一种不同气压条件下的电晕噪声测量方法及系统与流程

1.本发明涉及电网环境保护技术领域，更具体地，涉及一种不同气压条件下的电晕噪声测量方法及系统。


背景技术：

2.特高压交流输变电工程在规划设计及环境影响评价时，需要对变电站的声环境影响进行预测计算。当前，设计单位及环境影响评价单位往往采用soundplan或cadna/a商业噪声预测软件对变电站的声环境进行预测计算，但这些现有商业噪声预测软件没有专门针对变电站噪声的计算模块。采用工业噪声模块所得的计算结果与实测结果存在一定差距。根据低海拔地区特高压变电站厂界噪声的实测结果分析发现，很多具有很大超标风险的变电站，其中电晕噪声对其厂界噪声贡献比重也比较大。然而在低海拔地区对变电站的噪声进行预测时并未考虑电晕噪声，也这导致特高压变电站噪声超标时有发生。同时由于空气密度低，导致噪声在传播过程中空气的衰减作用降低，为了保证高海拔地区变电站噪声的环境友好性，提高海拔地区变电站噪声预测精度，不仅需要考虑金具电晕噪声，同时需要考虑高海拔对金具噪声衰减特性的影响。
3.因此，需要一种技术，以实现对不同气压条件下的金具的电晕噪声进行测量。


技术实现要素：

4.本发明技术方案提供一种不同气压条件下的电晕噪声测量方法及系统，以解决如何对不同气压条件下的金具的电晕噪声进行测量的问题。
5.为了解决上述问题，本发明提供了一种不同气压条件下的电晕噪声测量方法，所述方法包括：
6.对标准金具施加电压进行电晕试验，使得所述标准金具产生稳定电晕放电；
7.在所述标准金具产生稳定电晕放电后，保持所述标准金具上施加电压不变，将所述标准金具所处密闭环境调整为多个气压值，并测量每个气压值下所述标准金具在测量点产生电晕噪声的声压级；多个气压值中包括标准大气压值；
8.基于多个气压值对应的所述标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算每个气压值对应的所述标准金具的电晕噪声的声功率级参数；
9.基于所述声功率级参数，确定每个气压值对应的声功率修正系数，基于所述声功率修正系数计算不同气压值的声功率参数。
10.优选地，所述对标准金具施加电压进行电晕试验，使得所述标准金具产生稳定电晕放电后，还包括：
11.在所述标准金具产生稳定电晕放电后，测量在标准大气压值下的所述标准金具在测量点产生电晕放电光子数n；
12.调节所述标准金具上施加的电压，保持所述标准金具产生电晕放电光子数n，将所述标准金具所处密闭环境调整为多个气压值，并测量每个气压值下所述标准金具在测量点
产生电晕噪声的声压级；多个气压值中包括标准大气压值；
13.基于多个气压值对应的所述标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算电晕噪声在每个气压值的衰减系数。
14.优选地，所述多个气压值还包括：海拔1000m时对应的气压值、海拔2000m时对应的气压值、海拔3000m时对应的气压值、海拔4000m时对应的气压值、海拔5000m时对应的气压值。
15.优选地，所述基于多个气压值对应的所述标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算每个气压值对应的所述标准金具的电晕噪声的声功率级参数，包括：
16.当电晕噪声的频率不超过2khz时，电晕噪声的声功率级参数为：
[0017][0018]
当电晕噪声的频率不低于2khz时，电晕噪声的声功率级参数为：
[0019][0020]
其中，为所述标准金具所处密闭环境的平均声压级，αs为所述标准金具所处密闭环境内总吸收量，m为空气吸收衰减系数，v为所述标准金具所处密闭环境的体积。
[0021]
优选地，所述基于所述声功率级参数，确定每个气压值对应的声功率修正系数，包括：
[0022]
所述声功率修正系数为：
[0023]
pi＝(l
w(i 1)-l
wi
)。
[0024][0025]
优选地，所述基于多个气压值对应的所述标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算电晕噪声在每个气压值的衰减系数，包括：
[0026]
mi＝(l
s(i 1)-l
si
)/r
[0027]
其中，l
s(i 1)
为第i 1个气压值对应的声压级，l
si
为第i个气压值对应的声压级。
[0028]
基于本发明的另一方面，本发明提供一种不同气压条件下的电晕噪声测量系统，所述系统包括：高压试验电源、套管、高压气压罐、标准金具、声传感器、观察窗、紫外成像仪、数据采集器以及分析单元；
