超高压变电站噪声特性分析与预测模型研究

为准确计算高电压等级变电站噪声分布情况及对周围环境的影响,在分析变电站噪声特点的基础上对变电站主噪声源设备变压器和电抗器的声学模型进行了研究。分析表明,冷却风扇的运行和结构的不对称使得变压器和电抗器不同位置辐射噪声分布相差较大。为此,文中基于声强法提出了一种分部等效建模计算方法,将变压器和电抗器每个面进行分块并分别建立声源模型,通过研究面声源与点声源等效算法建立了变压器和电抗器多点声源模型并结合点噪声衰减理论及环境特点建立了变电站噪声衰减预测模型。仿真结果与实测数据对比显示该模型和算法能准确预测变电站内任意点处噪声大小,相比面声源模型有更高的精度。     

特高压变压器噪声源模型及仿真分析

准确评估特高压变电站内噪声水平需要合适的变压器声学模型。为此,在将变压器看作面声源的基础上,通过点声源与面声源的等效代替,最终将变压器等效为多个点声源,建立了相应的模型。该模型基于等效源法的思想,采用声功率级表示各等效点声源源强,等效过程方便简单,只需测量变压器附近少量场点的声压级,避免了近场声全息技术中的复杂计算。仿真计算结果显示:将面声源等效为多个点声源后的重建声场曲线与原平面声源产生的声场曲线基本一致。另外对1 000 kV变电站的仿真计算与实测数据的对比分析表明:结合提出的声学模型与点声源户外传播衰减,能较准确地预测变电站内任意点处噪声值,误差不超过1.5 dB。     

变压器远场噪声预测模型应用研究

变压器为变电站内最主要的噪声源之一,变压器远场噪声预测对于新建变电站的噪声控制和在运超标变电站的噪声治理都具有重要意义。根据近场噪声值建立远场噪声的四点源预测模型以及五点源预测模型,再根据水平距离采用不同的预测模型计算出变压器的远场噪声值。该预测方法充分考虑不同预测距离处的噪声衰减影响,无需复杂的参数检测及计算过程,可实现快速、有效的远场噪声预测。该方法简单、速度快且预测结果准确,在降噪工程应用中,可单独预测变压器噪声影响,也可综合声屏障计算公式预测采取降噪措施后变压器噪声的影响。     

基于全相FFT的电力变压器噪声衰减模型

分析变压器噪声信号的频域特性和衰减模型,有利于变电站有源噪声控制技术的研究。对某变压器噪声信号进行全相FFT频谱分析,得到其频域特性曲线。由频谱图可以看出,该变压器噪声以100 Hz为基频,并在基频处噪声声压级达到峰值。首先利用全相FFT谱分析法处理各参考点噪声信号,得到倍频带声压级。再结合变电站各参数,建立声衰减模型,即可计算预测点声衰减量并合成其A声级,进而绘制出变电站噪声A声级及100 Hz声压级分布图。结合全相FFT的噪声衰减模型可以准确地计算出变电站的噪声分布,直观地评价变压器噪声对周边环境的影响。     

改进的相分量法求解电力系统复杂故障新算法

针对基于对称分量法的传统故障分析方法求解复杂故障尤其是参数不对称电力系统复杂故障时,序网连接复杂、难以求解的问题,提出了一种基于多端口理论与优化的相分量系统网络模型求解具有不对称参数的电力系统复杂故障的新算法。该方法利用矩阵的对角化变换对传统相分量法进行优化,以减小计算量,并与多端口理论相结合,推导出一种既适用于各种类型简单故障,又适用于多重复故障计算的计算机通用数学模型。模型简单实用,通用性强。对比编程计算结果与EMTPE仿真结果,证明该算法准确有效。     

模拟电荷法在变电站空间电场计算中的应用

应用模拟电荷法,预测和计算了220kV变电站的母线、设备连线、架空线路产生的三维电场的大小.应用本文给出的计算方法对实际变电站模型进行仿真计算,并与实测数据进行比较,证实了该算法的有效性.最后讨论了架空线不同相序排列时产生的电场大小,证实了该算法的实用性.     

