变电站内噪声研究及控制系统设计

研究配电变电站内噪声的特点,发现变电站噪声能量较大的频率分量主要为500 Hz以下的100 Hz整倍数,且这些特征频率信号在一段时间内比较稳定,不会发生突变。基于FXLMS自适应有源噪声控制算法,构建和变电站主要噪声分量相关的参考信号,设计以TMS320F28335为核心处理器的变电站有源噪声控制系统,重点是自适应控制算法中相关参考信号的选择以及噪声有源控制系统的设计。在Matlab中对噪声控制算法进行仿真验证,仿真结果表明,该算法能够有效地降低在噪声中能量较大的低频信号,使降噪达到满意的效果。     

一种基于窄带有源降噪的改进变步长变压器有源降噪算法

为了提高变压器有源降噪算法收敛的速度,保证算法稳态降噪量,本文针对变压器噪声特性,提出一种改进的基于窄带有源降噪的变压器有源降噪算法。该算法以经典的并行参考输入的窄带有源降噪技术为基础,结合波形合成的方法,由系统内部合成参考信号,无需采用参考送话器。并且引入了对残余误差信号中各频率信号的估计,使用了基于sigmoid函数的变步长策略,使算法在保持低稳态误差的同时提高变压器有源降噪算法收敛的速度。本文搭建了基于DSP的实验平台,用实地采集的变压器噪声信号进行了模拟变压器噪声环境下的降噪实验,在误差送话器处取得6.4dB的总体降噪效果。     

基于广义 FIR 滤波器的电力设备有源噪声控制

针对电力系统设备噪声问题,探讨有源噪声控制的设计方法,提出基于广义有限脉冲响应(finite impulse response,FIR)滤波器优化的有源噪声前馈控制算法,同时给出了信号检测传感器的布放方案,并通过误差传感器评价噪声控制的效果.采集了2组电力设备的噪声作为初级声源,并进行有源降噪的仿真,仿真结果显示,频率为50、100和200 Hz 的低频噪声成分被降低了12~18 dB,可见,利用有源噪声控制技术实现电力系统设备低频噪声的控制是一种有效的途径     

用于变电站噪声有源控制的一种算法研究

随着城市中心变电站数量增多以及人们对居住环境要求的提升,噪声扰民以及居民投诉越来越多。首先研究变电站内变压器噪声的特点,发现变电站噪声能量较大的频率分量主要为500Hz以下的低频噪声,且为100Hz整倍数的频率,这些特征频率信号在一段时间内比较稳定,不会发生突变。针对传统变电站噪声无源控制方法的不足,本文结合自适应有源噪声控制技术,提出了一种改进的变步长LMS自适应滤波算法。通过仿真验证了改进算法的性能,并对实测数据进行处理,结果表明算法可以使变电站降噪达到满意的效果。本文重点是变电站噪声和改进变步长LMS自适应滤波算法研究。     

基于LMS自适应滤波算法的电力变压器有源降噪系统

为了有效抑制电力变压器产生的高分贝低频噪声,针对变压器有源降噪系统开展了相关研究。结合实验条件,在分析变压器噪声时域及频域特点的基础上,合理选择了有源降噪系统类型。通过仿真和理论分析了收敛系数、滤波阶数以及系统采样频率对有源降噪系统采用的LMS自适应滤波算法收敛性、稳定性以及降噪效果的影响。搭建了变压器噪声在线监测及有源降噪软件控制平台,并针对变压器噪声特点合理选择了硬件系统设备。结果表明,在变压器噪声有源降噪实验中,噪声低频区域降噪效果显著,在误差传声器处取得了5~10 d B的降噪效果,平均声能量密度下降了68.38%~90%,验证了LMS算法的有效降噪性,以及所构建的有源降噪系统对变压器噪声在线监测与抑制的可靠性。     

基于自适应逆控制的变压器有源降噪系统

由于变压器有源降噪系统的次级通道(包括次级声源、误差传感器和声传播通道等)存在噪声和扰动,造成系统实际的降噪效果难以达到预期目标。采用自适应逆控制理论对电力变压器有源降噪系统进行了设计,针对次级通道的噪声和扰动问题,在降噪系统中加入了扰动消除器,使得次级通道噪声、扰动和次级通道动态响应可以分开控制,提高了降噪系统的降噪效果。仿真结果表明,该系统降噪效果明显。     

变电站噪声智能预测及其主动控制

针对变电站噪声有源控制技术中存在的算法性能较差和易受周边环境影响的问题,本文利用人工神经网络、小波技术及遗传算法对该技术进行改进。首先结合小波技术和人工神经网络来预测噪声控制系统的参考输入信号,然后根据小波去噪原理滤除进入误差传感器的混合噪声中由周边环境引起的高频干扰噪声,并将剩余噪声反馈至系统控制器中,最后利用遗传算法优化控制器中小波神经网络的参数,实现变电站噪声的最佳控制。对变电站内变压器振动和噪声数据进行仿真,结果表明改进后的方法有效地提高了系统的噪声跟踪速度、降噪量及稳定性,可以使变电站降噪达到满意的效果。     

