一种离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪法制造技术

本发明专利技术公开了一种离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪法，包括如下步骤：（1）信号采集：对三相对地绝缘阻抗电路进行模拟量信号采集，对采样的模拟量信号经AD转换后，形成原始数据信号；（2）预分析和预处理：对原始数据进行小波变换、拉普拉斯变换和Z变换的预分析和预处理，得到处理后的新数据信号；（3）求取

A cross phase convolution noise reduction method of discrete signal sequence and Fourier basis

【技术实现步骤摘要】
一种离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪法
本专利技术涉及信号处理
，具体为一种离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪法。
技术介绍
实时在线监测三相TT供电系统的对地绝缘电阻是电网安全运行的重要手段。然而要实现在线监测三相TT供电系统的对称对地绝缘电阻，目前还存在一些技术堡垒和技术瓶颈。尽管国内有类似的宣传产品，但仅适应单相供电系统或三相供电系统在极端故障情况下演变为单相不对称绝缘故障状态下的监测。对于单相供电系统的在线绝缘监测不存在任何技术问题。目前在世界范围内，没有一家产品能够真正实现三相TT供电系统对称对地阻抗状态下的实时在线监测。在三相TT供电系统的对地绝缘电阻实时在线监测实验系统中，测得三相交流电路的每相对地阻性绝缘电阻Rj时，其值正比于U/(Id*cosΦ)，U为参考电压，Id为三相剩余电流，Φ为Id与U的夹角；即线路对地阻抗为阻容性的，容抗正常情况下很小，对地绝缘电阻正常情况下很大；剩余电流绝大部分分量为容性电流，阻性电流很小。供电线路一旦施工完成，电线路的对地容抗基本定型，变化不大；而对地绝缘电阻是带电设备对地绝缘的整体体现，它与设备运行时间、绝缘材料质量、施工质量、是否受意外创伤、雷击情况、运行状态(是否经常过载)、环境等因素有关，不是一个常量。通过监测对地绝缘电阻，可评估出供电系统的安全运行状态、和供电的可靠性，预防电气火灾的发生。假设相对地杂散电容为2uF，其工频容抗Xc1＝1/(ωC)＝1.59(KΩ)；在对地绝缘电阻分别为100(KΩ)、150(KΩ)、200(KΩ)、300(KΩ)、400(KΩ)、500(KΩ)。剩余电流与参考电压的工频夹角为Φ1[Φ1＝Atan(Rj/Xc1)]。在上述情况下，Φ1分别为:89.089°、89.392°、89.544°、89.696°、89.772°、89.818°；不难看出，电阻值从100k变化到500k，变化量很大，而角度Φ1变化很小,在分级数量上变化，(1°＝60’分)，对于谐波夹角Φn比工频夹角Φ1这一特点体现的更加突出和明显。真实的信号淹没在噪音、电磁干扰、频率不稳定度、测量仪器不确定度、测量方法误差等等的陷阱之中，干扰引起的相位变化远远大于信号的相位变化，信噪比很低；此外，余弦函数在90度附近，其值接近于零附近，根据公式，只要相位有一点点误差或扰动，Rj的测量值就会发生巨变。要解决实时在线监测三相TT供电系统的对地绝缘电阻问题，其中主要技术难点之一是处理剩余电流阻容分离时的信号降噪问题，而解决这一问题单靠提高硬件水平是不能解决问题的，况且成本过高会严重影响产品的普及和使用，所以只能通过创新的信号处理办法来实现，因此研究设计出一种离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪的技术和方法。以达到提高测试信号的信噪比、测试精度和扩大了绝缘电阻的测试范围的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪法，采用离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪法后，有效提高了测试信号的信噪比和测试精度以及扩大了绝缘电阻的测试范围。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪法，包括如下步骤：(1)信号采集：对三相对地绝缘阻抗电路进行模拟量信号采集，对采样的模拟量信号经AD转换后，形成原始数据信号；(2)预分析和预处理：对原始数据进行小波变换、拉普拉斯变换和Z变换的预分析和预处理，得到处理后的新数据信号；(3)求取Φn平均值：对新数据信号进行选定频率的傅里叶变换，求得其Φn平均值，(4)计算差值相位ΔΦ：在已知Φn平均值和处理后的新数据信号后，可根据Φn、V计算出现有当下频率下的相位Φn与期望相位Φ0的差值相位ΔΦ，ΔΦ＝Φn-Φ0；(5)求取采样序列值：将差值相位ΔΦ转变为对应频率下的移相数据采样序列值m,m＝(ΔΦ*V)/(n*2πf)；(6)信号移位：采用变换离散信号序列位置的叉相卷积移位法或者偏移傅氏转换基角度的叉相卷积移位法进行信号移位，使得解调相位处在期望相位Φ0附近；(7)计算实际绝缘电阻：过渡电阻的计算：由期望相位的测量值计算出过渡性绝缘电阻；实际绝缘电阻的获得：通过过渡性绝缘电阻和实际绝缘电阻之间的相关函数，求得实际绝缘电阻。