一种基于改进小波算法的绝缘架空导线局部放电信号的去噪方法与流程

技术特征：
1.一种基于改进小波算法的绝缘架空导线局部放电信号去噪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，构造绝缘架空导线局部放电仿真信号模型，添加高斯白噪声得到含噪的局部放电信号；步骤2，确定小波基函数和小波分解尺度，对上述信号进行离散小波分解，得到各尺度下的小波细节系数和近似系数；步骤3，采用自适应的小波阈值和改进阈值函数对步骤2中得到的小波细节系数进行处理；步骤4，通过小波逆变换对处理后的各层系数进行小波重构，得到去噪后的信号。2.根据权利要求1所述的绝缘架空导线局部放电信号去噪方法，其特征在于，所述步骤1中，选用单、双指数衰减振荡脉冲模型模拟局部放电信号，向信号中添加高斯白噪声。3.根据权利要求1所述的绝缘架空导线局部放电信号去噪方法，其特征在于，所述步骤2中，选择与局部放电信号波形最相近的db4小波作为小波基函数，最大分解尺度j
max
可由输入信号长度和小波滤波器的长度共同确定，用公式表示如下：其中fix(
·
)函数是取整函数，log2(
·
)是以2为底的对数函数，n为输入信号的长度，n
w
为小波滤波器的长度。4.根据权利要求1所述的绝缘架空导线局部放电信号去噪方法，其特征在于：所述步骤3中，选用的自适应的小波阈值λ
j
表示如下：σ＝median(|w
j,k
|)/0.6745其中n为小波系数的长度，σ为噪声标准差，median(
·
)为中值函数，w
j,k
为第j分解层上的第k个小波细节系数。5.根据权利要求1所述的绝缘架空导线局部放电信号去噪方法，其特征在于：所述步骤3中，改进的小波阈值函数的表达式如下：3中，改进的小波阈值函数的表达式如下：其中sgn(
·
)为符号函数，w
j,k
为j层上的第k个小波系数，为w
j,k
的估计值，λ为第j层的小波阈值；swish(
·
)为激活函数，具有无上界、有下界和光滑等特性，常用于神经网络模型中；a，b为调节参数，0<a<1，b>0。6.根据权利要求5所述的绝缘架空导线局部放电信号去噪方法，其特征在于：所述步骤
3中，当w
j,k
→
λ

时，当w
j,k
→
λ
‑
时，当w
j,k
→‑
λ

时，当w
j,k
→‑
λ
‑
时，7.根据权利要求1所述的绝缘架空导线局部放电信号去噪方法，其特征在于，所述步骤3中，当小波细节系数的绝对值小于该层阈值时，对应信号中仍然包含着一定量的有用信息，简单的直接置零会让重构的信号失真，不利于后续诊断识别工作的进行；因此，改进的阈值函数对|w
j,k
|<λ的部分也做了相应的处理，并充分利用swish函数的光滑特性，使得去噪后的信号能保持光滑，不失真。8.根据权利要求1所述的绝缘架空导线局部放电信号去噪方法，其特征在于：所述步骤4中，通过小波逆变换得到重构函数，从去噪后得到的信号波形可以直观看出，改进阈值函数能更好地对含噪信号进行处理。9.根据权利要求1所述的绝缘架空导线局部放电信号去噪方法，其特征在于：所述步骤4中，引入输出信噪比snr和均方根误差rmse作为衡量指标；当去噪后的信号获得更高信噪比和更低均方根误差时，表明所用算法的去噪效果更好，信噪比和均方根误差的公式表示如下：如下：其中，x
i
表示去噪前的信号时间序列，y
i
表示去噪后的信号时间序列，n为信号长度。

技术总结
本发明公开了一种基于改进小波算法的绝缘架空导线局部放电信号的去噪方法。为了解决传统硬阈值函数不连续和软阈值函数对信号压缩过度的问题，提高小波去噪算法的灵活性和精度，提出了一种改进的小波阈值函数。所提出的阈值函数结合了传统阈值函数和Swish函数的优点，能在保证去除噪声的前提下，最大程度保留信号中原有的细节信息。具体的实施过程包括：根据实际绝缘架空导线局部放电信号波形，设计仿真信号，并添加高斯白噪声作为干扰。根据局部放电信号的波形选定小波基函数，并通过最大分解层数公式确定小波分解层数。然后对含噪的局部放电信号进行小波分解，利用改进的阈值函数去噪，最终得到最接近原始局部放电信号的波形。形。形。


技术研发人员：王凡 莫付江
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2021.07.21
技术公布日：2021/11/14