基于改进声学有限元法的主变压器室噪声场计算

传统声学有限元法(finite element method,FEM)难以准确表征温升效应引起的主变室大空间空气介质参数变化,导致温度场-声场耦合作用下变电站主变压器室噪声场计算误差过大。在声学FEM算法基础上,引入计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD),提取大空间主变室的复杂空间介质参量,并对波动积分方程进行改进,提出一种基于改进声学FEM的主变室内噪声场求解算法。首先,建立温度场影响下的主变室流变模型,采用CFD表征主变室大空间温度场离散空间介质参量;然后,基于流-声网格映射理论,将温度场离散空间介质参量与声音网格进行映射,建立修正大空间空气介质参数后的声学FEM积分方程;最后,基于常规Gauss数值积分法和引入Kirchhoff-Helmholtz方程,对修正声学FEM积分方程进行联合求解。该算法在西安110 kV昌明变电站1号主变室噪声场的求解分析中得到了成功应用,与实测值误差为2.168%。     

一种基于Blind Kriging模型和差分进化的电磁结构优化算法

各类电磁结构日趋复杂,设计自由度不断提升.传统优化算法需要对大量的参数组合进行全波仿真试探,设计效率普遍较低。针对这一问题,提出BK(blind Kriging)模型和差分进化相结合的电磁结构优化算法.相比普通Kriging模型,BK模型通过贝叶斯参数选择算法将影响性能的主要因子加入回归模型,提高对响应的预测精度;依据BK模型的预测结果从每代差分进化种群中选择最优个体执行电磁仿真。由于优化过程中大量的电磁计算转移到快速的BK模型,优化效率得到显著提升。通过一个圆波导多螺钉极化转换器的优化设计,表明该方法的求解质量和收敛速度优于现有算法。     

计及线路路径优化的空间电网规划

针对传统电网规划方法难于有效计及复杂路径及环境成本的问题,基于栅格化三维地图,以设备投资成本和运行费用综合最小为目标函数,考虑传统电网规划约束和线路路径优化约束,建立了考虑路径优化和变电站选址的空间电网规划模型。该模型是一个复杂的混合整数非线性规划模型,将其分解为考虑变电站选址的电网规划上层问题和线路路径优化下层问题,并提出适合求解该模型的遗传算法和动态规划法相结合的混合优化算法,该混合优化算法在采用遗传算法解决网架结构优化和变电站选址优化的同时,将动态规划法嵌入到遗传算法中,求解线路路径优化问题,为了提高计算效率,在遗传算法中引入了记忆体结构,IEEE Graver-6节点算例,IEEE 118节点算例和一个实际电网算例的结果验证了模型和算法的有效性。     

500kV变电站噪声源强迭算与预测方法优化

为提高变电站噪声预测准确率,需要建立变电站噪声预测的源强数据库,同时优化变电站噪声预测方法。依托四川电网具有代表性的5个500kV变电站内外噪声实测数据,采用噪声源强迭算方法,获得了主变压器、高压电抗器、低压电抗器、电容器、金具的噪声源强大小与频谱特性,同时对主要声源采用简化垂直面源设置、地形分区贴合辅助控制面技术等手段优化变电站噪声预测方法。通过Cadna/A建模预测,变电站内外不同区域噪声预测结果和监测结果总体吻合,该预测方法能较准确地反映变电站投运后的噪声情况。     

基于深度强化学习的户内变电站通风降噪优化设计

针对户内变电站运行发热导致温度过高引发安全风险，以及采取相关散热措施可能导致噪声扰民的问题，提出一种基于有限元仿真和深度强化学习的户内变电站进风口设计参数优化方法。以此对户内变电站通风系统进风口位置大小进行优化设计，使其获得最优通风降噪效果。首先，通过有限元分析法对其温度场、流体场和声场进行仿真建模；然后，基于大量仿真数据，采用卷积神经网络建立温度和噪声的预测模型；最后，考虑噪声约束，利用基于最大熵强化学习框架的SAC算法，以变电站室内温度最低为目标对进风口设计参数进行优化求解。研究结果表明，经过优化后的进风口设计方案能够有效降低变电站室内温度，同时使噪声满足国家规范要求。     

基于B2B-MMC的柔性互联变电站优化调度方法

针对传统变电站内主变之间采用单母线分段开关难以准确调控潮流问题,提出一种基于背靠背模块化多电平换流器（B2B-MMC）的柔性互联变电站优化调度方法。首先,提出含柔性互联变电站的配电网架构,实现潮流的连续性控制及多区域间互相协调;然后,设计柔性互联变电站架构下的一种潮流优化调度方法,采用遗传算法对换流器进行赋值,利用改进交替迭代法进行潮流计算,实现配电网潮流的主动调控;最后,通过仿真模型验证了本文所提控制方法的有效性和合理性。     

