[發(fā)明專利]一種可用于特高壓輸電線路鄰近區(qū)域聲強檢測的球形傳感裝置及實現(xiàn)方法

有效

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• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113504407B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 呂建勛;趙鵬輝;袁海文;劉穎異;李鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種可用于特高壓輸電線路鄰近區(qū)域的聲強檢測裝置及實現(xiàn)方法。為了適應高電位、強電場的測量環(huán)境，該裝置設計為均壓性能良好的球形結(jié)構(gòu)，可應用于±1100kV的特高壓直流環(huán)境中。該裝置可同步采集聲源處多達14路的聲壓信號，并根據(jù)本發(fā)明提出的聲強算法實時求解三個正交軸上的聲強分量，通過無線傳輸單元將聲強信號發(fā)送至本地安全端。本發(fā)明在球形結(jié)構(gòu)的7個特定方向以兩兩配對的方式布置14個聲壓傳感器，以此獲取7個不同方向的聲強值，然后基于各方向之間特殊的位置關(guān)系建立冗余的線性映射模型，可以準確地檢測聲源位置的三維聲強矢量。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)特高壓輸電技術(shù)領域，具體涉及一種特高壓輸電線路鄰近區(qū)域的球形聲強檢測裝置及實現(xiàn)方法，包含該裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信號采集和聲強算法，特別適用于復雜電磁環(huán)境中聲源位置的聲強檢測。

背景技術(shù)

隨著特高壓輸電線路電壓等級不斷提高，電暈放電產(chǎn)生的電磁環(huán)境問題已成為線路設計的決定性因素之一，其中電暈引起的可聽噪聲因為人們能夠親身感受到，目前受到了廣泛關(guān)注。研究特高壓線路電暈放電產(chǎn)生的可聽噪聲的特性、產(chǎn)生機制、傳播規(guī)律和地面效應，有助于準確預測甚至控制可聽噪聲水平，對于建設滿足環(huán)保要求的輸電線路具有重要意義。

可聽噪聲在傳播過程中會發(fā)生擴散和衰減，在大地、建筑等障礙物表面會發(fā)生反射。一般在距地約1.5m的高度測量噪聲的聲壓級時，也會混雜周圍的環(huán)境噪聲，且難以濾除。因此，地面附近檢測的可聽噪聲存在不同程度的失真。與此相對的，在輸電線路鄰近區(qū)域的聲源處檢測噪聲可以避免諸多干擾，有助于了解噪聲的本征特性和規(guī)律，無疑是一種更好的研究方法。另外，聲壓級是表示聲源輻射噪聲強弱的物理量，但聲壓級是標量，在不同環(huán)境中測得的數(shù)據(jù)可參考性較差。聲強是矢量，可以更好地反映聲源的能量、流動和傳播狀態(tài)，對可聽噪聲具有更好的表現(xiàn)力。目前，聲強檢測已廣泛應用于設備故障診斷與質(zhì)量控制、聲功率測量、聲源定位、環(huán)境噪聲監(jiān)測等方面。

傳統(tǒng)地面測量可聽噪聲聲壓級的方法已不能滿足對可聽噪聲聲源機理特性的研究需求，但由于特高壓輸電線路復雜的電磁環(huán)境，現(xiàn)有研究中尚未出現(xiàn)應用于特高壓真型輸電線路噪聲源的檢測方法。事實上，特高壓輸電線路鄰近區(qū)域是電暈放電可聽噪聲的聲源位置，能夠直接檢測噪聲源的信息，據(jù)此可直接研究分析可聽噪聲源的時頻域特征及其變化規(guī)律。在特高壓輸電線路鄰近區(qū)域測量聲強，有助于深入了解聲源的機理與規(guī)律，深化我們對于該現(xiàn)象的科學認識，并指導我們采取針對性措施解決問題。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明公開了一種可用于特高壓輸電線路鄰近區(qū)域聲強檢測的球形傳感裝置及實現(xiàn)方法，包括基于該裝置架構(gòu)的聲強算法。本發(fā)明的目的是在特高壓輸電線路高壓端并行采集多路聲壓并計算三維聲強矢量，然后通過無線傳輸模塊將檢測的聲強數(shù)據(jù)傳輸至上位機。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：一種可用于特高壓輸電線路鄰近區(qū)域聲強檢測的球形傳感裝置及實現(xiàn)方法，傳感裝置包括球形固定結(jié)構(gòu)、14路聲壓傳感器、高速數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理單元、無線傳輸單元1和供電單元；實現(xiàn)方法是根據(jù)球形結(jié)構(gòu)上14路傳感器陣列的排列規(guī)則，通過聲強算法計算特定的不同直線方向的聲強值，然后基于各方向之間特殊的位置關(guān)系建立冗余的線性映射模型，以求取球心處的聲強矢量。

所述球形固定結(jié)構(gòu)安裝于特高壓輸電線路的鄰近區(qū)域，將檢測裝置的其他模塊包裹于內(nèi)部，可在露天環(huán)境中保護設備正常工作。由于檢測裝置處于特高壓鄰近區(qū)域的復雜電磁環(huán)境中，選擇絕緣和均壓效果最好的球形結(jié)構(gòu)可有效避免尖端放電。球體半徑設計要考慮輸電線路鄰近空間的大小和內(nèi)部其他模塊的體積，滿足聲強檢測的要求。球面應打磨光滑，表面以金屬網(wǎng)覆蓋，在提高裝置表面的起暈場強的同時不影響聲強檢測，確保檢測裝置在±1100kV特高壓環(huán)境中安全可靠地工作。