本發(fā)明涉及信號處理領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種對高壓輸電線路含噪電暈可聽噪聲信號進(jìn)行降噪處理的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國的能源基地和大型負(fù)荷中心分離，能源基地分布在西部地區(qū)，而大型負(fù)荷中心則分布在東部，因此須采用特高壓輸電技術(shù)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大容量的電能傳輸。而遠(yuǎn)距離輸電的特高壓線路經(jīng)過的環(huán)境復(fù)雜，需要經(jīng)過高海拔地區(qū)，導(dǎo)致表面電暈加劇，電磁環(huán)境效應(yīng)更加嚴(yán)重。加之特高壓系統(tǒng)的工作電壓更高，線路表面電場越來越難以控制。極高的工作電壓導(dǎo)致導(dǎo)線表面電暈強(qiáng)烈，產(chǎn)生很嚴(yán)重的無線電干擾和電暈可聽噪聲。這兩方面的因素都將導(dǎo)致特高壓輸變電系統(tǒng)的電暈產(chǎn)生的電磁環(huán)境效應(yīng)問題更加突出，已成為制約特高壓輸變電工程建設(shè)，特別是高海拔地區(qū)交直流特高壓線路建設(shè)的關(guān)鍵問題之一。因此，研究交直流特高壓線路的電暈可聽噪聲問題對于實(shí)現(xiàn)特高壓工程的環(huán)境優(yōu)化，提高線路建設(shè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義。

但在現(xiàn)實(shí)中，由于輸電線路的位置經(jīng)常會(huì)位于發(fā)電廠和交通干道附近，較強(qiáng)的工廠噪聲和交通噪聲往往會(huì)干擾影響輸電線路本身噪聲的測量，這種情況下，一般常用的方法很難排除這些高背景噪聲的影響，無法獲得準(zhǔn)確的測試結(jié)果。因此，非常有必要對高背景噪聲下電暈可聽噪聲的測試方法進(jìn)行研究，為輸電線路噪聲的深入研究和環(huán)境評價(jià)提供技術(shù)支撐。

目前已有一些技術(shù)可以對直流線路的可聽噪聲測量數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理。專利cn104634443a給出了一種高背景噪聲下高壓直流輸電線路電暈可聽噪聲的處理方法，它首先使用有限沖擊響應(yīng)fir數(shù)字低通濾波器對測得的可聽噪聲a聲級信號進(jìn)行處理，剔除明顯被干擾信號，然后再將其頻譜減去背景噪聲頻譜得到相對干凈的電暈噪聲。專利cn105158587a給出了一種直流線路電暈可聽噪聲測試數(shù)據(jù)中無效數(shù)據(jù)的判定方法，主要是通過分析電暈可聽噪聲的頻譜，利用電暈噪聲的分段譜特性參數(shù)來辨識(shí)被環(huán)境噪聲影響到的測量數(shù)據(jù)，然后將其剔除。這兩個(gè)專利都可對電暈可聽噪聲進(jìn)行降噪，專利cn105158587a僅在頻譜對測量數(shù)據(jù)中的無效數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別和剔除，專利cn104634443a使用fir濾波器對時(shí)域a聲級數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡單的無效數(shù)據(jù)辨識(shí)，然后在頻譜上減去背景噪聲的頻譜，處理方法比較簡單，對于更為通常的電暈可聽噪聲與背景噪聲時(shí)頻交叉混疊問題顯然無能為力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)存在的當(dāng)電暈可聽噪聲與背景噪聲時(shí)頻交叉混疊時(shí)，如何消除背景噪聲的問題，本發(fā)明提供一種對高壓輸電線路含噪電暈可聽噪聲信號進(jìn)行降噪處理的方法和系統(tǒng)。

