CN104655788A - 电力电容器噪声分析方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种电力电容器噪声分析方法和装置。所述方法包括步骤：A、确定电力电容器基本参数；B、确定谐波电压与电力电容器噪声间的关系；C、确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度；D、确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度。通过采用本发明的电力电容器噪声分析方法和装置，能够方便地解决目前谐波大小对电容器噪声影响程度难以确定的问题，提高电能质量分析精度，并能够用于电力电容器噪声抑制。

Description

电力电容器噪声分析方法和装置

技术领域

本发明涉及电力系统设备领域，特别涉及到电力系统中关于电能质量分析的技术。

背景技术

电力电容器是电力系统中的重要设备，在各个行业被广泛使用。由于近年来各种非线性用电设备的激增，导致的电网谐波侵入电容器，使得电容器的噪声问题越来越突出。随着环保法规的日益严格，电容器的噪声越来越受到人们关注，它不仅影响工作人员的工作环境，也影响周围居民的生活质量。因此，对电力电容器噪声影响程度进行分析，进而采取有效措施予以防范或治理具有重要意义。

1988年，G.McDuff分析了电容器中部分电能的损耗是由于产生声波而导致的，但此时还没有关于电容器噪声的实际例证的报道。在1994年M.D.Cox和H.N.Guan发表的论文中，电容器噪声首次得到证实和确认，他们受美国西南电力公司委托，对其中一个变电站中出现噪声的电容器进行为期两年的分析，确认电容器噪声和电流电压的畸变有关。此后也有人在电容器制造过程中为提高产品的合格率，从改进生产工艺着手对电容器噪声进行抑制。

现有技术中有关电容器噪声方面的技术，基本都是采用试验方式。对电容器噪声的计算有声强法、基于振动信号的计算方法、基于相干分析法的估算法等，这些方法在一定程度上解决了电容器噪声问题，但是不具备通用性，即当所选试验设备或设置的试验条件不同时，可能导致在不同情况下，试验结果存在较大的差异，并且试验过程中不可避免会产生误差，这些误差也会增大试验结果的不准确度。同时，试验过程中，可能会引起设备损坏，造成不必要的损失。为此，通过解析分析推导直接分析谐波对电容器噪声的影响程度是十分必要的。

另一方面，人耳对声音强弱的感觉，不仅同声压有关，而且同频率有关。例如，人耳听声压级为67分贝、频率为100赫的声音，同听60分贝、1000赫的声音主观感觉是一样响。因此，在噪声的主观评价中，有必要确定声音的客观量度同人的主观感觉之间的关系。在这种情况下，人们建立了响度和响度级的理论，并用实验的方法测出感觉一样响的声音的声压级和频率的关系，绘成一组曲线(称为等响曲线)，曲线通过1000赫的声压级的“分贝”数，称为这条曲线响度级的“方”数。在20世纪30年代，人们为了用仪器直接测出反映人对噪声的响度感觉，便从等响曲线中选取了40方、70方、100方这三条曲线,按这三条曲线的反曲线设计了由电阻、电容等电子器件组成的计权网络,设置在声压级计上,使声压级计分别具有A、B、C计权特性。用声压级计的A、B、C计权网络分别测出的声压级即为A声压级、B声压级、C声压级。人们总结具有A、B、C计权特性的声压级计近40年的实际使用经验，发现A声压级能较好地反映人对噪声的主观感觉，因而在噪声测量中，A声压级被用作噪声评价的主要指标。

现有技术中缺乏对于电力电容器的噪声进行系统分析的方法和装置，利用实验的方法准确度低、费用高，难以针对电力系统中经常出现的谐波对于电力电容器的噪声所造成的影响作出有效的分析。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种谐波对电力电容器噪声的影响程度分析方法，包括谐波电压幅值与频率、谐波电流幅值与频率四个因素对电容器噪声，特别是对于电力电容器噪声A声压级的影响程度分析方法。运用本发明中谐波对电容器噪声的影响程度分析方法，能够方便的解决目前谐波大小对电容器噪声A声压级影响程度难以确定的问题，为电容器降噪提供参考依据。

为了实现此目的，本发明采取的技术方案为如下。

一种电力电容器噪声分析方法，所述方法包括步骤：

A、确定电力电容器基本参数；

B、确定谐波电压与电力电容器噪声间的关系；

C、确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度；

D、确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度。

其中所述电力电容器基本参数包括噪声辐射表面积、辐射比、空气阻抗、测点距声源的距离。

另外，步骤B、C和D中，分别为确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系、确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度和确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度。

