一种可听噪声的间接检测方法技术

本发明专利技术公开了一种可听噪声的间接检测方法，包括以下步骤：测量获得电晕电流的时域波形数据；对步骤S1中测得的电晕电流的时域波形数据进行降噪处理，获得降噪后的电晕电流的时域数据；求取电晕电流的1/3倍频程谱数据；计算输电导线的最大表面标称场强E；根据电晕电流的1/3倍频程谱与可听噪声的1/3倍频程声压级的相关性模型,计算获得可听噪声的1/3倍频程谱；计算获得可听噪声的A声级的间接检测值。本方法具有在户外复杂环境下可听噪声测量精确度高的优点。同时，本方法既适用于实际输电线路又适用于大型户外电晕笼。

An Indirect Detection Method for Audious Noise

The invention discloses an indirect detection method of audible noise, which includes the following steps: measuring the time-domain waveform data of corona current; denoising the time-domain waveform data of corona current measured in E to obtain the time-domain data of corona current after denoising; obtaining 1/3 octave frequency spectrum data of corona current; calculating the maximum surface nominal field strength E of transmission conductor; According to the correlation model between 1/3 octave spectrum of corona current and 1/3 octave sound pressure level of audible noise, the 1/3 octave spectrum of audible noise is calculated, and the indirect detection value of A level of audible noise is calculated. This method has the advantage of high accuracy in the measurement of audible noise in complex outdoor environment. At the same time, this method is applicable to both actual transmission lines and large outdoor corona cages.