所述對高壓輸電線路含噪電暈可聽噪聲信號進(jìn)行降噪處理的方法包括：

步驟1、對原始信號進(jìn)行采樣，所述原始信號是包含環(huán)境噪聲的含噪電暈可聽噪聲信號；

步驟2、對采樣信號進(jìn)行離散小波分解；

步驟3、應(yīng)用步驟2中小波分解得到的趨勢系數(shù)重建信號；

步驟4、將采樣信號與重建信號相減得到相減信號，并將所述相減信號作為降噪后的電暈可聽噪聲信號。

優(yōu)選地，對原始信號進(jìn)行采樣之前測量電暈籠上聲信號測點(diǎn)以獲取包含環(huán)境噪聲的含噪電暈可聽噪聲信號。

優(yōu)選地，將步驟4中得到的相減信號視為采樣信號，重復(fù)執(zhí)行步驟2至步驟4。

優(yōu)選地，對采樣信號進(jìn)行離散小波分解時(shí)，小波函數(shù)為：

相應(yīng)的離散小波變換為

上述兩式中，m,n為整數(shù)，a0為大于1的常數(shù)，b0為大于0的常數(shù)；

優(yōu)選地，對采樣信號進(jìn)行離散小波分解時(shí)，是采用db4小波進(jìn)行一維離散小波分解算法，并對采樣信號進(jìn)行5層小波分解。

優(yōu)選地，應(yīng)用趨勢系數(shù)重建信號時(shí)包括：

根據(jù)從步驟1獲取的采樣信號的特征，確定小波分解方法重建信號的全局軟閾值為1.5，或者根據(jù)從步驟4獲取的相減信號的特征，確定小波分解方法重建信號的全局軟閾值為0.06；

每層系數(shù)都采用相同的全局軟閾值。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種對高壓輸電線路含噪電暈可聽噪聲信號進(jìn)行降噪處理的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

原始信號采樣單元，其用于對原始信號進(jìn)行采樣并將采樣信號發(fā)送至信號分解單元，所述原始信號是包含環(huán)境噪聲的含噪電暈可聽噪聲信號；

信號分解單元，其用于對采樣信號進(jìn)行離散小波分解，其中：

小波函數(shù)為

相應(yīng)的離散小波變換為

上述兩式中，m,n為整數(shù)，a0為大于1的常數(shù)，b0為大于0的常數(shù)；

信號重建單元，其用于根據(jù)信號分解單元得到的趨勢系數(shù)重建信號；

電暈可聽噪聲信號確定單元，其用于將原始采樣信號單元中獲取的采樣信號與信號重建單元獲取的重建信號相減以得到相減信號，所述相減信號即為降噪后的電暈可聽噪聲信號。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括原始信號采集單元，其用于在原始信號采樣單元對原始信號進(jìn)行采樣之前測量電暈籠上聲信號測點(diǎn)以獲取包含環(huán)境噪聲的含噪電暈可聽噪聲信號。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括電暈可聽噪聲信號發(fā)送單元，其用于將電暈可聽噪聲信號確定單元中得到的相減信號發(fā)送至信號分解單元，以使信號分解單元、信號重建單元和電暈可聽噪聲信號確定單元依次對其進(jìn)行處理。

優(yōu)選地，信號分解單元對采樣信號進(jìn)行離散小波分解，其中：

小波函數(shù)為

相應(yīng)的離散小波變換為

上述兩式中，m,n為整數(shù)，a0為大于1的常數(shù)，b0為大于0的常數(shù)；

優(yōu)選地，信號分解單元采用db4小波進(jìn)行一維離散小波分解算法，并對采樣信號進(jìn)行5層小波分解。

優(yōu)選地，信號重建單元應(yīng)用趨勢系數(shù)重建信號時(shí)包括：

根據(jù)從原始信號采樣單元獲取的采樣信號的特征，確定信號重建單元重建信號的全局軟閾值為1.5，或者根據(jù)電暈可聽噪聲信號確定單元發(fā)送的相減信號的特征，確定信號重建單元重建信號的全局軟閾值為0.06；

每層系數(shù)都采用相同的全局軟閾值。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案在掌握典型測量環(huán)境下背景噪聲特征和輸電線路電暈可聽噪聲特征的基礎(chǔ)上，應(yīng)用離散小波分解方法，較好地解決了在背景噪聲和電暈可聽噪聲時(shí)頻交叉混疊時(shí)，消除背景噪聲的問題。

附圖說明

通過參考下面的附圖，可以更為完整地理解本發(fā)明的示例性實(shí)施方式：

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式的對高壓輸電線路含噪電暈可聽噪聲信號進(jìn)行降噪處理的方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式采用db4小波和sym6小波對含噪電暈可聽噪聲信號進(jìn)行小波分解的效果比較圖；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式應(yīng)用小波分解方法重建信號時(shí)采用分層閾值和全局閾值的效果比較圖；

圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式應(yīng)用小波分解方法重建信號時(shí)采用分層閾值和全局閾值的效果比較圖的局部放大圖；

圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式對在700kv電壓條件下采集的含噪電暈可聽噪聲進(jìn)行降噪處理后的電暈可聽噪聲信號與采樣信號的比較圖；

圖6是本發(fā)明具體實(shí)施方式對在700kv電壓條件下采集的含噪電暈可聽噪聲進(jìn)行降噪處理后單個(gè)電暈可聽噪聲與采樣信號的比較圖；以及

圖7是本發(fā)明具體實(shí)施方式的對高壓輸電線路含噪電暈可聽噪聲信號進(jìn)行降噪處理的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考附圖介紹本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，然而，本發(fā)明可以用許多不同的形式來實(shí)施，并且不局限于此處描述的實(shí)施例，提供這些實(shí)施例是為了詳盡地且完全地公開本發(fā)明，并且向所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。對于表示在附圖中的示例性實(shí)施方式中的術(shù)語并不是對本發(fā)明的限定。在附圖中，相同的單元/元件使用相同的附圖標(biāo)記。

除非另有說明，此處使用的術(shù)語(包括科技術(shù)語)對所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員具有通常的理解含義。另外，可以理解的是，以通常使用的詞典限定的術(shù)語，應(yīng)當(dāng)被理解為與其相關(guān)領(lǐng)域的語境具有一致的含義，而不應(yīng)該被理解為理想化的或過于正式的意義。

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式的對高壓輸電線路含噪電暈可聽噪聲信號進(jìn)行降噪處理的方法的流程圖。如圖1所示，所述對高壓輸電線路含噪電暈可聽噪聲信號進(jìn)行降噪處理的方法100從步驟101開始。

在步驟101，對原始信號進(jìn)行采樣，所述原始信號是包含環(huán)境噪聲的含噪電暈可聽噪聲信號；

在步驟102，對采樣信號進(jìn)行離散小波分解；

優(yōu)選地，在對采樣信號進(jìn)行離散小波分解時(shí)，其中：

小波函數(shù)為

相應(yīng)的離散小波變換為

上述兩式中，m,n為整數(shù)，a0為大于1的常數(shù)，b0為大于0的常數(shù)。

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式采用db4小波和sym6小波對含噪電暈可聽噪聲信號進(jìn)行小波分解的效果比較圖。如圖2所示，圖2的左半部分為采用db4小波進(jìn)行分解的處理結(jié)果，右半部分為采用sym6小波進(jìn)行分解的處理結(jié)果，兩者相比，采用db4小波進(jìn)行處理的結(jié)果與采樣信號更為接近。故優(yōu)選地，對采樣信號進(jìn)行離散小波分解時(shí)，是采用db4小波進(jìn)行一維離散小波分解算法，并對采樣信號進(jìn)行5層小波分解。

在步驟103，應(yīng)用步驟102中小波分解得到的趨勢系數(shù)重建信號；

在應(yīng)用小波分解方法重建信號時(shí)，閾值的選擇有分層閾值和全局閾值兩種類型。

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式應(yīng)用小波分解方法重建信號時(shí)采用分層閾值和全局閾值的效果比較圖。圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式應(yīng)用小波分解方法重建信號時(shí)采用分層閾值和全局閾值的效果比較圖的局部放大圖。

如圖3所示，分層閾值由于小，因此，濾波后信號保留了更多的時(shí)間歷程上的細(xì)節(jié)；而給定的、較大的、全局閾值濾波后的信號則保留了原型號幅值較大的部分，而將時(shí)間歷程上的細(xì)節(jié)噪聲多數(shù)濾出。圖4是將圖3中一個(gè)含噪電暈可聽噪聲的脈沖放大后的比較圖，從圖4中可以看出，全局軟閾值的合理選取可以使提取出來的電暈可聽聲信號在細(xì)節(jié)上更加平滑，另外，軟閾值和硬閾值相比，提取的結(jié)果更加接近采樣信號，因此，本方法選擇全局軟閾值對電暈可聽聲信號進(jìn)行提取。

因此，在本發(fā)明中，優(yōu)選地，應(yīng)用趨勢系數(shù)重建信號時(shí)包括：

根據(jù)從步驟101獲取的采樣信號的特征，確定小波分解方法重建信號的全局軟閾值為1.5，或者根據(jù)從步驟104獲取的相減信號的特征，確定小波分解方法重建信號的全局軟閾值為0.06；

