Representação esparsa utilizando Wavelets e variação total aplicados ao processamento de sinais de descargas parciais

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Paulo Vitor do Carmo Batista
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1843/RAOA-BC2HJH
Resumo: Partial discharges are transient electrical discharges in the form of short pulses that occur inside insulation systems. In order to verify the existence of partial discharges, signal processing techniques are developed and used to enable interventions and scheduled maintenance in equipment, thus avoiding major financial losses. Several are the existing signal processing techniques that allow denoising, however, because they have specific characteristics, partial discharge signals are better processed when using the Wavelet Transform. Such a transform allows, among other characteristics, the decomposition of the signal into components localized in time (signal translation) and in the scale (signal dilation/contraction), which favors the representation of strictly localized signals. Specifically, in a variation of the Wavelet Transform known as Stationary Wavelet Transform, it is possible to reconstruct a signal from its circularly shifted versions by obtaining an overcomplete dictionary. However, by using an overcomplete dictionary, an indeterminate system is obtained, allowing infinite solutions. In order to find the best solution (least reconstruction error) among existing ones, it is necessary to apply an optimization method. This work presents the method known as Wavelet Total Variation, which based on the algorithm Split Variable Augmented Lagrangian Shrinkage Algorithm, aiming to eliminate noise in signals of partial discharges. The method is applied to signals of partial discharges measured in laboratory and generated by numerical models containing noises of harmonic, gaussian and impulsive type. The obtained results show that the method allows expressive levels of attenuation of the three types of noise investigated and produces little degradation in the partial discharges. The method is analyzed against another method in the literature and presents better quantitative results when comparing the resulting errors between original signals and the obtained signals.
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Specifically, in a variation of the Wavelet Transform known as Stationary Wavelet Transform, it is possible to reconstruct a signal from its circularly shifted versions by obtaining an overcomplete dictionary. However, by using an overcomplete dictionary, an indeterminate system is obtained, allowing infinite solutions. In order to find the best solution (least reconstruction error) among existing ones, it is necessary to apply an optimization method. This work presents the method known as Wavelet Total Variation, which based on the algorithm Split Variable Augmented Lagrangian Shrinkage Algorithm, aiming to eliminate noise in signals of partial discharges. The method is applied to signals of partial discharges measured in laboratory and generated by numerical models containing noises of harmonic, gaussian and impulsive type. The obtained results show that the method allows expressive levels of attenuation of the three types of noise investigated and produces little degradation in the partial discharges. The method is analyzed against another method in the literature and presents better quantitative results when comparing the resulting errors between original signals and the obtained signals.Universidade Federal de Minas GeraisWaveletsDescargas parciaisVariação totalProcessamento de sinaisOtimizaçãoEngenharia elétricaDescargas elétricasWavelets (Matemática)Processamento de sinaisRepresentação esparsa utilizando Wavelets e variação total aplicados ao processamento de sinais de descargas parciaisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPaulo Vitor do Carmo Batistainfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGHilton de Oliveira MotaLucas de Souza BatistaMaurilio Nunes VieiraRicardo Luiz da Silva AdrianoDescargas parciais são descargas elétricas transitórias em formas de pulsos de curta duração que acontecem no interior de sistemas de isolamento. Com o intuito de constatar a existência de descargas parciais, são desenvolvidas e utilizadas técnicas de processamento de sinais que visam possibilitar intervenções e manutenções programadas em equipamentos, evitando assim grandes prejuízos financeiros. Diversas são as técnicas de processamento de sinais existentes que possibilitam eliminação de ruídos, no entanto, por possuir características específicas, sinais com descargas parciais são melhores processados quando utiliza-se a Transformada de Wavelets. Tal transformada permite, entre outras características, a decomposição do sinal em componentes localizados no tempo (translação do sinal) e na escala (dilatação/contração do sinal), o que favorece a representação de sinais estritamente localizados. Especificamente, em uma variação da Transformada de Wavelets conhecida como Transformada de Wavelets Estacionária, permite-se reconstruir um sinal a partir de suas versões deslocadas circularmente obtendo-se um dicionário sobrecompleto. Entretanto, ao utilizar um dicionário sobrecompleto, obtém-se um sistema indeterminado, permitindo infinitas soluções. Assim, com o objetivo de encontrar a melhor solução (menor erro de reconstrução) entre as existentes, é necessário aplicar um método de otimização. Este trabalho apresenta o método conhecido como Wavelet Total Variation, que baseado no algoritmo Split Variable Augmented Lagrangian Shrinkage Algorithm, busca eliminar ruídos em sinais de descargas parciais. O método é aplicado em sinais de descargas parciais medidos em laboratório e gerados por modelos numéricos contendo ruídos do tipo harmônico, gaussiano e impulsivo. Os resultados obtidos mostram que o método obtém expressivos níveis de atenuação dos três tipos de ruído utilizados e produz pouca degradação nas descargas parciais. O método é analisado frente a outro método da literatura e apresenta melhores resultados quantitativos quando comparados os erros resultantes entre os sinais originais e os sinais obtidos.UFMGORIGINALdisserta__o_paulo_vitor.pdfapplication/pdf4789414https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/f2c41d1e-785f-45a9-8ded-889afea1f5d5/download74446f2f6003b0193d650ffe48885e58MD51trueAnonymousREADTEXTdisserta__o_paulo_vitor.pdf.txttext/plain98292https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/2c3d5b0a-3c10-4c7f-9a0c-31bc019e96ec/download2aa0a82070011236c34f0699ce640720MD52falseAnonymousREAD1843/RAOA-BC2HJH2025-09-08 21:52:52.224open.accessoai:repositorio.ufmg.br:1843/RAOA-BC2HJHhttps://repositorio.ufmg.br/Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2025-09-09T00:52:52Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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