【技术实现步骤摘要】
一种可听噪声的间接检测方法
本申请涉及特高压输电线路中电磁环境测量
，具体涉及一种在特高压直流输电线路的电磁环境监测中，用于获取可听噪声1/3倍频程谱及A声级的间接测量方法。
技术介绍
特高压输电在远距离、大容量输电方面具有无可比拟的优势，其不仅是传统意义上的电能输送载体，还能与互联网、物联网、智能移动终端等相融合，目前在世界范围内得到了广泛的应用。然而，特高压直流输电线路的电磁环境问题是其设计、建设和运行必须考虑的重大技术问题。当电压等级升高到一定值时，导线表面会由于空气游离而发生电晕放电现象，从而产生电晕电流、可听噪声和无线电干扰等一系列电晕效应。其中，可听噪声会给周围居民的健康和生活带来严重不利影响。由于环保部门和广大民众的密切关注，可听噪声已成为高压输电导线选型、杆塔结构设计的主导因素。因此，为了获得不同条件下可听噪声的特性，实现输电线路的优化设计，满足环保要求，对输电线路的可听噪声进行长期检测至关重要。目前，输电线路的可听噪声主要为通过直接检测法获取，即，通过专用设备直接测量可听噪声的声压，来获取其声级和频谱。因此，该方法的测量值为包含背景环境噪声在内的一个综合值。这种方法的优点是便捷，且在安静环境下测量结果准确。但在户外复杂环境下，这种方法却存在检测结果易受背景噪声影响、难以获得较为准确测量值的瓶颈问题。虽然IEEE和国家标准给出了背景噪声的修正方法，但该方法仅适用于背景噪声变化不大，且可听噪声至少比背景噪声大3dB的情况。因此，难以满足不同背景环境下电晕可听噪声准确测量的需要。为解决这一问题，英国国家电网设计了一种无回声隔音室，用于对输电导线可听噪声的实验室检测与评估。华北电力大学为了减小室内直流源噪声对可听噪声检测结果的影响，采用吸音海绵材料或声屏蔽箱对直流源进行了屏蔽。但上述这些方法的原理皆为减少背景噪声的量值，它们虽在室内检测时取得了很好的效果，但并不适用于户外干扰噪声不可控的情况。从剔除背景干扰噪声的角度，中国科学院则提出了一种用于去除背景噪声的语音增强法。该方法利用在已知背景噪声特点的条件下，通过估计背景噪声随时间的变化，实现实时背景噪声的去除。随后，华北电力大学将语音增强法引入室内电晕可听噪声的检测中。由于在室内进行可听噪声的检测时，背景噪声源主要由高压直流电源产生，易于估计，因而达到了较好的去噪效果。但在户外检测时，由于背景噪声可能包含多种突发性干扰噪声，难以预知，因此上述方法对于户外可听噪声的降噪效果不佳。为尝试解决户外背景噪声的影响，波兰矿业冶金大学提出了一种可听噪声的连续监测系统。该系统在检测电晕可听噪声的同时，同步监测背景环境的天气情况，通过人工神经网络对检测到的可听噪声数据进行分类，并依据分类结果将雨、大风等背景噪音较大情况下的检测值去除。但其本质仍为保留安静环境下测得的可听噪声数据，并未真正解决嘈杂背景环境下可听噪声的准确检测问题。另外,专利“一种由电晕电流数据获得可听噪声的方法”，首次提出了一种间接检测可听噪声的方法，但该方法仅能获取可听噪声的A声级，而无法获得可听噪声的频谱信息。因此需要一种对可听噪声测量的新方法。
技术实现思路
为了至少部分的解决上述已有技术存在的不足，本专利技术提供了一种特高压直流输电线路的可听噪声的检测方法，该方法利用可听噪声与电晕电流在1/3频谱上幅值的相关性，基于电晕电流的1/3倍频谱获得可听噪声的1/3倍频谱和A声级。本方法不仅可以规避环境噪声对于可听噪声测量的影响，从而解决现有可听噪声直接检测法在户外嘈杂环境下难以获得准确测量值的瓶颈问题，还可同时获得可听噪声的A声级和1/3倍频程谱两种信息，具有在户外复杂环境下可听噪声测量精确度高的优点。同时，这种方法既适用于实际输电线路又适用于大型户外电晕笼。根据本专利技术的一方面，提供了一种可听噪声的间接检测方法，包括以下步骤：S1：测量获得电晕电流的时域波形数据；S2：对步骤S1中测得的电晕电流的时域波形数据进行降噪处理，获得降噪后的电晕电流的时域数据；S3：求取电晕电流的1/3倍频程谱数据；S4：计算输电导线的最大表面标称场强E，单位为kV/cm；S5：根据电晕电流的1/3倍频程谱与可听噪声的1/3倍频程声压级的相关性模型,计算获得可听噪声的1/3倍频程谱；S6：根据获得的可听噪声的1/3倍频程谱，计算获得可听噪声的A声级的间接检测值。所述步骤S1中，测量电晕电流的时域波形时，测量带宽为20Hz-22.4kHz。所述步骤S2中，采用多频陷波滤波器滤除窄带干扰信号，采用小波阈值降噪的方法抑制白噪声。所述步骤S3包括如下步骤：1)在1kHz-20kHz的频段范围内，通过下式(1)确定电晕电流的1/3倍频程的各个频段的中心频率及上下限频率：其中，f为某个频段的中心频率；f2、f1分别为该频带的上、下限频率，单位均为Hz；n＝1/3；2)通过如下方法确定电晕电流的1/3倍频程的各个频段的谱幅值：首先，以电晕电流的1/3倍频程的每个频段为带通频带，分别对电晕电流进行带通滤波；然后，利用下式(2)和(3)计算滤波后的电晕电流在每个频段的幅值：其中，y(f)和Y(f)分别为以f为中心频率的频带的电晕电流的有效值和1/3倍频程谱幅值，其单位分别为mA和dB；Xk是电晕电流经过滤波后的第k个数值，是电晕电流经过滤波后的平均值；N是电晕电流的数据个数。所述步骤S4中，采用有限元法、边界元法以及模拟电荷法计算输电导线的最大表面标称场强E。所述步骤S5中，电晕电流的1/3倍频程谱与可听噪声的1/3倍频程声压级的相关性模型由下式(4)确定：其中，Y(fi)为电晕电流的1/3倍频程谱以频率fi为中心频率的幅值；L(fi)为可听噪声的1/3倍频程谱以频率fi为中心频率的声压级幅值；α为可听噪声与电晕电流幅值相关性的斜率，其值近似于1；βi,1和βi，2为常数，其分别代表电晕放电弱和电晕放电强两种不同的情况，其值与导线参数有关,可采用统计的方法预先获得；Ez为分界电场强度，单位为kV/cm，其值可采用下式(5)计算：其中,为空气相对密度,r为分裂子导线半径,单位为cm；k1为表面粗糙系数，对于绞线一般取0.4-0.6之间；k3是分界点场强与起晕场强的比值，约为1.3-2；k2为湿度校正因子，其值可由下式(6)计算：其中，hr是相对湿度。所述步骤S6中，可听噪声的A声级的间接检测值通过下式(7)确定:式中，AN为可听噪声的A声级的间接检测值，单位dB；D为可听噪声所需检测点与导线之间的距离，单位为m；M为中心频率个数；Δi为不同频段的A计权系数值。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的可听噪声间接检测方法,从测量机理上规避了环境噪声对于可听噪声测量的影响，从而解决现有可听噪声直接检测法在户外嘈杂环境下难以获得准确测量值的瓶颈问题，具有在户外复杂环境下可听噪声测量精确度高的优点，它可与现有可听噪声直接检测法形成互补。(2)本专利技术提供的可听噪声间接检测方法,可同时获得可听噪声的A声级和1/3倍频程谱两种信息，从而弥补其他可听噪声间接检测方法只能获得可听噪声的A声级的缺陷。(3)本专利技术提供的可听噪声间接检测方法具有普适性，不仅适用于大型户外电晕笼，而且适用于实际的直流输电试验线段及线路，并且在导线参数确定的条件下，一定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可听噪声的间接检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：测量获得电晕电流的时域波形数据；S2：对步骤S1中测得的电晕电流的时域波形数据进行降噪处理，获得降噪后的电晕电流的时域数据；S3：求取电晕电流的1/3倍频程谱数据；S4：计算输电导线的最大表面标称场强E，单位为kV/cm；S5：根据电晕电流的1/3倍频程谱与可听噪声的1/3倍频程声压级的相关性模型,计算获得可听噪声的1/3倍频程谱；S6：根据获得的可听噪声的1/3倍频程谱，计算获得可听噪声的A声级的间接检测值。