基于IRS辅助的北斗+5G融合定位

在变电站、发电厂等电力场景中,保障输配电线路及其设备安全尤为重要。为方便调度指挥更好地应对电力突发事件,需要知道终端的精准位置信息,从而获取对巡检周边电力设施或设备状态的实时数据。基于此,提出一种基于智能反射表面(intelligent reflecting surface, IRS)辅助的北斗+5G融合定位算法。在通过北斗定位进行位置监测的基础上,采用由IRS辅助的5G网络进行信息传输以降低时延,同时在加强直射径信号功率的基础上解决了基站数目不足、非直射径引起的信号衰减等问题。在捕获北斗卫星阶段,提出利用改进的鸡群优化(chicken swarm optimization, CSO)算法快速准确搜索整周模糊度,从而获得准确的差分信号;在利用基站和IRS传输差分信息时,提出了一种改进的基于凸优化的精准位置估计算法。仿真结果证明了所提方法能够实现对目标的精准定位。     

一种自适应运动目标检测算法研究

提出了一种新的自适应目标检测算法,实现了快速对目标区域进行匹配更新,能够自适应精确检测出运动目标。通过改进的混合差分模型确定运动目标最大分布可能区域并融合混合高斯模型对此区域进行背景重建,再运用背景差分得到精确前景目标。实验仿真结果表明能够在复杂场景下克服环境噪声与背景扰动,降低了复杂度和计算开销,具有很好的鲁棒性。     

特高压串联电容器补偿装置噪声的Sysnoise仿真

文章提出了使用Sysnoise对电容器装置噪声仿真计算的思路和实施方法,对特高压串联补偿电容器装置进行了仿真计算和声场分析。首先论述了使用Sysnoise计算电容器装置噪声的理论依据,给出了仿真计算的步骤。然后介绍了测量外壳振动速度的实验系统,用于确定振动速度的边界条件。将该方法应用于特高压串联补偿电容器装置计算中,获得了装置噪声声场分布的结果。分析得出特高压串补电容器声场有随距离衰减和干涉的特征,声场噪声水平较低。     

Probabilistic Methodologies for Determining the Optimal Number of Substation Spare Transformers

This paper presents new probabilistic methodologies for computing the optimal number of transformer spares for power distribution substations. The basic idea consists of three steps: 1) the reliability evaluation of a given system of transformers with inventory of spares; 2) the calculation of investment and operational costs of the system for different alternatives of inventory composition; and 3) the identification of the number of spares that minimizes the total cost. Two new models are proposed for the reliability evaluation step. In the first one, the system operational states are represented by a Markov process. The second one uses a chronological Monte Carlo simulation model to assess the reliability performance of a system with inventory of spares. Both models are able to provide indices such as probability, frequency, and duration of failures, as well as estimates of energy not supplied and the corresponding costs. The proposed methodologies are applied to a 72-kV distribution transformer system, and the obtained results are compared to those from a widely used model based on a Poisson distribution.      

基于遗传算法的有源消声系统设计

建立了基于遗传算法的自适应有源消声模型,介绍有源消声系统原理,自适应控制系统的关键在于其控制算法,用算法来调整滤波器的系数.在消声系统里必须考虑的因素主要有误差、声音的延迟、声音的衰减、在公式中适当的加入相位变化等.该系统结合神经网络算法,遗传算法和BP算法结合并改进提高了精度和准确性,可以用来优化神经网络的结构及其权值.实验分别从单音和复音情况进行,实验结果证明了基于神经网络算法的自适应有源消声系统有良好的消声效果,该系统稳定性较强.     

基于多场耦合的断条状态下感应电机电磁振动噪声规律研究

对于电机的电磁振动噪声问题,仅通过电磁计算激励源特性分析较难预测电机实际的振动噪声情况。本文基于电磁场、结构场及声场的多场耦合分析方法,以YE2-90L-4感应电机为例,结合电机结构与实际安装方式,对断条状态下的电机电磁激振力、结构振动响应以及电机周围声场声压分布进行多场联合仿真,从而计算出断条故障对于电机振动噪声的影响。最后通过进行故障试验,发现断条故障所导致的电机电磁振动噪声规律与仿真结果较吻合,该方法在电机设计初期便能对实际运行的振动噪音进行准确评估。     

三维边界元法计算变电站空间工频电场环境*

在特高压交流变电站设计过程中,确定变电站空间电场尤其是设备附近电场的分布是相当重要的。针对变电站附近设备电场分布的复杂性,提出了三维边界元法对荆门1 000 k V变电站设备附近电场进行模拟研究,推导了三维空间合成电场极值的计算公式,并通过ANSYS仿真软件建立相应的仿真模型,对此方法进行验证,其理论计算结果与仿真结果基本一致,证明了该算法的正确性和有效性。