[0029]
所述紫外成像仪通过所述观察窗观测所述标准金具电晕放电；
[0030]
所述高压试验电源通过套管与所述高压气压罐相连接，对所述标准金具进行放电；
[0031]
对标准金具施加电压进行电晕试验，使得所述标准金具产生稳定电晕放电；
[0032]
所述紫外成像仪观察到所述标准金具产生稳定电晕放电后，保持所述标准金具上施加电压不变，将所述标准金具所处高压气压罐的密闭环境调整为多个气压值，通过数据采集器采集所述声传感器测量的每个气压值下所述标准金具在测量点产生电晕噪声的声压级；多个气压值中包括标准大气压值；
[0033]
分析单元，用于基于多个气压值对应的所述标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算每个气压值对应的所述标准金具的电晕噪声的声功率级参数；基于所述声功率级参数，确定每个气压值对应的声功率修正系数，基于所述声功率修正系数计算不同气压值的声功率参数。
[0034]
优选地，在所述对标准金具施加电压进行电晕试验，使得所述标准金具产生稳定电晕放电后，所述系统还用于：
[0035]
在所述标准金具产生稳定电晕放电后，测量在标准大气压值下的所述标准金具在测量点产生电晕放电光子数n；
[0036]
调节所述标准金具上施加的电压，保持所述标准金具产生电晕放电光子数n，将所述标准金具所处密闭环境调整为多个气压值，并测量每个气压值下所述标准金具在测量点产生电晕噪声的声压级；多个气压值中包括标准大气压值；
[0037]
基于多个气压值对应的所述标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算电晕噪声在每个气压值的衰减系数。
[0038]
优选地，所述多个气压值还包括：海拔1000m时对应的气压值、海拔2000m时对应的气压值、海拔3000m时对应的气压值、海拔4000m时对应的气压值、海拔5000m时对应的气压值。
[0039]
优选地，所述基于多个气压值对应的所述标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算每个气压值对应的所述标准金具的电晕噪声的声功率级参数，包括：
[0040]
当电晕噪声的频率不超过2khz时，电晕噪声的声功率级参数为：
[0041][0042]
当电晕噪声的频率不低于2khz时，电晕噪声的声功率级参数为：
[0043][0044]
其中，为所述标准金具所处密闭环境的平均声压级，αs为所述标准金具所处密闭环境内总吸收量，m为空气吸收衰减系数，v为所述标准金具所处密闭环境的体积。
[0045]
优选地，所述基于所述声功率级参数，确定每个气压值对应的声功率修正系数，包括：
[0046]
所述声功率修正系数为：
[0047]
pi＝(l
w(i 1)-l
wi
)。
[0048][0049]
优选地，所述基于多个气压值对应的所述标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算电晕噪声在每个气压值的衰减系数，包括：
[0050]
mi＝(l
s(i 1)-l
si
)/r
[0051]
其中，l
s(i 1)
为第i 1个气压值对应的声压级，l
si
为第i个气压值对应的声压级。
[0052]
本发明技术方案提供了一种不同气压条件下的电晕噪声测量方法及系统，方法包括：对标准金具施加电压进行电晕试验，使得标准金具产生稳定电晕放电；在标准金具产生稳定电晕放电后，保持标准金具上施加电压不变，将标准金具所处密闭环境调整为多个气压值，并测量每个气压值下标准金具在测量点产生电晕噪声的声压级；多个气压值中包括标准大气压值；基于多个气压值对应的标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算每个气压值对应的标准金具的电晕噪声的声功率级参数；基于声功率级参数，确定每个气压值对应的声功率修正系数，基于声功率修正系数计算不同气压值的声功率参数。本发明技术方案提出了一种基于高压气压罐的金具电晕噪声的海拔修正方法，从而可以解决高海拔地区金具电晕噪声的声源模型及电晕噪声衰减的影响规律等问题，进而提高了高海拔
地区变电站噪声预测精度，为保护高原脆弱的生态环境具有重要的意义。
附图说明
[0053]
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