步骤B中，确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系包括：

对电力电容器两端施加电压u＝U_hsin(2πft)，其中，

U_h为第h次谐波电压的幅值，

f为电源频率，

确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级L_P间的关系为：

L_P＝20lgu²-20lgf+n，

其中n为常数，取值为：

$n=10\lg \frac{k^2}{m^2{a}_0^2}+10\lg \frac{S}{S_0}+10\lg \frac{\mathrm{\σ}}{{\mathrm{\σ}}_0}+10\lg \frac{\mathrm{\ρc}}{{\left(\mathrm{\ρc}\right)}_0}-20\lg 2-10\lg \left(2\mathrm{\π}{r}^2\right)+10,$

其中F＝ku²，F＝m*a，

F为静电力，ε为介电常数，A为极板面积，d电极间距离，

a为振动加速度有效值，

a₀为基准加速度，

S₀为基准面积，S为辐射表面积，

σ₀为基准辐射比，σ为电力电容器辐射比，

(ρc)₀为基准空气阻抗，ρc为空气阻抗，

f为电源频率，

r为测点距声源的距离。

步骤C中确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度包括：

C1、针对特定次谐波电压，保持谐波电压频率不变，改变谐波电压幅值的大小确定谐波电压幅值对于电力电容器噪声A声压级的影响，其中，谐波电压幅值与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝40lgU_h+n₁，

其中U_h即为h次谐波的电压幅值，

n₁为常数，取值为：n₁＝n+20lgsin²(2πft)-20lgf，

其中n为常数，取值为：

$n=10\lg \frac{k^2}{m^2{a}_0^2}+10\lg \frac{S}{S_0}+10\lg \frac{\mathrm{\σ}}{{\mathrm{\σ}}_0}+10\lg \frac{\mathrm{\ρc}}{{\left(\mathrm{\ρc}\right)}_0}-20\lg 2-10\lg \left(2\mathrm{\π}{r}^2\right)+10$

其中F＝ku²，F＝m*a，

F为静电力，ε为介电常数，A为极板面积，d电极间距离，

a为振动加速度有效值，

a₀为基准加速度，

S₀为基准面积，S为辐射表面积，

σ₀为基准辐射比，σ为电力电容器辐射比，

(ρc)₀为基准空气阻抗，ρc为空气阻抗，

f为电源频率，

r为测点距声源的距离；

C2、保持谐波电压幅值不变，确定各次谐波电压频率对于电力电容器噪声A声压级的影响，其中，谐波电压频率与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝20lg(sin(2πft))²-20logf+n₂，

其中n₂为常数，n₂＝n+40lgU_h。

步骤D中确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度包括：

D1、根据电力电容器谐波电流与谐波电压之间的关系，确定谐波电流幅值与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝40lgI_h+n₃，

其中I_h为谐波电流幅值，

n₃为常数，其取值为n₃＝n₁-40lg(2πfC)，式中C表示电容值，

D2、根据电力电容器谐波电流与谐波电压之间的关系，确定谐波电流频率与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝20lg(sin(2πft))²+20logf+n₄，

其中n₄为常数，其取值为：n₄＝n+40lg(2πCU_h)。

一种电力电容器噪声分析装置，所述装置包括基本参数确定单元、谐波电压分析单元、电压影响分析单元和电流影响分析单元，其中，

基本参数确定单元用于确定电力电容器基本参数；

谐波电压分析单元用于确定谐波电压与电力电容器噪声间的关系；

电压影响分析单元用于确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度；

电流影响分析单元用于确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度。

其中，所述谐波电压分析单元、电压影响分析单元和电流影响分析单元分别用于确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系、确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度和确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度。

其中所述谐波电压分析单元用于确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系包括：

对电力电容器两端施加电压u＝U_hsin(2πft)，其中，

U_h即为h次谐波电压的幅值，

f为电源频率，

则确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝20lgu²-20lgf+n，

其中n为常数，取值为：

$n=10\lg \frac{k^2}{m^2{a}_0^2}+10\lg \frac{S}{S_0}+10\lg \frac{\mathrm{\σ}}{{\mathrm{\σ}}_0}+10\lg \frac{\mathrm{\ρc}}{{\left(\mathrm{\ρc}\right)}_0}-20\lg 2-10\lg \left(2\mathrm{\π}{r}^2\right)+10$

