本發(fā)明屬于局部放電檢測，具體涉及變壓器微弱放電信號自適應提取方法、系統(tǒng)、設備及介質。

背景技術：

1、換流變壓器作為輸電系統(tǒng)的核心設備，其運行狀態(tài)直接影響著整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。局部放電會導致絕緣材料發(fā)生老化和劣化，是引發(fā)設備絕緣故障的重要原因，可能造成嚴重的安全事故。通過準確地檢測換流變壓器的局部放電情況，能有效獲取換流變壓器的絕緣狀況，及時發(fā)現(xiàn)換流變壓器內的潛在缺陷，對于保障設備的安全和系統(tǒng)的可靠運行具有十分重要的意義。

2、超聲發(fā)射測量是用于電力變壓器局部放電檢測和定位的一項重要技術，它在評估變壓器內部絕緣狀態(tài)、確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行方面具有重要作用。然而，由于換流變壓器等大型變壓器體積龐大、內部結構復雜，放電產(chǎn)生的超聲波信號在傳播過程中會發(fā)生明顯的能量衰減，導致微弱的放電信號嚴重失真，甚至被白噪聲淹沒，從而對局部放電監(jiān)測和定位產(chǎn)生很大的負面影響。因此，準確、完整地從白噪聲中提取原始超聲波信號，將干擾降至最低，是變壓器局部放電超聲波檢測能否成功的關鍵。

3、小波閾值去噪是一種常用的方法。經(jīng)小波分解后，信號的小波系數(shù)幅值要大于噪聲的系數(shù)幅值，可以認為，幅值比較大的小波系數(shù)一般以信號為主，而幅值比較小的系數(shù)在很大程度上是噪聲。于是，采用閾值的辦法，使大部分噪聲系數(shù)減小至0，即將小于閾值部分的系數(shù)作為干擾噪聲去除，然后再進行小波重構，從而實現(xiàn)降噪。

4、在小波閾值去噪中，閾值化函數(shù)體現(xiàn)了對超過和低于閾值的小波系數(shù)的不同處理策略，是閾值去噪中關鍵的一步。傳統(tǒng)的閾值函數(shù)有兩種，分別是硬閾值和軟閾值。針對傳統(tǒng)閾值存在的缺點，出現(xiàn)了一些改進的小波閾值去噪方法，這些方法主要針對閾值化函數(shù)進行，這些方法的核心目的都是在消除閾值函數(shù)的不連續(xù)性的同時，使函數(shù)迅速靠近硬閾值函數(shù)。

5、小波的分解層數(shù)、閾值、閾值化函數(shù)都是能顯著影響去噪效果的重要參數(shù)，然而，這些參數(shù)或者沒有被綜合考慮，或者優(yōu)化方法具有提升空間，并且，如何準確評價去噪效果也影響這些參數(shù)的選擇。研究人員往往需要花費大量時間進行調整才能得到一個比較好的去噪效果，這使得去噪算法在現(xiàn)場應用中不夠便利。因此，需要對現(xiàn)有的算法進行改進，以提高其在實際應用中的可靠性和易用性。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有變壓器局部放電檢測過程中局部放電信號較微弱時現(xiàn)有去除白噪音效果不佳的不足，提供一種嚴重底噪干擾下的變壓器微弱放電信號自適應提取方法，改進小波閾值和閾值函數(shù)，并通過對去噪的效果進行更準確的評價，實現(xiàn)去噪過程中相關參數(shù)的自動尋優(yōu)，最終提升去噪效果。本發(fā)明同時提供一種變壓器微弱放電信號自適應提取系統(tǒng)、計算機設備及可讀存儲介質。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：嚴重底噪干擾下的變壓器微弱放電信號自適應提取方法，所述嚴重底噪干擾下的變壓器微弱放電信號自適應提取方法包括：

3、步驟s1、將小波分解層數(shù)l、閾值調節(jié)系數(shù)c以及閾值化函數(shù)調節(jié)系數(shù)m合并成參數(shù)組并作為一個粒子，對每個粒子中的三個參數(shù)的位置在取值范圍內隨機賦予初始值，同時，對每個粒子的初始速度在取值范圍內隨機賦予初始值，隨機生成n個粒子，建立粒子群；

4、步驟s2、基于粒子中的各參數(shù)改進小波閾值去噪法中的閾值函數(shù)和閾值化函數(shù)，采用改進后的閾值函數(shù)和閾值化函數(shù)處理輸入信號a，遍歷所有粒子，得到n個結果；

5、步驟s3、更新每個粒子的移動速度和位置；

6、步驟s4、計算每個粒子的適應度值；

7、步驟s5、根據(jù)適應度值更新每個粒子的個體歷史最優(yōu)解；

8、步驟s6、根據(jù)適應度值更新粒子群的全局最優(yōu)解；

9、步驟s7、重復步驟s3至步驟s6的過程，直到達到最大迭代次數(shù)或粒子的全局最優(yōu)解不再發(fā)生變化，得到此時的小波分解層數(shù)l、閾值調節(jié)系數(shù)c以及閾值化函數(shù)調節(jié)系數(shù)m作為最優(yōu)解，據(jù)此處理輸入信號a，輸出去噪結果。