[0054]
图1为根据本发明优选实施方式的一种不同气压条件下的电晕噪声测量方法流程图；
[0055]
图2为根据本发明优选实施方式的一种不同气压条件下的电晕噪声测量系统结构图；
[0056]
图3为根据本发明优选实施方式的金具电晕噪声的声功率的海拔修正系数的流程图；以及
[0057]
图4为根据本发明优选实施方式的金具电晕噪声的衰减的海拔修正系数的流程图。
具体实施方式
[0058]
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
[0059]
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
[0060]
图1为根据本发明优选实施方式的一种不同气压条件下的电晕噪声测量方法流程图。本发明提出了一种基于高压气压罐的金具电晕噪声在不同海拔条件下的声源参数及衰减系数的测量方法，本发明可以准确获取不同海拔条件下金具电晕噪声的频谱特等声源参数和衰减特性，从而获得变电站金具噪声的声功率参数和衰减系数的海拔修正方法。
[0061]
如图1所示，本发明提供一种不同气压条件下的电晕噪声测量方法，方法包括：
[0062]
步骤101：对标准金具施加电压进行电晕试验，使得标准金具产生稳定电晕放电；
[0063]
本发明选择特高压变电站的典型金具，在气压罐中进行电晕试验，具体的试验方法则参考dl/t 1178《1000kv交流输电线路金具电晕及无线电干扰试验方法》标准金具电晕试验方法进行电晕试验，采用紫外成像仪观察金具表面的电晕情况，直至金具表面出现稳定电晕放电现象。
[0064]
步骤102：在标准金具产生稳定电晕放电后，保持标准金具上施加电压不变，将标准金具所处密闭环境调整为多个气压值，并测量每个气压值下标准金具在测量点产生电晕噪声的声压级；多个气压值中包括标准大气压值；优选地，多个气压值还包括：海拔1000m时对应的气压值、海拔2000m时对应的气压值、海拔3000m时对应的气压值、海拔4000m时对应的气压值、海拔5000m时对应的气压值。
[0065]
步骤103：基于多个气压值对应的标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算每个气压值对应的标准金具的电晕噪声的声功率级参数；
[0066]
优选地，基于多个气压值对应的标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算每个气压值对应的标准金具的电晕噪声的声功率级参数，包括：
[0067]
当电晕噪声的频率不超过2khz时，电晕噪声的声功率级参数为：
[0068][0069]
当电晕噪声的频率不低于2khz时，电晕噪声的声功率级参数为：
[0070][0071]
其中，为标准金具所处密闭环境的平均声压级，αs为标准金具所处密闭环境内总吸收量，m为空气吸收衰减系数，v为标准金具所处密闭环境的体积。
[0072]
如图3所示，本发明在103-1步骤中，将气压设置为标准大气压，采用步骤102使金具产生稳定电晕时，采用噪声测量系统测量金具电晕产生的噪声，在距离r的地方测量金具产生的电晕噪声的声压级为l
p0
。
[0073]
在103-2步骤中，保持金具上施加电压不变，调节高压气压罐的大气压分别至海拔为1000m，2000m，3000m，4000m和5000m时对应的气压值，然后分别测量在不同气压条件下的金具电晕产生噪声的声压级l
pi
，i＝1,2,3,4,5。测量时选择5个不同的位置进行测量，然后求其平均声压级在测量不同海拔气压条件时，为了避免气压罐中的气压调节装置的噪声，需要将抽气装置停止。
[0074]
本发明根据103-1、103-2测量得到数据，反推得到不同海拔条件下对应的金具电晕的声功率级参数lwi，对于频率为2khz以下，则采用公式(1)进行计算；对于频率大于2khz的则采用公式(2)进行计算；
[0075][0076][0077]
公式中为高压气压罐内平均声压级，db；αs为高压气压罐内总吸收量，m2；m为空气吸收衰减系数；v为高压气压罐的体积，m3；
[0078]
步骤104：基于声功率级参数，确定每个气压值对应的声功率修正系数，基于声功率修正系数计算不同气压值的声功率参数。
[0079]
优选地，基于声功率级参数，确定每个气压值对应的声功率修正系数，包括：
[0080]
声功率修正系数为：
[0081]
pi＝(l