其中F＝ku²，F＝m*a，

F为静电力，ε为介电常数，A为极板面积，d电极间距离，

a为振动加速度有效值，

a₀为基准加速度，

S₀为基准面积，S为辐射表面积，

σ₀为基准辐射比，σ为电力电容器辐射比，

(ρc)₀为基准空气阻抗，ρc为空气阻抗，

f为电源频率，

r为测点距声源的距离；

电压影响分析单元确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度包括：

针对特定次谐波电压，保持谐波电压频率不变，改变谐波电压幅值的大小，确定谐波电压幅值对于电力电容器噪声A声压级的影响，其中，谐波电压幅值与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝40lgU_h+n₁，

n₁为常数，取值为：n₁＝n+20lgsin²(2πft)-20lgf，

保持谐波电压幅值不变，确定各次谐波电压频率对于电力电容器噪声A声压级的影响，其中，谐波电压频率与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝20lg(sin(2πft))²-20logf+n₂，

其中n₂为常数，n₂＝n+40lgU_h；

电流影响分析单元确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度包括：

根据电力电容器谐波电流与谐波电压之间的关系，确定谐波电流幅值与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝40lgI_h+n₃，

其中I_h为谐波电流幅值，

n₃为常数，取值为n₃＝n₁-40lg(2πfC)，C表示电容值，

根据电力电容器谐波电流与谐波电压之间的关系，确定谐波电流频率与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝20lg(sin(2πft))²+20logf+n₄，

其中n₄为常数，取值为：n₄＝n+40lg(2πCU_h)。

通过采用本发明的电力电容器噪声分析方法和装置，能够方便地解决目前谐波大小对电容器噪声影响程度难以确定的问题，提高电能质量分析精度，并能够用于电容器噪声抑制。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中电力电容器噪声分析方法的流程图。

图2是本发明具体实施方式中谐波电压幅值对电力电容器噪声的影响程度曲线示意图。

图3是本发明具体实施方式中谐波电压频率对电力电容器噪声的影响程度曲线示意图。

图4是本发明具体实施方式中某时刻谐波电压频率对电力电容器噪声的影响程度曲线示意图。

图5是本发明具体实施方式中谐波电流幅值对电力电容器噪声的影响程度曲线示意图。

图6是本发明具体实施方式中谐波电流频率对电力电容器噪声的影响程度曲线示意图。

图7是本发明具体实施方式中某时刻谐波电流频率对电力电容器噪声的影响程度曲线示意图。

图8是本发明一具体实施方式中针对本发明谐波电流幅值对电力电容器噪声影响程度分析的试验结果示意图。

图9是本发明一具体实施方式中针对本发明谐波电流频率对电力电容器噪声影响程度分析的试验结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明。

以下公开详细的示范实施例。然而，此处公开的具体结构和功能细节仅仅是出于描述示范实施例的目的。

然而，应该理解，本发明不局限于公开的具体示范实施例，而是覆盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替换物。在对全部附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。

同时应该理解，如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项的任意和所有组合。另外应该理解，当部件或单元被称为“连接”或“耦接”到另一部件或单元时，它可以直接连接或耦接到其他部件或单元，或者也可以存在中间部件或单元。此外，用来描述部件或单元之间关系的其他词语应该按照相同的方式理解(例如，“之间”对“直接之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。

如图1所示，本发明实施方式中的电力电容器噪声分析方法包括以下步骤：

A、确定电力电容器基本参数；

B、确定谐波电压与电力电容器噪声间的关系；

C、确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度；

D、确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度。

通过本发明的电力电容器噪声分析方法，能够准确获取谐波的电气量对于电力电容器噪声的影响，以便于降低电力电容器的噪声。

本发明实施方式中的所有关系式的推导都是直接从各因素间的基础关系式出发，推导过程中通过设置合理的限制条件，最终得到了谐波电压幅值、频率和谐波电流幅值、频率与电容器噪声间的四个关系式。通过分析这四个关系式，便可直接得到谐波变化对电容器噪声的影响程度。

