车载电缆终端高频局放信号自适应降噪方法优化研究

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车载电缆作为外部受电弓与机车内部高压网侧柜之间电气连接的重要枢纽,其运行状态直接影响着轨道交通的安全稳定系数。电缆终端作为车载电缆的核心部分,其绝缘结构相对薄弱,更容易发生故障,因此,对车载电缆终端绝缘状态的实时监测至关重要。高频局放测试系统是电缆终端绝缘状态检测的重要手段,其可及时诊断电缆终端故障,局部放电产生的检测信号十分微弱,就数值大小而言,很容易被外界干扰信号所掩盖,特别是在列车现场工况下的复杂环境干扰对车载电缆终端高频局部放电的检测结果影响尤为严重,其往往导致微弱的高频局放信号在时域下被强干扰信号所湮没,从而难以分辨局部放电是否发生,这给后期局部放电信号的特性分析与老化状态评估等进一步研究带来了很大的困难。因此,针对车载电缆终端高频局部放电信号检测时如何有效实现干扰抑制至关重要。本文就车载电缆终端高频局放信号测试时存在的现场环境干扰以及相应的干扰抑制技术展开研究。针对车载电缆终端现场高频局放测试时可能存在的干扰,分别从干扰信号源和干扰传播途径2个部分进行分析,并最终选定列车进站后处于检修状态下作为现场测试条件,此时主要的干扰为白噪声干扰和窄带干扰信号。针对窄带干扰,对基于广义S变换和奇异值分解的窄带干扰抑制方法进行了优化。该方法首先通过广义S变换自适应获取窄带干扰个数,然后利用改进的3谱线插值法精确估计窄带干扰频率并构造引导信号加入原信号中,对叠加后信号利用奇异值分解法实现对窄带干扰的抑制。针对白噪声干扰,改进了基于经验模态分解和小波包变换的白噪声干扰抑制方法。该方法首先通过广义S变换并结合曲线阈值自适应截取高频局放信号片段;对各高频局放信号片段两端延拓后求取极值包络曲线,对包络线按原局放片段截断后进行经验模态分解后续操作,从而有效消除端点效应的影响;结合各高频局放信号段特征,引入高频谐波信号加入原信号段中进行经验模态分解,利用互相关系数筛选出有用信号模态分量并结合小波包阈值降噪即可获取抑制白噪声干扰后的高频局放信号。结合含噪仿真信号和实测高频局放信号,将本文所提方法分别与传统降噪方法进行对比,结果表明,本文提出的窄带干扰抑制优化方法对窄带干扰具有更好的抑制效果,同时,该方法可有效避免频率混叠影响,高频局放信号的还原度更高;此外,本文提出的白噪声抑制优化方法在经验模态分解的基础上进行了改进,经分解后的噪声主导分量可直接滤除,该方法对染噪高频局放信号的降噪效果更显著,尤其对实测信号的降噪效果极佳。综上所述,本文所提出的两种干扰抑制优化方法均比传统降噪方法降噪效果明显,且高频局放信号的还原度更高,具有良好的应用前景。
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