每層系數(shù)都采用相同的全局軟閾值。

在步驟104，將采樣信號與重建信號相減得到相減信號，并將所述相減信號作為降噪后的電暈可聽噪聲信號。

優(yōu)選地，對原始信號進(jìn)行采樣之前測量電暈籠上聲信號測點(diǎn)以獲取包含環(huán)境噪聲的含噪電暈可聽噪聲信號。

優(yōu)選地，將步驟104中得到的相減信號視為采樣信號，重復(fù)執(zhí)行步驟102至步驟104。

圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式對在700kv電壓條件下采集的含噪電暈可聽噪聲進(jìn)行降噪處理后的電暈可聽噪聲信號與采樣信號的比較圖。圖6是本發(fā)明具體實(shí)施方式對在700kv電壓條件下采集的含噪電暈可聽噪聲進(jìn)行降噪處理后單個(gè)電暈可聽噪聲與采樣信號的比較圖。如圖5所示，上半部分為含噪電暈可聽噪聲信號的采樣，下半部分為進(jìn)行降噪處理后的電暈可聽噪聲，兩者相比，采用小波分解的方法較好地實(shí)現(xiàn)了消除背景噪聲，提取電暈可聽噪聲的效果。從圖6中更可以清晰看出，經(jīng)過降噪處理后得到的單個(gè)電暈可聽噪聲與采樣信號相比，盡管背景噪聲很強(qiáng)，但本發(fā)明還是實(shí)現(xiàn)了電暈可聽噪聲的提取。

圖7是本發(fā)明具體實(shí)施方式的對高壓輸電線路含噪電暈可聽噪聲信號進(jìn)行降噪處理的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。如圖7所示，對高壓輸電線路含噪電暈可聽噪聲信號進(jìn)行降噪處理的系統(tǒng)700包括原始信號采樣單元701、信號分解單元702、信號重建單元703和電暈可聽噪聲信號確定單元704。

原始信號采樣單元701，其用于對原始信號進(jìn)行采樣并將采樣信號發(fā)送至信號分解單元，所述原始信號是包含環(huán)境噪聲的含噪電暈可聽噪聲信號；

信號分解單元702，其用于對采樣信號進(jìn)行離散小波分解；

優(yōu)選地，信號分解單元702對采樣信號進(jìn)行離散小波分解時(shí)，其中：

小波函數(shù)為

相應(yīng)的離散小波變換為

上述兩式中，m,n為整數(shù)，a0為大于1的常數(shù)，b0為大于0的常數(shù)；

信號重建單元703，其用于根據(jù)信號分解單元702得到的趨勢系數(shù)重建信號；

電暈可聽噪聲信號確定單元704，其用于將采樣信號與信號重建單元703獲取的重建信號相減以得到相減信號，并將所述相減信號作為電暈可聽噪聲信號。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括原始信號采集單元705，其用于在原始信號采樣單元701對原始信號進(jìn)行采樣之前測量電暈籠上聲信號測點(diǎn)以獲取包含環(huán)境噪聲的含噪電暈可聽噪聲信號。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括電暈可聽噪聲信號發(fā)送單元706，其用于將電暈可聽噪聲信號單元704中得到的相減信號發(fā)送至信號分解單元702，以使信號分解單元702、信號重建單元703和電暈可聽噪聲信號確定單元704依次對其進(jìn)行處理。

優(yōu)選地，信號分解單元702采用db4小波進(jìn)行一維離散小波分解算法，并對采樣信號進(jìn)行5層小波分解。

優(yōu)選地，信號重建單元703應(yīng)用趨勢系數(shù)重建信號時(shí)包括：

根據(jù)從原始信號采樣單元701獲取的采樣信號的特征，確定信號重建單元703重建信號的全局軟閾值為1.5，或者根據(jù)電暈可聽噪聲信號確定單元704發(fā)送的相減信號的特征，確定信號重建單元703重建信號的全局軟閾值為0.06；

每層系數(shù)都采用相同的全局軟閾值。

通常地，在權(quán)利要求中使用的所有術(shù)語都根據(jù)他們在技術(shù)領(lǐng)域的通常含義被解釋，除非在其中被另外明確地定義。所有的參考“一個(gè)/所述/該【裝置、組件等】”都被開放地解釋為所述裝置、組件等中的至少一個(gè)實(shí)例，除非另外明確地說明。這里公開的任何方法的步驟都沒必要以公開的準(zhǔn)確的順序運(yùn)行，除非明確地說明。