[發明專利]一種變電站可聽噪聲預測的聲波干涉修正方法及系統

有效

• 申請號: 202110508682.7
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113221413B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 蔡萱;瞿子涵;李小平;詹學磊;王玉興;金會會;王啟鎮
• 申請（專利權）人: 國網湖北省電力有限公司電力科學研究院;浙江大學;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/10
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 胡盛登

1.一種變電站可聽噪聲預測的聲波干涉修正方法，其特征在于，包括：

a、獲取變電站主設備聲源參數，以及獲取變電站設備、建筑物布局的空間幾何尺寸，并構建變電站三維仿真模型用于聲場計算；

b、以a中獲取的變電站主設備聲源參數中的聲功率為源強參數，設置對應的聲環境參數及邊界條件，仿真計算出不考慮干涉因素的變電站廠界噪聲；

c、根據a中獲取的變電站主設備聲源參數中主設備表面振動或近場聲壓，計算每臺變電站設備的輻射聲場；

d、根據c中每臺變電站設備的輻射聲場，利用區間隨機模型攝動法，獲取單獨設備的相對相位差，及其對應的單獨設備的干涉聲紋；

e、采用步驟d中獲取的干涉聲紋，對步驟b中求取的不考慮干涉因素的變電站廠界噪聲給予干涉修正，得到變電站廠界噪聲；

所述步驟a中實測獲取安全區域內設備表面振動或近場聲壓數據，對設備安全區域外進行振動參數反演方法獲取設備聲源參數，其中所述的安全區域振動、聲壓數據為變電站主設備2/3高度以下的安全測試范圍內獲取的變壓器、電抗器表面振動數據、近場聲壓數據；

所述步驟a中對設備安全區域外進行振動參數反演方法獲取設備聲源參數具體是采用安全區域內的設備表面振動或近場聲壓，預測無法測量的安全區域外的設備表面振動或近場聲壓數據，具體為：

根據設備圖紙或實測結構尺寸，采用有限元法計算復雜表面的模態向量Φ_n(x)，獲取模態導納Y_n(ω)，n＝1,2,...,N，在M點的振動位移PSD譜和相對相位通過現場設備的表面振動測量得到：

[W]_M×1＝[W(x₁),W(x₂),...,W(x_M)]^T

然后，求解模態力向量f(x)：

變電站設備的模態力展開為：

其中，是第n^th模態力；

模態位移展開為：

主變、高抗頂部套管位置，以及側面安全范圍以外的振動位移表示為：

模態位移的重建精度取決于特征矩陣與實測已知點振動位移的準確性，采用直接法求解模態位移：

激發設備振動的模態力通過求得，

采用結構有限元法計算上述模態力激發的變電站主設備振動分布，采用ABAQUS程序，將模態力考慮到變壓器、電抗器設備的流固耦合模型中，計算外殼表面的振動速度；

所述步驟a中對設備安全區域外進行振動參數反演方法獲取設備聲源參數還包括電容器等效聲源的參數，電容器等效聲源參數的反演采用現場測量物理可觀聲壓數據，以遺傳算法,作為演化算法進行群體搜索，使描述可觀測物理量的計算值與觀測值差的目標函數最小，具體為：

電容器塔的每層電容器看成n₂列×n₁行源強相等、相位相同的等效點聲源的組合，總聲壓p為：

式中：A為距離每個等效聲源1米處的聲壓幅值；r_i為受聲點和聲源的距離，單位為m；ω為圓角頻率，單位為rad/s；k為聲波的波數，單位為m^-1，

各個等效點聲源的相位表示為：

r_i＝r₁+(i₁-1)l₁ sinθ+(i₂-1)l₂ cosθ

其中，1≤i₁≤n₁，1≤i₂≤n₂，

等效源的總聲壓可寫為：

其中，

在使用遺傳算法進行等效點源的相位獲取時，構造目標函數為實測2D聲輻射指向性和總聲壓計算得到的聲指向性之差f(Φ)，遺傳算法的搜索空間[Q_l,Q_r]將在獲取初始數據后給出，在該空間中隨機產生N_p個種群，并計算每個點聲源的目標函數值，選擇適應度最大的個體作為全局最優個體，即為電容器等效聲源的參數。