CN106599394A - 一种变电站的噪声声场建模计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变电站的噪声声场建模计算方法，包括下列步骤：根据实际场景建立变电站模型，并将变电站模型的声源划分为室外声源和室内声源；在实际场景中测量与变电站模型的室外声源相对应的声压级，得到室外声源的声压级；在实际场景中测量与变电站模型的室内声源相对应的声压级，根据建立的变电站模型将其转化为等效室外声源，得到等效室外声源的声压级；将室外声源的声压级和等效室外声源的声压级分别转换为室外声源和等效室外声源的声功率级；根据室外声源和等效室外声源的声功率级，计算得到变电站的声场噪声值。与现有技术相比，本发明具有计算简便、计算量小以及便于分析等优点。

Description

一种变电站的噪声声场建模计算方法

技术领域

本发明涉及变电站的噪声研究领域，尤其是涉及一种变电站的噪声声场建模计算方法。

背景技术

随着电网建设和城市发展的同步快速推进，城区变电站越来越接近医院、居民区、学校等环境敏感点，尽管城区变电站大都采用户内设计，但是变电站设备运行噪声而引发的环保问题还是时有发生"现有的噪声治理技术都是针对噪声超标变电站的末端治理，一方面没有考虑节能，另一方面后期治理也影响变电站的美观。因此需要对城区户内变电站在设计阶段进行降噪优化。

若要对变电站进行降噪优化，首先就需要计算变电站的噪声声场，然而由于变电站的结构复杂，噪声源的种类繁多，导致变电站的噪声声场计算参数多且计算量大，不易计算，因此需要建模计算变电站的噪声声场。但是建模时，在许多情况下，室内噪声源情况复杂，计算难度较大，例如电厂主厂房，设备众多，不仅有汽轮机、发电机和励磁机，而且涉及到多台水泵，因此如何将室内声源进行简化，从而以较小的难度计算得到变电站的声场噪声值，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种变电站的噪声声场建模计算方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种变电站的噪声声场建模计算方法，所述方法包括下列步骤：

1)根据实际场景建立变电站模型，并将变电站模型的声源划分为室外声源和室内声源；

2)在实际场景中测量与变电站模型的室外声源相对应的声压级，得到室外声源的声压级；

3)在实际场景中测量与变电站模型的室内声源相对应的声压级，根据建立的变电站模型将其转化为等效室外声源，得到等效室外声源的声压级；

4)将步骤2)得到的室外声源的声压级和步骤3)得到的等效室外声源的声压级分别转换为室外声源和等效室外声源的声功率级；

5)根据步骤4)得到的室外声源和等效室外声源的声功率级，计算得到变电站的声场噪声值。

所述等效室外声源的声压级具体为：

L_p2＝L_p1-(TL+6)

其中，L_p2为等效室外声源的声压级，L_p1为与变电站模型的室内声源相对应的声压级，TL为室内与室外间隔物的隔声量。

所述室外声源的声压级转换为室外声源的声功率级具体为：

L_w1＝L_p3+D_c+A

其中，L_w1为室外声源的声功率级，L_p3为室外声源的声压级，D_c为指向性校正值，A为倍频带衰减值。

所述倍频带衰减值A包括几何发散倍频带衰减值A_div、大气吸收倍频带衰减值A_atm、地面效应倍频带衰减值A_gr、声屏障倍频带衰减值A_bar、多方面效应倍频带衰减值A_misc。

所述等效室外声源的声压级转换为等效室外声源的声功率级具体为：

L_w2＝L_p2+10lgS

其中，L_w2为等效室外声源的声功率级，L_p2为等效室外声源的声压级，S为透声面积。

所述步骤5)具体为：

51)根据步骤4)得到的室外声源和等效室外声源的声功率级，分别计算单个声源对变电站的声场噪声值的贡献值；

52)根据步骤51)得到的单个声源对变电站的生成噪声值的贡献值，进行叠加得到变电站的声场噪声值。

所述单个声源对变电站的声场噪声值的贡献值具体为：

L_i＝L_w-C₁-C₂-...-C_n

其中，L_w为单个声源的声功率级，C₁,C₂,...,C_n为不同传播模式的修正系数。

所述不同传播模式包括直达声场、空气吸收、衍射声场、地面影响和反射声场。

所述叠加得到变电站的声场噪声值具体为：

其中，L_i为单个声源对变电站的声场噪声值的贡献值，m为声源的总数量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)将室内声源看作一个单一的噪声源，转换为室外声源，大大简化了室内声源的计算，从而减小了变电站噪声声场的计算难度，提高了计算效率。