【技术特征摘要】
1.一种可听噪声的间接检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：测量获得电晕电流的时域波形数据；S2：对步骤S1中测得的电晕电流的时域波形数据进行降噪处理，获得降噪后的电晕电流的时域数据；S3：求取电晕电流的1/3倍频程谱数据；S4：计算输电导线的最大表面标称场强E，单位为kV/cm；S5：根据电晕电流的1/3倍频程谱与可听噪声的1/3倍频程声压级的相关性模型,计算获得可听噪声的1/3倍频程谱；S6：根据获得的可听噪声的1/3倍频程谱，计算获得可听噪声的A声级的间接检测值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，测量电晕电流的时域波形时，测量带宽为20Hz-22.4kHz。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用多频陷波滤波器滤除窄带干扰信号，采用小波阈值降噪的方法抑制白噪声。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：1)在1kHz-20kHz的频段范围内，通过下式(1)确定电晕电流的1/3倍频程的各个频段的中心频率及上下限频率：其中，f为电晕电流的1/3倍频程的某个频段的中心频率；f2、f1分别为该频段的上、下限频率，单位均为Hz；n＝1/3；2)通过如下方法确定电晕电流的1/3倍频程的各个频段的谱幅值：首先，以电晕电流的1/3倍频程的每个频段为带通频带，分别对电晕电流进行带通滤波；然后，利用下式(2)和(3)计算滤波后的电晕电流在每个频段的幅值：其中，y(f)和Y(f)分别为以f为中心频率的频...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘颖异，徐加欢，刘元庆，袁海文，崔勇，钟国潮，张景晨，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11