双通道有源降噪次级声源优化布放的研究

由于电力变压器的磁致伸缩现象向外辐射高分贝噪声,严重影响站内工作人员及附近居民工作与生活。文中以电力变压器有源降噪为目标,通过测量与分析变压器噪声成分,建立3个偶极声源条件下的有源降噪模型,给出模型中次级声源的最优角度;采用自适应滤波算法,对电力变压器噪声进行有源降噪可行性仿真分析;搭建基于LMS算法的DSP双通道有源降噪系统,并与单通道降噪系统进行实验对比,实验结果表明,当两次级声源θ位于模型中180°角时,降噪效果优于单通道有源降噪系统,可达到10~14 dB的降噪效果。     

FVBLMS算法在变压器有源噪声控制中的应用

为研究有源噪声控制(ANC)技术应用于变电站噪声治理的问题,设计并搭建了一种基于快速频域变块长最小均方误差算法(FVBLMS)的有源噪声控制系统装置。提出的FVBLMS算法在BLMS算法基础上提高了计算效率,增强了在线性能,通过性能分析及仿真验证该算法的计算时间比BLMS算法缩短了0.058 s。在FVBLMS算法基础上,设计并搭建了一套具有能够抵抗变电站强磁环境干扰的有源噪声控制系统装置,利用该装置在真实变电站中进行降噪实验。实验结果表明,该噪声控制系统在局部降噪区域内取得平均5.8 dB的总降噪量,为ANC系统在变电站噪声治理中的实际应用提供依据和参考。     

基于多频陷波滤波和信号功率变参数的变结构FXLMS自适应变压器有源降噪算法

为了改善变压器有源降噪系统的性能,提出了基于多频陷波滤波和信号功率变参数的变结构滤波-X最小均方(filter-X least mean square,FXLMS)自适应有源降噪算法。该算法以变结构FXLMS算法为核心,针对变压器噪声的特点,采用多频陷波滤波技术实现了系统无参考传声器的设计,降低硬件成本并节约占地面积。采用随机噪声法对系统次级通道进行在线建模,并提出了"实时建模,延时更新"的策略,以及基于信号功率的变建模收敛系数和变随机噪声幅值相结合的方法,以降低引入的随机噪声幅值,并保证建模的准确性。同时,基于信号功率实现了对降噪收敛系数的自适应调节。仿真和理论分析表明,该算法可加快系统的收敛速度,提高系统的稳定性和降噪量。设计的软件平台与硬件设备相结合的变压器有源降噪系统,在额定运行的50MVA变压器降噪实验中,实现了误差传声器处10~18d B的降噪效果,平均声能量密度降低90.01%~98.41%,验证了算法对实际电力变压器噪声的降噪有效性。     

基于遗传小波神经网络的变电站内变压器噪声自适应抑制

为减少变电站噪声污染,针对变压器噪声控制问题,提出一种基于遗传小波神经网络的变电站内变压器噪声自适应抑制方法。首先,将变压器噪声进行小波神经网络建模,比较变压器实际噪声信号和模型输出噪声信号的大小。其次,根据残余噪声信号幅值绝对值,自适应选择遗传算法或者梯度下降算法作为小波神经网络中参数迭代的优化方法。最后,利用一种降噪综合性能评价策略,确定模型隐含层最优结构。通过3种不同模型的仿真,结果表明遗传小波神经网络模型对变压器附近的噪声信号有较好的抑制效果。     

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。     

基于有限元法的变压器电磁振动噪声分析

变压器噪声是变电站主要噪声来源之一,研究变压器噪声对合理评估变电站噪声水平及对变压器降噪分析具有重要意义。从变压器噪声产生机理入手,分析变压器铁心和绕组的电磁振动噪声,建立了其电磁-结构-声场有限元模型。通过瞬态电磁场分析,并基于虚位移法得到铁心和绕组所受电磁力的时域波形,采用FFT变换对结果进行后处理获取电磁力的主要谐波分量大小,将其作为结构谐响应分析的激励源,通过频域内的振动分析得到铁心和绕组表面各节点的振动位移,并将其作为变压器声场分析的边界条件,进一步求解变压器声场模型,分析得到变压器周围空间场点在噪声集中频率100 Hz和200 Hz上的声压级,并与实测值进行对比分析,验证了该模型的可行性,可为变压器噪声预测提供理论依据和计算方法。     

