效果。

[0004] 在高压电气设备局部放电特高频检测技术领域，针对检测现场空间存在多个脉冲型的干扰信号源的情况，这也是变电站现场实测时多发而且关键困扰测试有效性的技术瓶颈问题，多年来一直严重妨碍在线检测的发展，由于不同脉冲源信号的频谱和波形与被检测信号波形特征严重重叠甚至相同，无法通过有效的频带选取进行噪声信号的滤除，而单噪声传感器又不可能有效耦合周围空间不同来源、不同方向和不同路径的干扰信号，从而会导致无法有效检测和有用脉冲辨识的复杂问题。

[0005] 另外，现有的抗干扰装置都采用固定模式规定通道的用途，通道之间不能转换，具有一定的局限性。

[0006] 因此，针对高压电气设备UHF局部放电现场检测的问题及特点，需要一种能够显著提升UHF检测现场多源干扰信号的抑制和降噪效果，以实现空间存在与待测信号幅频信号重叠甚至相同的多源干扰信号的有效滤除的空域噪声合成同步联合降噪方法。

发明内容

[0007] 根据本发明的一方面，提供了一种空域噪声合成同步联合降噪方法，包括以下步骤：

[0008] S110，主通道接收主信号，噪声信道接收噪声信号，主通道为C1通道，噪声通道为C2、C3…Cn通道；

[0009] S120，C1通道接收的主信号最大幅值为Va1，C2、C3…Cn通道接收的同步信号最大幅值分别为Va2、Va3…Van，经过传感器校核技术求得各通道信号幅值分别为V1、V2、V3…Vn；

[0010] S130，当Vi≤V1时，提取主信号值V1并输出，其中，i＝2、3…n；

[0011] S140，当Vi＞V1时，设置主信号值V1为0并输出，其中，i＝2、3…n。

[0012] 在步骤S110中，与主通道连接的传感器置于待测高压电气设备内部，与噪声通道连接的传感器置于待测高压电气设备外部。

[0013] 在步骤S120中，通道C1、C2、C3…Cn经过传感器校核技术求得各通道信号幅值V1、V2、V3…Vn的步骤如下：

[0014] 将与主通道连接的传感器和与噪声通道连接的传感器放置于同一位置；

[0015] 通过校准源产生一个脉冲信号，峰值记为V，并发送至与主通道连接的传感器和与噪声通道连接的传感器；

[0016] 与主通道连接的传感器和与噪声通道连接的传感器接收校准源发送的脉冲信号，C1通道和C2、C3…Cn通道基于脉冲信号检测到的幅值分别为Vc1、Vc2、Vc3…Vcn；

[0017] 设定幅值修订系数为An＝V/Vcn；

[0018] C1通道接收主信号，C2、C3…Cn通道接收噪声信道，分别得到实际检测信号幅值为Va1、Va2、Va3…Van，根据修订系数，计算出各通道的最终修订值为Vn＝Van*An。

[0019] 在步骤S130中，当检测现场无干扰源时，利用各通道传感器采集得出V2＝V3＝…＝Vn＝0，计算出V1为局部放电信号和检测现场无干扰的结果。

[0020] 在步骤S140中，当检测现场存在一种干扰源时，利用各通道传感器采集得出Vn与V1极性相同，且存在Vn>V1，则Vn为干扰信号；将C1通道中V1设置为0，以实现降噪的效果。

[0021] 在步骤S140中，当检测现场存在多种干扰源时，利用各通道传感器采集得出Vi与V1极性相同，且存在且Vi>V1，则Vi为干扰信号，其中，i＝2、3…n；将C1通道中V1设置为0，以实现降噪的效果。

[0022] 在步骤S110中，当主通道为C1通道和C3通道时，噪声通道为C2、C4、C5…Cn通道。当检测现场无干扰源时，利用各通道传感器采集得出V2＝V4＝V5＝…＝Vn＝0，计算出V1和V3为局部放电信号和检测现场无干扰的结果。

[0023] 在步骤S110中，当主通道为C1通道、C2通道和C3通道时，噪声通道为C4、C5…Cn通道。当检测现场无干扰源时，利用各通道传感器采集得出V4＝V5＝…＝Vn＝0，计算出V1、V2和V3为局部放电信号和检测现场无干扰的结果。