所述电力电容器的基本参数，需要根据实际情况而确定，例如在一个具体实施方式中，所述基本参数包括噪声辐射表面积、辐射比、空气阻抗、测点距声源的距离。在确定电力电容器噪声辐射表面积、辐射比、空气阻抗、测点距声源的距离时，辐射比σ在一般情况下可以取为1，且在分析谐波电压幅值、频率和谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度时，均采用相同的电容器噪声辐射表面积、辐射比、空气阻抗、测点距声源的距离，即在整个方法过程中认为这四个因素为常量。

在一个具体实施方式中，由于A声压级能较好地反映人对噪声的主观感觉，因而在本发明实施方式中，A声压级被用作电力电容器噪声评价的主要指标，即在电力电容器噪声分析方法的步骤B、C和D中，分别为确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系、确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度和确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度。

在一个具体实施方式中，本发明电力电容器噪声分析方法的步骤B中，确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系包括：

对电力电容器两端施加电压u＝U_hsin(2πft)，其中，

U_h即为第h次谐波电压的幅值，

f为电源频率，

电容器两电极间的静电力为：

F＝ku²， $k=\frac{\mathrm{\ϵA}}{2d^2},$

式中ε为介电常数，A为极板面积，d电极间距离。

加速度a与静电场力F间存在线性关系：

F＝m*a，

假设电容器各部分受力均匀，根据振动加速度计算噪声声压级的计算公式为：

$L_P=10\lg \frac{a^2}{a_0^2}+10\lg \frac{S}{S_0}+10\lg \frac{\mathrm{\σ}}{{\mathrm{\σ}}_0}+10\lg \frac{\mathrm{\ρc}}{{\left(\mathrm{\ρc}\right)}_0}-20\lg \left(2f\right)-10\lg \left(2\mathrm{\π}{r}^2\right)+10,$

可知加速度a与电容器两端电压间的关系为：

$a=\frac{k{u}^2}{m},$

则确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝20lgu²-20lgf+n，

其中n为常数，取值为：

$n=10\lg \frac{k^2}{m^2{a}_0^2}+10\lg \frac{S}{S_0}+10\lg \frac{\mathrm{\σ}}{{\mathrm{\σ}}_0}+10\lg \frac{\mathrm{\ρc}}{{\left(\mathrm{\ρc}\right)}_0}-20\lg 2-10\lg \left(2\mathrm{\π}{r}^2\right)+10$

其中F＝ku²，F＝m*a，

F为静电力，ε为介电常数，A为极板面积，d电极间距离，

a为振动加速度有效值，m/s²，

a₀为基准加速度，特别地a₀取值为10^-6m/s²，

S₀为基准面积，S为辐射表面积，特别地S₀取值为S₀＝1m²，

σ₀为基准辐射比，σ为电力电容器辐射比，特别地σ₀取值为σ₀＝1，

(ρc)₀为基准空气阻抗，ρc为空气阻抗，特别地取值为(ρc)₀＝400kg/(m²·s)，

f为电源频率，

r为测点距声源的距离。

在本发明另一实施方式中，本发明电力电容器噪声分析方法步骤C中确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度包括：

C1、针对特定次谐波电压，保持谐波电压频率不变，改变谐波电压幅值的大小确定谐波电压幅值对于电力电容器噪声A声压级的影响，其中，谐波电压幅值与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝40lgU_h+n₁，

其中U_h即为第h次谐波电压的幅值，

n₁为常数，取值为：n₁＝n+20lgsin²(2πft)-20lgf；

对于确定的n₁，由上式可以得到一条谐波电压幅值与电力电容器噪声A声压级的关系图形。例如当n₁＝-50时，根据上可得谐波电压幅值与电力电容器噪声A声压级的关系图形为图2，可用该图来定性反映谐波电压幅值对电力电容器噪声A声压级的影响程度曲线。从图2可以看出随着电压幅值的增大，A声压级也是逐渐增大的。

C2、保持谐波电压幅值不变，确定各次谐波电压频率对于电力电容器噪声A声压级的影响，其中，谐波电压频率与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝20lg(sin(2πft))²-20logf+n₂，

其中n₂为常数，n₂＝n+40lgU_h。

此时根据上式，例如当n₂＝120时可以得到谐波电压频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度曲线示意图如图3所示。在某一固定时间，即在同一时间t，当n₂取不同的值时可以得到一系列具有相同变化规律的曲线，例如当2πt＝0.0047，n₂＝100时，可得图4。谐波电压频率对电力电容器噪声的影响程度曲线变化规律可通过这图3和图4定性反映。

另外，在一个具体实施方式中，本发明电力电容器噪声分析方法步骤D中确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度包括：

