[發明專利]面向復雜聲環境的變電站噪聲源分離方法

在審

• 申請號: 201811276142.5
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109444519A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 彭鵬;俞國勤;邵宇鷹;羅瀟;馬魯;陳婷;施維然;顧天
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司
• 主分類號: G01R19/165
• 分類號: G01R19/165
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之;周乃鑫

本發明涉及一種面向復雜聲環境的變電站噪聲源分離方法，利用傳聲器、數據采集卡以及計算機構成噪聲數據采集系統并檢測變電站原始聲信號；采用小波包分析算法對原始聲信號進行頻段分解，從中濾除環境噪聲；設計通帶梳狀濾波器，通帶頻率為50Hz及其倍頻頻率，對小波包分解后的噪聲信號低頻段進行處理，提取出本體噪聲信號；相應地，設計阻帶梳狀濾波器對噪聲信號進行處理，獲得包含電暈噪聲在內的冷卻裝置噪聲；基于譜減法語音增強技術，對電暈與冷卻裝置混合噪聲進行分離，完成變電站主要聲源噪聲分離過程。本發明滿足站內各主要設備噪聲源水平提取需求，對于提高變壓器噪聲水平檢測以及噪聲源特性研究的準確性均具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種面向復雜聲環境的變電站噪聲源分離方法。

背景技術

隨著居民環保意識的逐漸提高，與電力設備噪聲問題相關的投訴與糾紛案件數量不斷上升，制約了電網建設發展，現已成為電網建設過程中必須面臨的客觀現實問題。然而，變電站內噪聲源較多、聲環境較為復雜，變壓器、電抗器、冷卻風機、絕緣子與變電架構電暈噪聲相互混疊，某一測點噪聲實際為多個設備聲場綜合作用的結果，導致變電站各主要聲源噪聲檢測結果與實際值存在較大偏差，這一現象在特高壓變電站問題尤為突出。因此，研究變電站噪聲源定位與分離方法、分析變電站的噪聲源分布、實現主設備噪聲源強分析、明確聲源貢獻，對于提高變電站內各主要設備噪聲測量的準確性、合理安排噪聲治理工程費用均具有重要意義。

研究表明，變壓器本體以及電抗器噪聲頻率主要集中在100Hz及其一系列諧頻上，同時包含一定數量的50Hz奇數倍頻率，整個頻帶范圍主要集中在1kHz以內；而變壓器冷卻裝置噪聲主要由空氣漩渦流動所致，集中在1.5kHz范圍內，可以認為冷卻裝置噪聲為典型的白噪聲；變電架構的交流電暈噪聲為一系列脈沖聲的集合，在頻域上表現出全頻帶分布的寬帶噪聲特性。根據噪聲源的頻譜特征差異，采用頻域分析方法能夠實現變壓器本體、電抗器噪聲與冷卻裝置噪聲信號的分離，在頻譜中提取出50Hz及其一系列諧頻成分后，利用傅里葉反變換得出變壓器本體及電抗器時域噪聲信號。但是由于電暈噪聲在頻譜上也表現出全頻帶分布的寬頻特性，僅采用頻域方法難以實現將其與冷卻裝置噪聲信號分離。

發明內容

本發明的目的是提供一種面向復雜聲環境的變電站噪聲源分離方法，通過設計通帶與阻帶濾波器分離變壓器本體聲信號，利用譜減法語音增強方法實現電暈噪聲與冷卻風機噪聲分離。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種面向復雜聲環境的變電站噪聲源分離方法：

檢測變電站原始聲信號；

采用小波包分析算法對原始聲信號做頻段分解，從中濾除環境噪聲；

基于通帶梳狀濾波器對小波包分解后的噪聲信號低頻段進行處理，提取出本體噪聲信號；

通過阻帶梳狀濾波器對噪聲信號進行處理，獲得包含電暈噪聲在內的冷卻裝置噪聲；

基于譜減法語音增強技術，對電暈噪聲與冷卻裝置混合噪聲進行分離。

變電站振動與噪聲環評超標問題已受到廣泛關注。對電力設備噪聲進行治理的前提是能夠掌握變電站噪聲源定位與源強的精確數據，然而傳聲器檢測到的變壓器噪聲信號通常為各噪聲源信號疊加的結果，需要對源信號進行分離，提取純凈的變壓器噪聲信號，明確變電站各聲源噪聲貢獻量，從而實現對各設備噪聲分布與排放水平的準確預測與控制。

本發明通過設計通帶與阻帶濾波器分離變壓器本體聲信號，提出基于譜減法的語音增強技術實現冷卻風機和電暈噪聲的分離，滿足站內各主要設備噪聲源水平提取需求，對于提高變壓器噪聲水平檢測以及噪聲源特性研究的準確性均具有重要意義。

附圖說明

圖1是譜減法語音增強技術原理圖；

圖2a、圖2b分別是通帶與阻帶梳狀濾波器幅頻響應圖；