10、本發(fā)明的嚴重底噪干擾下的變壓器微弱放電信號自適應提取方法，將小波分解層數(shù)l、閾值調節(jié)系數(shù)c以及閾值化函數(shù)調節(jié)系數(shù)m合并成參數(shù)組并作為一個粒子，采用粒子群優(yōu)化算法對小波分解層數(shù)l、閾值調節(jié)系數(shù)c以及閾值化函數(shù)調節(jié)系數(shù)m進行自動尋優(yōu)，能夠在現(xiàn)場快速得到較優(yōu)參數(shù)，可靠性強，實用性高，尤其對嚴重底噪干擾下的微弱放電信號具有很好的去噪效果。

11、作為改進，步驟s2中，改進的閾值化函數(shù)表示為：

12、

13、式中，ds(j,l)是輸入信號a經(jīng)過l層小波分解后在第j層上的函數(shù)，d's(j,l)是對ds(j,l)進行閾值化處理后的輸出函數(shù)，t為設置的閾值，m是自定義的閾值化函數(shù)調節(jié)系數(shù)。

14、作為改進，步驟s2中，改進的閾值函數(shù)表示為：

15、t＝c×max(dn(j,l))

16、式中，c是閾值調節(jié)系數(shù)dn(j,l)表示輸入信號a中的噪聲段an經(jīng)過l層小波分解后在第j層上的函數(shù)，an為信號a中前10％或后10％的部分。

17、作為改進，步驟s3中，在經(jīng)過t次迭代后，第t+1次每個粒子的l、c、m三個參數(shù)分別使用以下公式更新其速度和位置：

18、vl(t+1)＝w·vl(t)+c1·r1·(pl_best(t)-l(t))+c2·r2·(gl_best(t)-l(t))

19、vc(t+1)＝w·vc(t)+c1·r1·(pc_best(t)-c(t))+c2·r2·(gc_best(t)-c(t))

20、vm(t+1)＝w·vm(t)+c1·r1·(pm_best(t)-m(t))+c2·r2·(gm_best(t)-m(t))

21、式中，vl、vc、vm分別是l、c、m的速度，w是慣性權重，c1和c2為加速常數(shù)，r1和r2為[0,1]之間的隨機數(shù)，pl_best、pc_best、pm_best分別是l、c、m的個體歷史最優(yōu)解，gl_best,gc_best,gm_best分別是l、c、m的全局最優(yōu)解。

22、作為改進，步驟s4中，采用qnr作為粒子的適應度評價指標，qnr的計算公式為：

23、

24、其中，l表示信號的長度，p是指定的延遲周期數(shù)量，是噪聲殘差的延遲k階自相關系數(shù)，qnr越小，噪聲殘差越接近于白噪聲，表明去噪后的信號越接近局放信號。

25、作為改進，步驟s5中，如果當前粒子的適應度值優(yōu)于粒子歷史上的適應度的最優(yōu)值，則更新該粒子的個體歷史最優(yōu)解；步驟s6中，如果當前粒子的適應度值優(yōu)于當前的適應度的全局最優(yōu)值，則更新整個粒子群的全局最優(yōu)解。

26、作為改進，步驟s1中，小波分解層數(shù)l的取值范圍為4～20，閾值調節(jié)系數(shù)c的取值范圍為0.2～10，閾值化函數(shù)調節(jié)系數(shù)m的取值范圍為2～2000。

27、嚴重底噪干擾下的變壓器微弱放電信號自適應提取系統(tǒng)，所述嚴重底噪干擾下的變壓器微弱放電信號自適應提取系統(tǒng)包括：

28、粒子群構建模塊，用于將小波分解層數(shù)l、閾值調節(jié)系數(shù)c以及閾值化函數(shù)調節(jié)系數(shù)m合并成參數(shù)組并作為一個粒子，對每個粒子中的三個參數(shù)的位置在取值范圍內隨機賦予初始值，同時，對每個粒子的初始速度在取值范圍內隨機賦予初始值，隨機生成n個粒子，建立粒子群；

29、小波閾值去噪模塊，用于基于粒子中的各參數(shù)改進小波閾值去噪法中的閾值函數(shù)和閾值化函數(shù)，采用改進后的閾值函數(shù)和閾值化函數(shù)處理輸入信號a，遍歷所有粒子，得到n個結果；

30、粒子更新模塊，用于更新每個粒子的移動速度和位置；

31、適應度值計算模塊，用于計算每個粒子的適應度值；

32、個體歷史最優(yōu)解更新模塊，用于根據(jù)適應度值更新每個粒子的個體歷史最優(yōu)解；

33、全局最優(yōu)解更新模塊，用于根據(jù)適應度值更新粒子群的全局最優(yōu)解；

34、輸出模塊，用于當達到最大迭代次數(shù)或粒子的全局最優(yōu)解不再發(fā)生變化，得到此時的小波分解層數(shù)l、閾值調節(jié)系數(shù)c以及閾值化函數(shù)調節(jié)系數(shù)m作為最優(yōu)解，據(jù)此處理輸入信號a，輸出去噪結果。

35、計算機設備，包括處理器和存儲介質，存儲介質中存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)前述的嚴重底噪干擾下的變壓器微弱放電信號自適應提取方法。

36、計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，當計算機程序被執(zhí)行時，實現(xiàn)前述的嚴重底噪干擾下的變壓器微弱放電信號自適應提取方法。