D1、根据电力电容器谐波电流与谐波电压之间的关系确定谐波电流幅值与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝40lgI_h+n₃，

其中I_h为谐波电流幅值，

n₃为常数，其取值为n₃＝n₁-40lg(2πfC)，式中C表示电容值；

由上式可以得到谐波电流幅值与电力电容器噪声A声压级的函数图形。当n₃＝-10时，谐波电流幅值对电力电容器噪声的影响程度曲线如图5所示。

D2、根据电力电容器谐波电流与谐波电压之间的关系，确定谐波电流频率与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝20lg(sin(2πft))²+20logf+n₄，

其中n₄为常数，其取值为：n₄＝n+40lg(2πCU_h)。

由上式，令n₄＝55，谐波电流频率对电力电容器噪声的影响程度曲线示意图如图6所示。在同一时间t，当n₄取不同的值时可以得到一系列具有相同变化规律的曲线。如固定时间t，且满足2πt＝0.0061，取n₄＝20，谐波电流频率对电力电容器噪声的影响程度曲线示意图如图7所示。此时，谐波电流频率对噪声的影响程度曲线变化规律可用图6与图7定性反映。

由图2、图5可以看出，看出随着谐波(电压、电流)幅值的增大，电力电容器噪声A声压级也是逐渐增大的。

分析四个谐波电压、谐波电流频率对噪声的影响程度曲线，即图3、图5、图6、图7，可以看出，在一定的谐波范围内，随着谐波(电压、电流)频率的增大，电力电容器噪声A声压级呈现出先增大后减小的变化规律，而电力电容器噪声A声压级最大值所对应的谐波(电压、电流)频率与其相应的时间参数t有关。

以下通过一个具体实施方式来说明本发明的技术效果。

基于对额定电压为5.55KV，额定容量为572kvar的电容器施加频率为350Hz，不同电流幅值时测试某处的噪声声压级水平的试验结果如图8所示。通过比较图3与图8，易见这两个图形形状完全相同，从而说明由本发明电力电容器噪声分析方法得到的谐波电流幅值与电容器噪声A声压级间相应的关系与试验所得谐波电流幅值与电容器噪声A声压级间对应的关系高度吻合，证明了本发明电力电容器噪声分析方法的准确性。

对额定电压为5.55KV，额定容量572kvar的试验电容器，当分别保持谐波电流分别为40A、50A、60A时，改变谐波频率，测量得到的电力电容器噪声A声压级变化结果如图9。通过比较图7与图9，能明显看到在这两个图形中随着谐波电流频率的增大，电容器噪声A声压级所呈现出基本相同的变化规律相同，进一步证明了本发明电力电容器噪声分析方法的准确性。

为了实现本发明电力电容器噪声分析方法，本发明还包括一种电力电容器噪声分析装置，一种电力电容器噪声分析装置，所述装置包括基本参数确定单元、谐波电压分析单元、电压影响分析单元和电流影响分析单元，其中，

基本参数确定单元用于确定电力电容器基本参数；

谐波电压分析单元用于确定谐波电压与电力电容器噪声间的关系；

电压影响分析单元用于确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度；

电流影响分析单元用于确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度。

另外，所述谐波电压分析单元、电压影响分析单元和电流影响分析单元分别用于确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系、确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度和确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度。

其中谐波电压分析单元用于确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系包括：

对电力电容器两端施加电压u＝U_hsin(2πft)，其中，

U_h即为h次谐波电压的幅值，

f为电源频率，

则确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝20lgu²-20lgf+n，

其中n为常数，取值为：

$n=10\lg \frac{k^2}{m^2{a}_0^2}+10\lg \frac{S}{S_0}+10\lg \frac{\mathrm{\σ}}{{\mathrm{\σ}}_0}+10\lg \frac{\mathrm{\ρc}}{{\left(\mathrm{\ρc}\right)}_0}-20\lg 2-10\lg \left(2\mathrm{\π}{r}^2\right)+10$

