【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统故障检测与信号处理，具体而言，涉及一种基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法和计算机设备。
技术介绍
1、在现代电力系统中，配电线路的可靠性和稳定性对整个电网的安全运行至关重要。随着电力需求的不断增长，配电线路的故障检测和定位成为确保电力供应持续性的重要环节。然而，配电线路在运行过程中会受到各种因素的影响，如雷击、设备老化、外力破坏、鸟线冲突等，导致线路出现短路、断线等故障。为及时发现并处理这些故障，通常需要对故障波形进行准确的分析和处理。
2、在现有技术中，小波变换被广泛应用于配电线路故障波形的去噪和分析。小波变换作为一种常用的信号处理工具，因其在处理非平稳信号方面的优异性能，广泛应用于电力系统的故障检测与诊断中。小波变换通过将信号分解为不同尺度的成分，可以有效提取信号中的特征信息。然而，传统的小波阈值去噪方法存在一些显著的不足，影响了其在复杂电力系统中的实际应用效果。
3、传统的小波阈值函数，如硬阈值函数和软阈值函数，往往在处理复杂的非平稳信号时表现出不稳定性。硬阈值函数在阈值点处不连续，容易引起重构信号的振荡，导致伪吉布斯现象，破坏了原始信号的光滑性。而软阈值函数虽然克服了这一问题，但其会引入恒定的偏差，使得重构信号的精度下降，部分高频信息丢失。
4、现有的小波阈值方法通常采用固定阈值，这种固定阈值难以适应不同噪声水平和信号特性的变化，缺乏灵活性和自适应能力，导致在不同场景下的去噪效果差异较大。对于电力系统中可能出现的高噪声环境，去噪往往不彻底或造成信号
5、此外，在小波去噪过程中，信号的高频部分往往被识别为噪声而被去除，这导致在重构信号时，部分有用的高频信息丢失。特别是在多尺度分解的过程中，随着分解层数的增加，有用信号被逐渐削弱甚至丢失，最终导致信号失真。
6、因此，现有技术亟需一种改进的方法，能够自适应地调整阈值，优化阈值函数设计，并充分利用多尺度分析技术，以克服这些不足，提高配电线路故障波形的去噪效果，确保电力系统的安全稳定运行。
技术实现思路
1、本专利技术的目的包括提供一种基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法和计算机设备，其通过改进的阈值函数和多尺度分析技术，可以显著提高故障波形去噪的效果，确保故障检测的准确性和实时性，从而提升配电线路的可靠性和安全性。
2、本专利技术的实施例可以这样实现：
3、第一方面，本专利技术的实施例提供一种基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，方法包括：
4、s1：通过实测或仿真模拟，获得配电线路的故障波形，并转化为故障信号；
5、s2：通过去噪效果对比，选择适用的小波基函数和分解层数，进行小波变换分解故障信号；
6、s3：对故障信号采用阈值的自适应调整机制和改进阈值函数，进行小波分解系数阈值处理；
7、s4：将经过阈值处理的小波分解系数通过离散小波逆变换重构信号，便得到去噪后的故障信号；
8、s5：输出去噪处理完毕的故障信号。
9、在可选的实施方式中，s2包括：
10、为选择最适合配电线路故障信号去噪的小波基函数，对故障信号选取了现有不同的小波基函数，计算了降噪后的信噪比，并基于降噪评价规则，通过添加高斯白噪声对信号进行噪声仿真，以测试各小波基函数对故障信号降噪的影响。
11、在可选的实施方式中，s2包括：
12、为选择最适合故障信号去噪的分解层数，测试了不同分解层数对故障信号去噪的影响，对比去噪效果，通过添加高斯白噪声对信号进行仿真，以测试不同分解层数对故障信号去噪的影响。
13、在可选的实施方式中，s2包括：
14、通过去噪效果对比，选择db5小波基函数和5层分解层数进行小波变换分解故障信号。
15、在可选的实施方式中，s3包括：
16、引入了一个阈值的自适应调整机制，根据噪声水平和信号特性动态调整阈值，从而优化去噪效果。
17、在可选的实施方式中，在s3中，阈值自适应调整机制的公式如下：
18、
19、
20、
21、上述公式中，λ′为原始的阈值，λ为自适应调整后的阈值，σ是基于第一层细节系数的中位数绝对偏差来估计的全局噪声标准差，n是信号长度，k是当前小波分解的层级，lev是总的小波分解层数，median(·)为median函数，定义为返回给定数值的中值，cd1为分解层数第一次迭代的细节系数。
22、在可选的实施方式中，s3包括：
23、调整阈值函数中的参数因子，使在去除噪声的同时，最大限度地保留原始信号的特征。
24、在可选的实施方式中，改进阈值函数如下：
25、
26、上述公式中，为改进后的小波分解系数，wj,k为原始的小波分解系数，j是最大分解尺度，k是小波系数的长度，sgn函数来保持系数的符号，max函数确保系数值不会变为负。
27、第二方面，本专利技术的实施例提供一种计算机设备，计算机设备包括处理器及存储有计算机指令的非易失性存储器，计算机指令被处理器执行时，计算机设备执行上述任意一项的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法。
28、本专利技术实施例提出的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法和计算机设备，与现有技术相比，具有以下显著优点和技术效果：
29、(1)自适应阈值调整：改进的小波阈值函数，引入了自适应阈值调整机制，使得阈值能够根据噪声水平和信号特性动态调整。这一改进大大提高了去噪效果，尤其是在高噪声环境下，能够有效地去除噪声，同时保留更多的有用信号成分，减少了信号失真，确保故障波形特征的完整保留。与传统的固定阈值方法相比，显著减少了信号失真现象，提升了信号的保真度和故障波形的准确识别能力。
30、(2)多尺度分析：该方法采用了多尺度分析技术，进一步提高了去噪处理的精度。在不同尺度上分别进行去噪处理，使得信号的各个频率成分都能得到适当的处理，可以在不同的尺度上识别和去除噪声。这种多尺度分析方法不仅提升了去噪效果，还保留了信号的细节特征(低频故障特征)，使得故障定位更加准确可靠。与传统的小波去噪方法相比，本专利技术实施例提供的方法能够更有效地应对复杂的非平稳信号，在故障诊断中表现出更高的准确性和稳定性。
31、(3)阈值函数改进：改进的小波阈值函数结合了硬阈值和软阈值的优势，通过调整阈值函数中的参数因子，使在去除噪声的同时，最大限度地保留原始信号的特征。相比传统的小波阈值去噪方法，本专利技术实施例提供的方法在保持信号原始特征的同时，进一步减少了去噪过程中的信息丢失，确保了重构信号的整体质量。
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1.一种基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，S2包括：
3.根据权利要求2所述的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，S2包括：
4.根据权利要求3所述的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，S2包括：
5.根据权利要求1所述的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，S3包括：
6.根据权利要求5所述的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，在S3中，阈值自适应调整机制的公式如下：
7.根据权利要求6所述的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，S3包括：
8.根据权利要求7所述的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，改进阈值函数如下：
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器及存储有计算机指
...【技术特征摘要】
1.一种基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，s2包括：
3.根据权利要求2所述的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，s2包括：
4.根据权利要求3所述的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，s2包括：
5.根据权利要求1所述的基于改进小波阈值函数的配电线路故障波形去噪分析方法，其特征在于，s3包括：
6.根据权利要求5所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，罗小春，汤杨，抗州甲，杨凯，潘登，牟荣龙，丁顺利，万佳仑，梁谋，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司阿坝供电公司，
类型：发明
国别省市：
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