[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于三相電抗器聲源模型的噪聲預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011517182.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112685928A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪園;郭兆楓;周兵;王延召;胡靜竹;張建功;陳傳敏;干喆淵;張業(yè)茂;謝輝春;劉震寰;趙軍;路遙;李妮;劉興發(fā);劉健犇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司;華北電力大學(xué)(保定);國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/23
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/23;G06F119/10
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 夏德政

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于三相電抗器聲源模型的噪聲預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，屬于電力系統(tǒng)設(shè)備噪聲控制與預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法，包括：對(duì)測(cè)點(diǎn)處的噪聲聲強(qiáng)或聲壓進(jìn)行測(cè)量，獲取每個(gè)測(cè)點(diǎn)處的聲強(qiáng)值或聲壓值；根據(jù)聲強(qiáng)值或聲壓值，確定線(xiàn)聲源的聲功率；搭建三相電抗器聲源模型的井型立體線(xiàn)等效模型，搭建防火墻有限元模型，搭建邊界元模型；對(duì)聲壓數(shù)據(jù)和聲壓級(jí)三維立體數(shù)據(jù)繪制二維多切面云圖，根據(jù)二維多切面云圖，預(yù)測(cè)線(xiàn)聲源的近、遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲的分布情況。本發(fā)明對(duì)聲源模型的精準(zhǔn)化建立及聲傳播預(yù)測(cè)提供了新的理論依據(jù)與方法指導(dǎo)，利用本發(fā)明，可以用建立三相電抗器精準(zhǔn)的聲源模型，從而為聲傳播預(yù)測(cè)與新建變電站方案設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的仿真數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)設(shè)備噪聲控制與預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種基于三相電抗器聲源模型的噪聲預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，各個(gè)行業(yè)的用電量持續(xù)增加，但是我國(guó)能源分布為西多東少，北多南多，70％左右的電力消費(fèi)集中在東部以及中部地區(qū)，因此為滿(mǎn)足遠(yuǎn)距離大容量輸電的需求，我國(guó)已建成了多個(gè)1000kV特高壓輸變電工程。在工程投運(yùn)后的近幾年里，雖已有不少企業(yè)借助Cadna/A、SoundPlan等常用噪聲預(yù)測(cè)軟件對(duì)特高壓變電站開(kāi)展了變電站噪聲的評(píng)估與治理研究，但在多次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)后發(fā)現(xiàn)，1000kV特高壓變電站并聯(lián)電抗器所產(chǎn)生的噪聲并不是按照幾何發(fā)散規(guī)律隨距離的增加而單調(diào)的衰減，而是在附近空間上出現(xiàn)若干極大、極小值點(diǎn)，這說(shuō)明特高壓變電站并聯(lián)電抗器噪聲的聲場(chǎng)存在明顯干涉現(xiàn)象。

導(dǎo)致常用噪聲預(yù)測(cè)軟件所得的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果存在一定差距，尤其是三相電抗器等設(shè)備附近區(qū)域計(jì)算值與實(shí)測(cè)值差別相對(duì)較大，其主要原因噪聲預(yù)測(cè)計(jì)算所建立的聲源模型與實(shí)際運(yùn)行設(shè)備模型存在一定差距，且預(yù)測(cè)的源強(qiáng)參數(shù)不準(zhǔn)確，傳播過(guò)程中的干涉效應(yīng)無(wú)法得到有效計(jì)算，導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果誤差較大。

建立準(zhǔn)確的三相電抗器預(yù)測(cè)模型，開(kāi)展特高壓變電站噪聲預(yù)測(cè)技術(shù)研究，準(zhǔn)確且有效的預(yù)測(cè)變電站噪聲，是提高變電站規(guī)劃設(shè)計(jì)合理性的必然要求，也是保障工程運(yùn)行后廠界環(huán)境噪聲排放達(dá)標(biāo)的重要手段。

目前，已有研究將三相電抗器聲學(xué)模型簡(jiǎn)化為以下幾種：

1、點(diǎn)聲源模型：將三相電抗器等效為一個(gè)點(diǎn)聲源，基于點(diǎn)聲源戶(hù)外傳播理論對(duì)高抗產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行計(jì)算。此方法簡(jiǎn)單方便且容易計(jì)算，但是使用條件十分有限，僅在預(yù)測(cè)高抗遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲時(shí)較為準(zhǔn)確，即當(dāng)預(yù)測(cè)點(diǎn)距離高抗足夠遠(yuǎn)(一般大于高抗尺寸的3倍時(shí))可將其等效為一個(gè)點(diǎn)聲源。當(dāng)預(yù)測(cè)點(diǎn)與高抗距離較近時(shí)，噪聲計(jì)算誤差較大，特別是在特高壓變電站中，三相電抗器體積較大，且具有三個(gè)聲源，將其等效為一個(gè)點(diǎn)聲源不太合理。

2、面聲源模型：現(xiàn)階段在電力設(shè)計(jì)院或科研高校，在計(jì)算三相電抗器噪聲時(shí)，均是將高抗等效為一個(gè)面聲源，或?yàn)楦呖沟臋M截面，或?yàn)楦呖沟牧⒔孛妫四Ｐ透咏谌嚯娍蛊鞯膶?shí)際情況，計(jì)算簡(jiǎn)單且方便，但在計(jì)算近場(chǎng)區(qū)時(shí)，噪聲預(yù)測(cè)仍然不準(zhǔn)確。

3、體聲源模型：將三相電抗器簡(jiǎn)化為一個(gè)長(zhǎng)方體，并忽略高抗頂和箱底振動(dòng)的輻射噪聲，認(rèn)為噪聲全部來(lái)源于整體的振動(dòng)，計(jì)算基于Helmholtz積分公式，通過(guò)高抗整體表面法向振動(dòng)加速度的相關(guān)計(jì)算來(lái)分析三相電抗器的聲場(chǎng)聲壓，這種方法比簡(jiǎn)化為點(diǎn)聲源模型時(shí)更接近于三相電抗器的實(shí)際情況，但計(jì)算得到的變壓器聲場(chǎng)聲壓仍然不是十分精確。

4、揚(yáng)聲器陣列：此模型是在將三相電抗器看作面聲源的基礎(chǔ)上，用一系列的揚(yáng)聲器來(lái)代替各個(gè)面，通過(guò)設(shè)置不同的揚(yáng)聲器幅值和初始相角的組合以得到任何需要得到的聲場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)聲場(chǎng)重建。此方法十分復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器的設(shè)置與三相電抗器原始聲場(chǎng)一致。