其中F＝ku²，F＝m*a，

F为静电力，ε为介电常数，A为极板面积，d电极间距离，

a为振动加速度有效值，

a₀为基准加速度，

S₀为基准面积，S为辐射表面积，

σ₀为基准辐射比，σ为电力电容器辐射比，

(ρc)₀为基准空气阻抗，ρc为空气阻抗，

f为电源频率，

r为测点距声源的距离；

电压影响分析单元确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度包括：

针对特定次谐波电压，保持谐波电压频率不变，改变谐波电压幅值的大小确定电压幅值对于电力电容器噪声A声压级的影响，其中，谐波电压幅值与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝40lgU_h+n₁，

n₁为常数表达式为：n₁＝n+20lgsin²(2πft)-20lgf，

保持谐波电压幅值不变，确定各次谐波电压频率对于电力电容器噪声A声压级的影响，其中，谐波电压频率与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝20lg(sin(2πft))²-20logf+n₂，

其中n₂为常数，n₂＝n+40lgU_h；

电流影响分析单元确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度包括：

根据电力电容器谐波电流与谐波电压之间的关系，确定谐波电流幅值与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝40lgI_h+n₃，

其中I_h为谐波电流幅值，

n₃为常数，取值为n₃＝n₁-40lg(2πfC)，C表示电容值，

根据电力电容器谐波电流与谐波电压之间的关系，确定谐波电流频率与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝20lg(sin(2πft))²+20logf+n₄，

其中n₄为常数，其取值为：n₄＝n+40lg(2πCU_h)。

通过上述说明，本发明的电力电容器噪声分析方法和装置的基本功能得到了阐述。通过采用本发明的电力电容器噪声分析方法和装置，能够方便地解决目前谐波大小对电容器噪声影响程度难以确定的问题，提高电能质量分析精度，对于电容器噪声抑制技术意义明显。

需要说明的是，上述实施方式仅为本发明较佳的实施方案，不能将其理解为对本发明保护范围的限制，在未脱离本发明构思前提下，对本发明所做的任何微小变化与修饰均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电力电容器噪声分析方法，所述方法包括步骤：

A、确定电力电容器基本参数；

B、确定谐波电压与电力电容器噪声间的关系；

C、确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度；

D、确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度。

2.根据权利要求1中所述的电力电容器噪声分析方法，其特征在于，所述电力电容器基本参数包括噪声辐射表面积、辐射比、空气阻抗、测点距声源的距离。

3.根据权利要求1中所述的电力电容器噪声分析方法，其特征在于，步骤B、C和D中，分别为确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系、确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度和确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度。

4.根据权利要求3中所述的电力电容器噪声分析方法，其特征在于，步骤B中，确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系包括：

对电力电容器两端施加电压u＝U_hsin(2πft)，其中，

U_h为第h次谐波电压的幅值，

f为电源频率，

确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级L_P间的关系为：

L_P＝20lgu²-20lgf+n，

其中n为常数，取值为：

$n=10\lg \frac{k^2}{m^2{a}_0^2}+10\lg \frac{S}{S_0}+10\lg \frac{\mathrm{\σ}}{{\mathrm{\σ}}_0}+10\lg \frac{\mathrm{\ρc}}{{\left(\mathrm{\ρc}\right)}_0}-20\lg 2-10\lg \left({2\mathrm{\πr}}^2\right)+10$

其中F＝ku²，F＝m*a，

F为静电力，ε为介电常数，A为极板面积，d为电极间距离，

a为振动加速度有效值，

a₀为基准加速度，

S₀为基准面积，S为辐射表面积，

σ₀为基准辐射比，σ为电力电容器辐射比，

(ρc)₀为基准空气阻抗，ρc为空气阻抗，

f为电源频率，

r为测点距声源的距离。

5.根据权利要求3中所述的电力电容器噪声分析方法，其特征在于，步骤C中确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度包括：

C1、针对特定次谐波电压，保持谐波电压频率不变，改变谐波电压幅值的大小确定谐波电压幅值对于电力电容器噪声A声压级的影响，其中，谐波电压幅值与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝40lgU_h+n₁，

其中U_h即为h次谐波的电压幅值，

n₁为常数，取值为：n₁＝n+20lgsin²(2πft)-20lgf，

其中n为常数，取值为：

$n=10\lg \frac{k^2}{m^2{a}_0^2}+10\lg \frac{S}{S_0}+10\lg \frac{\mathrm{\σ}}{{\mathrm{\σ}}_0}+10\lg \frac{\mathrm{\ρc}}{{\left(\mathrm{\ρc}\right)}_0}-20\lg 2-10\lg \left({2\mathrm{\πr}}^2\right)+10$