[0024] 本发明的有益效果为：本发明的空域噪声合成同步联合降噪方法通过多通道自定义设置技术，解决了现有的抗干扰装置通道之间不能转换，具有局限性的问题；具体地说，为了使局部放电特高频检测能够更好的适应现场环境复杂、干扰多的检测环境，本发明提出多通道自定义设置技术，满足了现场检测及人员的需求，并且应用传感器校核技术，可提高信号检测准确度和真实可靠性，研究的同步联合降噪技术，适应现场环境干扰多，大大提升了抗干扰能力，进而提高了UHF局放检测信号的准确性，对局放后期的故障识别等工作奠定了基础。

附图说明

[0025] 图1是本发明的空域噪声合成同步联合降噪方法流程示意图。

具体实施方式

[0026] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

[0027] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

[0028] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

[0029] 本发明的空域噪声合成同步联合降噪方法中的UHF局部放电检测是通过将传感器放置于待检测高压设备的空间，检测高压设备内部局部放电时产生的电磁波信号，该方法不需要对设备进行任何改造或改变运行方式，可以根据现场需要放置传感器，因此，能够通过本发明的空域噪声合成同步联合降噪方法将UHF检测法广泛用于GIS、电力变压器、电力电缆等高压电气设备的局放监测。

[0030] 本发明通过安装于不同位置的多个传感器同步检测局放信号，由于不同放电点产生的信号到各传感器的传播路径与能量衰减的不同，传感器接收的同一放电源产生的同步信号的幅值也有明显的差异。根据这一特点，采用同步联合降噪技术，可以在现场噪声繁多的情况下，降噪提取所需的放电信号。同步联合降噪技术的原理是：对于高压电气设备进行局部放电特高频检测时，连接主通道的传感器一般放置于电气设备内部，接收面朝向设备，而连接噪声通道的传感器位于设备外部的自由空间中，离设备较远，用于耦合自由空间中的各种干扰信号。连接主通道的传感器和连接噪声通道的传感器接收信号是同步时(较小的时间误差可以忽略)，可根据联合检测的幅值进行降噪处理。例如，在GIS(Gas Insulated Switchgear六氟化硫封闭式组合电器)测试现场空间任意放置多个特高频传感器。

[0031] 本发明提供的空域噪声合成同步联合降噪方法，包括以下步骤：S110，主通道接收主信号，噪声信道接收噪声信号，主通道为C1通道，噪声通道为C2、C3…Cn通道；S120，C1通道接收的主信号最大幅值为Va1，C2、C3…Cn通道接收的同步信号最大幅值分别为Va2、Va3…Van，经过传感器校核技术求得各通道信号幅值分别为V1、V2、V3…Vn；S130，当Vi≤V1时，提取主信号值V1并输出，其中，i＝2、3…n；S140，当Vi＞V1时，设置主信号值V1为0并输出，其中，i＝2、3…n。其中，在本发明中，空域噪声为局部放电UHF噪声。

[0032] 在步骤S110中，与主通道连接的传感器置于待测高压电气设备内部，与噪声通道连接的传感器置于待测高压电气设备外部。局放测试现场环境复杂，对于脉冲型干扰来说又分为周期型脉冲干扰和随机脉冲干扰，本发明通过软件方式可同时配置连接多通道传感器采集现场信号。因此，本发明可根据现场测试环境需求，灵活设定检测主通道及噪声通道，并且通道数量也可灵活设置。

[0033] 采用多通道特高频传感器检测时，由于各通道的传感器、传输线、放大器、AD等存在一定的差异，因此，现场需要采用校准源和工装统一进行多通道一致性校验，获得各通道的修订系数。采用多传感器进行现场局放检测后，根据校验结果对各通道检测结果进行系数修订。