优选的，所述变换离散信号序列位置的叉相卷积移位法具体方法为：在得到移相数据采样序列值m后，对离散信号序列i(k+m)与傅氏基e-iωt做叉相卷积，获得实测期望值Φ0′，优选的，所述偏移傅氏转换基角度的叉相卷积移位法为是偏移傅氏基e-iωt的移相法，在获得移相数据采样序列值m后，对离散信号序列i(k)与傅氏基e-iω(t+m)做叉相卷积，获得实测期望值Φ0′，本专利技术提供了一种离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪法，具备以下有益效果：(1)本专利技术的方法通过相位的缜密区域选择和数据移位处理，在解调相位、解调绝缘电阻和处置相关函数三个环节均取得良好的降噪效果，取得了一箭三雕的优势正向叠加效果，避免了各个环节优势相互矛盾，叠加式时相互抵消的局面，即在信号相位的解调、绝缘电阻的解调和相关函数的处置上均取得良好效果，提高了检测的灵敏度、准确度和检测范围，本方法采用数字信号处理，不需增加硬件成本，具有良好的性价比和可靠性。(2)本专利技术的方法在实现三相TT供电系统的对称对地绝缘电阻实时在线监测实验系统中得以验证，采用离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪法后，有效提高了测试信号的信噪比和测试精度以及扩大了绝缘电阻的测试范围，本专利技术为实现真正的三相TT供电系统的对称对地绝缘实时在线监测提供了可行的技术支持。附图说明图1为本专利技术的阻抗三角形结构示意图；图2为本专利技术的ΔΦ与ΔRj线性增量区间；图3为本专利技术的ΔΦ变化图；图4为本专利技术的ΔΦ角度变化图；图5为本专利技术的正切函数曲线结构示意图；图6为本专利技术的角度区间图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1一种离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪法，包括如下步骤：(1)信号采集：对三相对地绝缘阻抗电路进行模拟量信号采集，对采样的模拟量信号经AD转换后，形成原始数据信号；(2)预分析和预处理：对原始数据进行小波变换、拉普拉斯变换和Z变换的预分析和预处理，得到处理后的新数据信号；(3)求取Φn平均值：对新数据信号进行选定频率的傅里叶变换，求得其Φn平均值，(4)计算差值相位ΔΦ：在已知Φn平均值和处理后的新数据信号后，可根据Φn、V计算出现有当下频率下的相位Φn与期望相位Φ0的差值相位ΔΦ，ΔΦ＝Φn-Φ0；(5)求取采样序列值：将差值相位ΔΦ转变为对应频率下的移相数据采样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)信号采集：对三相对地绝缘阻抗电路进行模拟量信号采集，对采样的模拟量信号经AD转换后，形成原始数据信号；/n(2)预分析和预处理：对原始数据进行小波变换、拉普拉斯变换和Z变换的预分析和预处理，得到处理后的新数据信号；/n(3)求取Φn平均值：对新数据信号进行选定频率的傅里叶变换，求得其Φn平均值/n

【技术特征摘要】
1.一种离散信号序列与傅氏基的叉相卷积降噪法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)信号采集：对三相对地绝缘阻抗电路进行模拟量信号采集，对采样的模拟量信号经AD转换后，形成原始数据信号；
(2)预分析和预处理：对原始数据进行小波变换、拉普拉斯变换和Z变换的预分析和预处理，得到处理后的新数据信号；
(3)求取Φn平均值：对新数据信号进行选定频率的傅里叶变换，求得其Φn平均值









(4)计算差值相位ΔΦ：在已知Φn平均值和处理后的新数据信号后，可根据Φn、V计算出现有当下频率下的相位Φn与期望相位Φ0的差值相位ΔΦ，
ΔΦ＝Φn-Φ0；
(5)求取采样序列值：将差值相位ΔΦ转变为对应频率下的移相数据采样序列值m,
m＝(ΔΦ*V)/(n*2πf)；
(6)信号移位：采用变换离散信号序列位置的叉相卷积移位法或者偏移傅氏转换基角度的叉相卷积移位法进行信号移位，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金成，黄照东，
申请(专利权)人：广州天赋人财光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44