基于冗余卷积编解码器的变压器噪声抑制

变压器运行过程中产生的声信号是评估变压器运行状态以及变电站噪声水平的重要依据。提出一种基于冗余卷积编解码器网络（redundantconvolutionalencoderdecoder,RCED）的变压器噪声抑制方法，利用短时傅立叶变换得到干净声信号和含噪声信号的时频特征，构建了变压器声信号降噪模型。通过对某换流站换流变压器的噪声信号进行测试验证，结果表明：所提模型具有较好的降噪效果，所提方法对于变压器声纹振动在线监测系统以及变电站噪声的准确检测具有参考意义。     

孤网变频系统电量频率跟踪方法

针对孤网变频系统中电量频率跟踪及计算的要求,提出一种孤网变频系统中电量频率跟踪方法。该方法基于傅里叶变换,提取电流电压信号中的电量待测信号的基波分量,通过过零点检测方法确定电量待测信号的基波分量的过零点,并记录每个过零点间的采样点数,利用频率计算公式得到待测信号的频率。结果表明,该方法具有较高的鲁棒性,跟踪频率范围较宽,在假设频率为50Hz时,信号频率在20~100Hz均能正常跟踪,同时算法实现简单,测量精度达到要求,且具有较高的抗噪声干扰能力。     

电力变压器噪声分析及控制技术研究综述

针对电力变压器运行产生的噪声问题,从变压器噪声的产生机理和传播途径入手,阐述了变压器噪声控制的重要性,总结了变压器噪声水平的测定方法,介绍了降低变压器噪声的控制策略。在变压器制造工艺方面,建议使用优质硅钢片作为铁心材料,并在设计、制造和安装变压器过程中采取有效降噪措施。在噪声传播途径方面,可采用安装减振底座、消声器、隔音板和隔离间等被动降噪措施,以及以有源降噪技术为主的主动降噪措施。对于换流变压器,可利用滤波技术从源头抑制噪声。     

特高压交流变电站可听噪声分离方法

特高压交流变电站内主要设备产生的噪声相互混叠,增加了变电站噪声测试难度。因而提出了一种特高压交流变电站可听噪声分离方法,将变电站噪声分为变压器与电抗器本体噪声、冷却装置噪声以及电晕噪声。并利用小波包分析方法结合谱减法语音增强技术滤除环境噪声,分别设计通带与阻带梳状滤波器提取本体噪声信号以及包含变压器冷却装置与电晕噪声的混合声信号,然后根据电晕噪声的短时脉冲特性以及变压器冷却装置噪声的平稳性,利用谱减法语音增强技术分离出电晕噪声及变压器冷却装置噪声。研究结果表明:本体噪声、冷却装置噪声以及电晕噪声存在混叠现象;所分离出的本体噪声主要集中在100 Hz、200 Hz以及300 Hz三个窄带频率上;分离后的冷却装置噪声较为平稳,主要位于2 k Hz频率范围内;分离后的电晕噪声为宽频带噪声,具有短时脉冲性,分离前后脉冲信号的发生时间及幅值一致。对所分离噪声信号的时频特性分析结果证明了该方法的有效性。     

交流变电站主要设备噪声特性分析

本文对交流变电站内不同电压等级变压器、电抗器、变电架构以及冷却风机噪声特性进行现场测量,分析各主要噪声源设备时域波形、声压级以及频谱分布特性。结果表明:不同电压等级变压器噪声基本位于600 Hz范围内,高压电抗器噪声以100 Hz频率成分为主,电晕噪声具有短时脉冲性的特点且6 kHz范围内噪声能量较高,风机噪声频带较宽,其频谱中转动频率分量幅值最高。所得出的结论对于变电站噪声预测与控制具有参考意义。     

基于自适应算法的电抗器有源降噪实验研究

电抗器噪声能量主要集中在1/3倍频程100 Hz,具有明显的音调特性。基于此,提出采用基于谐频控制算法的窄带有源噪声控制系统对电抗器对外辐射噪声进行控制,并在实验室内完成了仿真验证。实验结果表明,此方法可实现较好的降噪效果,单次级源100 Hz时可实现12.6 dB降噪量,200 Hz时可实现3.8 dB降噪量;四次级源100 Hz时可以实现22.6 dB的降噪量,200 Hz时可以实现19.3 dB的降噪量。降噪效果的优劣不仅与次级源个数有关,次级源布置方式亦可对降噪效果产生重要影响。     

线谱噪声有源控制算法比较

线谱噪声通常是由一些带旋转部件的设备来回往复运动产生的。这些噪声具有明显的周期性或者近似周期性。介绍了传统的窄带前馈有源控制算法和频率合成法。传统的有源控制方法通过直接拾取参考信号直接来进行有源噪声控制,频率合成法针对某些特定频率或者参考信号无法获取时,通过系统自身产生参考信号来完成有源噪声控制。对这两种方法进行了仿真与比较,分析结果表明,频率合成法可以更有效地对线谱噪声进行控制,且多个频率之间互不干扰。