w(i 1)-l
wi
)。
[0082][0083]
本发明根据步骤103-3测得的不同海拔下的声功率参数，通过公式(2)对进行数据处理从而获得不同海拔下声功率参数的修正系数pi；
[0084]
pi＝(l
w(i 1)-l
wi
)
[0085]
优选地，对标准金具施加电压进行电晕试验，使得标准金具产生稳定电晕放电后，还包括：
[0086]
在标准金具产生稳定电晕放电后，测量在标准大气压值下的标准金具在测量点产生电晕放电光子数n；
[0087]
调节标准金具上施加的电压，保持标准金具产生电晕放电光子数n，将标准金具所
处密闭环境调整为多个气压值，并测量每个气压值下标准金具在测量点产生电晕噪声的声压级；多个气压值中包括标准大气压值；
[0088]
基于多个气压值对应的标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算电晕噪声在每个气压值的衰减系数。
[0089]
优选地，基于多个气压值对应的标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算电晕噪声在每个气压值的衰减系数，包括：
[0090]
mi＝(l
s(i 1)-l
si
)/r
[0091]
其中，l
s(i 1)
为第i 1个气压值对应的声压级，l
si
为第i个气压值对应的声压级。
[0092]
本发明提供了金具电晕噪声的衰减系数的海拔修方法。
[0093]
如图4所示，本发明在105-1重复步骤103-1，获得标准大气压下的,具体金具r的地方的声压级l
s0
，同时采用紫外成像仪观测其电晕线性，并记录紫外成像仪所观测到的光子数n；
[0094]
在步骤105-2，本发明调节高压气压罐的大气压分别至海拔为1000m时对应的气压值，同时调整金具所施加的电压，通过紫外成像仪对电晕放电进行观测，为了让金具的电晕放电程度尽量保持在气压为海拔0米时的气压值时的起晕状态，可以通过紫外成像仪中观察的光子数来进行判断，当光子数保持为n即可，这样可以保证金具电晕放电的声功率参数基本固定，然后测量此时金具电晕产生噪声的在距离r处的声压级l
s1
；
[0095]
在步骤105-3，重复步骤105-2分别完成海拔2000m，3000m，4000m和5000m下的声压级测量，从而获得不同海拔条件下距离声源r处的声压级l
si
，i＝2,3,4,5；
[0096]
在步骤105-4，重复步骤105-3获得噪声数据，通过公式(4)可以计算出电晕噪声在不同海拔下的衰减系数mi，i＝0,1,2,3,4,5；
[0097]
mi＝(l
s(i 1)-l
si
)/r
[0098]
本发明提出了一种基于高压气压罐的金具电晕噪声声源参数及衰减特性的测试方法，解决了金具电晕噪声海拔修正无法测量的问题，同时通过对金具电晕噪声的声功率参数和衰减特性的海拔修正，可以大大提高高海拔地区变电站噪声预测的精度，为高海拔地区变电站的降噪提供技术手段，具有较好的经济和环境效益。
[0099]
图2为根据本发明优选实施方式的一种不同气压条件下的电晕噪声测量系统结构图。
[0100]
如图2所示，本发明提供一种基于高压气压罐的电晕噪声测试系统。该系统包括高压电源装置，气压罐，气压条件装置，紫外成像仪，噪声测试系统等设备组成，整个系统构成如图2所示。高压试验电源通过穿墙套管与气压罐相连接，给金具表面供电使其产生电晕放电，紫外成像仪则通过气压罐上的观察窗观测电晕起晕情况；气压调节装置可以改变气压罐中的气压大小。噪声测试系统则包括传感器、数据采集器和便携式电脑，用来测试金具产生的电晕噪声。
[0101]
如图2所示，本发明提供一种不同气压条件下的电晕噪声测量系统，系统包括：高压试验电源、套管、高压气压罐、标准金具、声传感器、观察窗、紫外成像仪、数据采集器以及分析单元；
[0102]
紫外成像仪通过观察窗观测标准金具电晕放电；
[0103]
高压试验电源通过套管与高压气压罐相连接，对标准金具进行放电；
[0104]
对标准金具施加电压进行电晕试验，使得标准金具产生稳定电晕放电；
[0105]
紫外成像仪观察到标准金具产生稳定电晕放电后，保持标准金具上施加电压不变，将标准金具所处高压气压罐的密闭环境调整为多个气压值，通过数据采集器采集声传感器测量的每个气压值下标准金具在测量点产生电晕噪声的声压级；多个气压值中包括标准大气压值；
[0106]
优选地，多个气压值还包括：海拔1000m时对应的气压值、海拔2000m时对应的气压值、海拔3000m时对应的气压值、海拔4000m时对应的气压值、海拔5000m时对应的气压值。