[0034] 在步骤S120中，通道C1、C2、C3…Cn经过传感器校核技术求得各通道信号幅值V1、V2、V3…Vn的步骤如下：将与主通道连接的传感器和与噪声通道连接的传感器放置于同一位置；通过校准源产生一个脉冲信号，峰值记为V，并发送至与主通道连接的传感器和与噪声通道连接的传感器；与主通道连接的传感器和与噪声通道连接的传感器接收校准源发送的脉冲信号，C1通道和C2、C3…Cn通道基于脉冲信号检测到的幅值分别为Vc1、Vc2、Vc3…Vcn；设定幅值修订系数为An＝V/Vcn；C1通道接收主信号，C2、C3…Cn通道接收噪声信道，分别得到实际检测信号幅值为Va1、Va2、Va3…Van，根据修订系数，计算出各通道的最终修订值为Vn＝Van*An。

[0035] 在步骤S130中，当检测现场无干扰源时，利用各通道传感器采集得出V2＝V3＝…＝Vn＝0，计算出V1为局部放电信号和检测现场无干扰的结果。也就是说，若检测现场无干扰，则C1通道检测信号为V1，其他噪声通道V2＝V3＝…＝Vn＝0，即V1为局部放电信号，无其他噪声同步信号。

[0036] 在步骤S140中，当检测现场存在一种干扰源时，利用各通道传感器采集得出Vn与V1极性相同，且存在Vn>V1，则Vn为干扰信号；将C1通道中V1设置为0，以实现降噪的效果。具体地，若存在一种干扰，位于传感器n附近，C1通道信号V1，噪声通道n同步信号Vn，存在Vn>V1，则视该信号为干扰信号，将通道1中的该脉冲置0，即V1＝0，进而实现降噪的效果。

[0037] 在步骤S140中，当检测现场存在多种干扰源时，利用各通道传感器采集得出Vi与V1极性相同，且存在且Vi>V1，则Vi为干扰信号，其中，i＝2、3…n；将C1通道中V1设置为0，以实现降噪的效果。具体地说，若存在多种干扰，分别位于传感器2、3..n附近，C1通道信号V1，其他噪声通道若存在同步信号，幅值分别为V2、V3…Vn，若存在Vi(i＝2、3…n)>V1，则将该通道i接受的信号视为干扰信号，通道1中该时刻的脉冲信号置0，即V1＝0，进而实现降噪的效果。

[0038] 在步骤S110中，通道类型及个数可自由调整。例如，在步骤S110中，当主通道为C1通道和C3通道时，噪声通道为C2、C4、C5…Cn通道。当检测现场无干扰源时，利用各通道传感器采集得出V2＝V4＝V5＝…＝Vn＝0，计算出V1和V3为局部放电信号和检测现场无干扰的结果。在步骤S110中，当主通道为C1通道、C2通道和C3通道时，噪声通道为C4、C5…Cn通道。当检测现场无干扰源时，利用各通道传感器采集得出V4＝V5＝…＝Vn＝0，计算出V1、V2和V3为局部放电信号和检测现场无干扰的结果。

[0039] 本发明的空域噪声合成同步联合降噪方法，其具体原理如下：与主通道连接的传感器接收来自待测高压电气设备发送的信号和干扰源发送的信号，与噪声通道连接的传感器也接收来自待测高压电气设备发送的信号和干扰源发送的信号，因而，主通道接收的主信号包括待测高压电气设备发送的信号和干扰源发送的信号，噪声信道接收的噪声信号也包括待测高压电气设备发送的信号和干扰源发送的信号，由于与主通道连接的传感器置于待测高压电气设备内部，因而，以主通道接收的主信号的值为阈值，当噪声信道接收的噪声信号的值小于等于该阈值时，提取主通道接收的主信号的值并输出，当噪声信道接收的噪声信号的值小于等于该阈值时，将主通道接收的主信号的值设置为0并输出，根据该原则绘制PRPD谱图。

[0040] 本发明的空域噪声合成同步联合降噪方法通过多通道自定义设置技术，解决了现有的抗干扰装置通道之间不能转换，具有局限性的问题；具体地说，为了使局部放电特高频检测能够更好的适应现场环境复杂、干扰多的检测环境，本发明提出多通道自定义设置技术，满足了现场检测及人员的需求，并且应用传感器校核技术，可提高信号检测准确度和真实可靠性，研究的同步联合降噪技术，适应现场环境干扰多，大大提升了抗干扰能力，进而提高了UHF局放检测信号的准确性，对局放后期的故障识别等工作奠定了基础。

[0041] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

[0042] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

[0043] 此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

[0044] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。