其中F＝ku²，F＝m*a，

F为静电力，ε为介电常数，A为极板面积，d为电极间距离，

a为振动加速度有效值，

a₀为基准加速度，

S₀为基准面积，S为辐射表面积，

σ₀为基准辐射比，σ为电力电容器辐射比，

(ρc)₀为基准空气阻抗，ρc为空气阻抗，

f为电源频率，

r为测点距声源的距离；

C2、保持谐波电压幅值不变，确定各次谐波电压频率对于电力电容器噪声A声压级的影响，其中，谐波电压频率与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝20lg(sin(2πft))²-20logf+n₂，

其中n₂为常数，n₂＝n+40lgU_h。

6.根据权利要求5中所述的电力电容器噪声分析方法，其特征在于，步骤D中确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度包括：

D1、根据电力电容器谐波电流与谐波电压之间的关系，确定谐波电流幅值与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝40lgI_h+n₃，

其中I_h为谐波电流幅值，

n₃为常数，其取值为n₃＝n₁-40lg(2πfC)，式中C表示电容值，

D2、根据电力电容器谐波电流与谐波电压之间的关系，确定谐波电流频率与电力电容器噪声A声压级间的关系为：

L_P＝20lg(sin(2πft))²+20logf+n₄，

其中n₄为常数，其取值为：n₄＝n+40lg(2πCU_h)。

7.一种电力电容器噪声分析装置，所述装置包括基本参数确定单元、谐波电压分析单元、电压影响分析单元和电流影响分析单元，其中，

基本参数确定单元用于确定电力电容器基本参数；

谐波电压分析单元用于确定谐波电压与电力电容器噪声间的关系；

电压影响分析单元用于确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度；

电流影响分析单元用于确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声的影响程度。

8.根据权利要求7中所述的电力电容器噪声分析装置，其特征在于，所述谐波电压分析单元、电压影响分析单元和电流影响分析单元分别用于确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系、确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度和确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度。

9.根据权利要求8中所述的电力电容器噪声分析装置，其特征在于，

谐波电压分析单元用于确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系包括：

对电力电容器两端施加电压u＝U_hsin(2πft)，其中，

U_h即为h次谐波电压的幅值，

f为电源频率，

则确定谐波电压与电力电容器噪声A声压级间的关系为

L_P＝20lgu²-20lgf+n，

其中n为常数，取值为：

$n=10\lg \frac{k^2}{m^2{a}_0^2}+10\lg \frac{S}{S_0}+10\lg \frac{\mathrm{\σ}}{{\mathrm{\σ}}_0}+10\lg \frac{\mathrm{\ρc}}{{\left(\mathrm{\ρc}\right)}_0}-20\lg 2-10\lg \left({2\mathrm{\πr}}^2\right)+10$

其中F＝ku²，F＝m*a，

F为静电力，ε为介电常数，A为极板面积，d电极间距离，

a为振动加速度有效值，

a₀为基准加速度，

S₀为基准面积，S为辐射表面积，

σ₀为基准辐射比，σ为电力电容器辐射比，

(ρc)₀为基准空气阻抗，ρc为空气阻抗，

f为电源频率，

r为测点距声源的距离；

电压影响分析单元确定谐波电压幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度包括：

针对特定次谐波电压，保持谐波电压频率不变，改变谐波电压幅值的大小，确定谐波电压幅值对于电力电容器噪声A声压级的影响，其中，谐波电压幅值与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝40lgU_h+n₁，

n₁为常数，取值为：n₁＝n+20lgsin²(2πft)-20lgf，

保持谐波电压幅值不变，确定各次谐波电压频率对于电力电容器噪声A声压级的影响，其中，谐波电压频率与电力电容器噪声A声压级间的关系为

L_P＝20lg(sin(2πft))²-20logf+n₂，

其中n₂为常数，n₂＝n+40lgU_h；

电流影响分析单元确定谐波电流幅值、频率对电力电容器噪声A声压级的影响程度包括：

根据电力电容器谐波电流与谐波电压之间的关系，确定谐波电流幅值与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝40lgI_h+n₃，

其中I_h为谐波电流幅值，

n₃为常数，取值为n₃＝n₁-40lg(2πfC)，C表示电容值，

根据电力电容器谐波电流与谐波电压之间的关系，确定谐波电流频率与电力电容器噪声A声压级间的关系为L_P＝20lg(sin(2πft))²+20logf+n₄，

其中n₄为常数，取值为：n₄＝n+40lg(2πCU_h)。