[0107]
分析单元，用于基于多个气压值对应的标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算每个气压值对应的标准金具的电晕噪声的声功率级参数；基于声功率级参数，确定每个气压值对应的声功率修正系数，基于声功率修正系数计算不同气压值的声功率参数。
[0108]
优选地，基于多个气压值对应的标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算每个气压值对应的标准金具的电晕噪声的声功率级参数，包括：
[0109]
当电晕噪声的频率不超过2khz时，电晕噪声的声功率级参数为：
[0110][0111]
当电晕噪声的频率不低于2khz时，电晕噪声的声功率级参数为：
[0112][0113]
其中，为标准金具所处密闭环境的平均声压级，αs为标准金具所处密闭环境内总吸收量，m为空气吸收衰减系数，v为标准金具所处密闭环境的体积。
[0114]
优选地，基于声功率级参数，确定每个气压值对应的声功率修正系数，包括：
[0115]
声功率修正系数为：
[0116]
pi＝(l
w(i 1)-l
wi
)。
[0117][0118]
优选地，在对标准金具施加电压进行电晕试验，使得标准金具产生稳定电晕放电后，系统还用于：
[0119]
在标准金具产生稳定电晕放电后，测量在标准大气压值下的标准金具在测量点产生电晕放电光子数n；
[0120]
调节标准金具上施加的电压，保持标准金具产生电晕放电光子数n，将标准金具所处密闭环境调整为多个气压值，并测量每个气压值下标准金具在测量点产生电晕噪声的声压级；多个气压值中包括标准大气压值；
[0121]
基于多个气压值对应的标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算电晕噪声在每个气压值的衰减系数。
[0122]
优选地，在对标准金具施加电压进行电晕试验，使得标准金具产生稳定电晕放电后，系统还用于：
[0123]
在标准金具产生稳定电晕放电后，测量在标准大气压值下的标准金具在测量点产生电晕放电光子数n；
[0124]
调节标准金具上施加的电压，保持标准金具产生电晕放电光子数n，将标准金具所处密闭环境调整为多个气压值，并测量每个气压值下标准金具在测量点产生电晕噪声的声
压级；多个气压值中包括标准大气压值；
[0125]
基于多个气压值对应的标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算电晕噪声在每个气压值的衰减系数。
[0126]
优选地，基于多个气压值对应的标准金具在测量点产生电晕噪声的多个声压级，计算电晕噪声在每个气压值的衰减系数，包括：
[0127]
mi＝(l
s(i 1)-l
si
)/r
[0128]
其中，l
s(i 1)
为第i 1个气压值对应的声压级，l
si
为第i个气压值对应的声压级。
[0129]
本发明实话方式提供的一种基于高压气压罐的电晕噪声测试系统与本发明另一实话方式提供一种基于高压气压罐的电晕噪声测试方法相对应，在此不再进行赘述。
[0130]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
[0131]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0132]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0133]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0134]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0135]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
[0136]
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
[0137]
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解
释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。