當(dāng)高壓設(shè)備內(nèi)部絕緣出現(xiàn)故障時，會產(chǎn)生局部放電（Partial Discharge, PD），可通過檢測PD信號來評估設(shè)備的絕緣狀態(tài)。伴隨PD產(chǎn)生的特高頻（Ultra-High Frequency, UHF）電磁波信號（頻率為0.3~3 GHz）會通過非金屬屏蔽介質(zhì)向外傳播，可使用UHF天線傳感器檢測高壓設(shè)備的PD。
然而由于早期絕緣缺陷產(chǎn)生的PD UHF信號幅值較低，且在現(xiàn)場檢測中易受到外部電磁干擾，導(dǎo)致檢測到的PD信號出現(xiàn)嚴(yán)重的波形畸變甚至淹沒在噪聲干擾信號中。因此，需要研究PD UHF信號中噪聲干擾的抑制方法。
在PD檢測現(xiàn)場，高斯白噪聲干擾和周期性窄帶干擾為背景噪聲的主要組成部分。目前數(shù)字化PD去噪方法由于具有噪聲抑制效果好和性能可優(yōu)化的特點，成為了研究熱點并得到廣泛應(yīng)用。該方法主要包括快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform, FFT）閾值濾波法、自適應(yīng)數(shù)字濾波法、經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（Empirical Mode Decomposition, EMD）類去噪方法和小波變換類去噪方法。
其中，F(xiàn)FT閾值濾波法和自適應(yīng)數(shù)字濾波法可有效抑制窄帶干擾，但是當(dāng)PD信號和窄帶干擾的頻率重合時，會使波形發(fā)生明顯畸變；由于PD信號屬于暫態(tài)非平穩(wěn)信號，采用EMD類方法對PD信號進(jìn)行去噪處理時，會出現(xiàn)模態(tài)混疊現(xiàn)象，影響去噪效果；小波變換類去噪方法可有效抑制高斯白噪聲信號，但是由于較難選取合適的小波基、分解層數(shù)和閾值，導(dǎo)致抑制窄帶干擾后PD波形會出現(xiàn)一定的畸變。
此外，文獻(xiàn)[9]提出的混沌振子法可有效抑制窄帶干擾信號，但無法靈活設(shè)置系統(tǒng)周期性策動力頻率，且計算量較大。文獻(xiàn)[10]采用獨(dú)立分量分析的方法將PD信號與噪聲干擾逆向分離，但是分離出的PD信號幅值發(fā)生變化。
文獻(xiàn)[11]提出一種PD信號稀疏表示去噪方法，可有效抑制白噪聲和窄帶干擾且波形畸變較小，但是該方法需要建立原子庫并進(jìn)行迭代計算，導(dǎo)致計算時間較長。文獻(xiàn)[12]基于廣義S變換模時頻矩陣進(jìn)行PD信號去噪，但是該方法無法有效抑制無線通信中的幅值調(diào)制窄帶干擾，且需要進(jìn)行大量的矩陣運(yùn)算。
盲源分離技術(shù)可在源信號特征參數(shù)和混合模型未知時，將混合信號中各源信號分離出來[13]。本文將各噪聲干擾信號和原始PD信號均視為源信號，將檢測到的PD UHF信號視為觀測信號，提出一種基于單通道盲源分離的PD信號去噪方法。
首先對PD UHF信號進(jìn)行時頻聯(lián)合分析，獲得源信號數(shù)量；對檢測到的單通道UHF信號進(jìn)行奇異值分解（Singular Value Decomposition, SVD），并選取與源信號數(shù)量相等的重構(gòu)奇異值進(jìn)行SVD逆運(yùn)算，得到一系列重構(gòu)奇異值子矩陣，進(jìn)行信號重組獲得偽多輸入多輸出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）矩陣，使單通道檢測PD信號增維為多通道檢測信號；再采用特征矩陣近似聯(lián)合對角化（Joint Approximate Diagonalization of Eigen-matrices, JADE）算法對單通道PD信號進(jìn)行盲源分離，分離出各類干擾信號；最后采用l1范數(shù)最小化方法進(jìn)行源信號估計，得出去噪后的PD UHF信號。
圖1 JADE盲源分離算法原理
圖4 試驗平臺接線圖