(2)建立声功率级和声压级之间的关系，将难以测量的声功率级通过易测量的声压级进行计算，便于实现，实用性能强。

(3)在进行声功率级和声压级之间的转换计算时，室外声源和等效室外声源的转换方法不同，分别考虑了室外和室内的实际情况，求得的结果较为符合实际情况，可信度高。

(4)先计算单个声源对变电站的声场噪声值的贡献值，再通过公式进行叠加计算，进一步简化了计算过程，便于理解，同时由于将声源拆分为多个单个声源，使得在单个声源计算有误的情况下，对结果的影响不大，求得的结果准确性较高。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为室内声源转换为等效室外声源的示意图；

图3为普政站中涉及到的材料吸声系数图，其中(3a)为混凝土吸声系数，(3b)为百叶窗吸声系数；

图4为根据普政站的实际情况建立的模型图，其中(4a)为总体模型图，(4b)为配电房模型图，(4c)为变电站西墙平面模型图，(4d)为变电站东墙平面模型图，(4e)为变电站北墙平面模型图；

图5为普政站噪声声场仿真与实测结果对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供了一种变电站的噪声声场建模计算方法，该方法包括以下步骤：

1)根据实际场景建立变电站模型，并将变电站模型的声源划分为室外声源和室内声源；

2)在实际场景中测量与变电站模型的室外声源相对应的声压级，得到室外声源的声压级；

3)在实际场景中测量与变电站模型的室内声源相对应的声压级，根据建立的变电站模型将其转化为等效室外声源，得到等效室外声源的声压级，如图2所示，具体为：

L_p2＝L_p1-(TL+6)

其中，L_p2为等效室外声源的声压级，L_p1为与变电站模型的室内声源相对应的声压级，TL为室内与室外间隔物的隔声量；

4)将步骤2)得到的室外声源的声压级和步骤3)得到的等效室外声源的声压级分别转换为室外声源和等效室外声源的声功率级：

室外声源的声压级转换为室外声源的声功率级具体为：

L_w1＝L_p3+D_c+A

其中，L_w1为室外声源的声功率级，L_p3为室外声源的声压级，D_c为指向性校正值，A为倍频带衰减值，包括几何发散倍频带衰减值A_div、大气吸收倍频带衰减值A_atm、地面效应倍频带衰减值A_gr、声屏障倍频带衰减值A_bar、多方面效应倍频带衰减值A_misc；

等效室外声源的声压级转换为等效室外声源的声功率级具体为：

L_w2＝L_p2+10lgS

其中，L_w2为等效室外声源的声功率级，L_p2为等效室外声源的声压级，S为透声面积；

5)根据步骤4)得到的室外声源和等效室外声源的声功率级，计算得到变电站的声场噪声值，具体为：

51)根据步骤4)得到的室外声源和等效室外声源的声功率级，分别计算单个声源对变电站的声场噪声值的贡献值，具体为：

L_i＝L_w-C₁-C₂-...-C_n

其中，L_w为单个声源的声功率级，C₁,C₂,...,C_n为不同传播模式的修正系数，包括直达声场、空气吸收、衍射声场、地面影响和反射声场；

52)根据步骤51)得到的单个声源对变电站的生成噪声值的贡献值，进行叠加得到变电站的声场噪声值，具体为：

其中，L_i为单个声源对变电站的声场噪声值的贡献值，m为声源的总数量。

根据上述步骤对位于上海市松江区某居民小区的普政站进行噪声声场建模计算，具体过程如下：

普政站周围建筑物建立120m×120m计算区域，模拟变电站周围的声场分布及变电站对周围居民的影响，在计算区域内没有道路的影响。变电站位于小区的中央，变电站主体是倒L型的楼房，主变室高4.33m，四周有围墙，高2.8m，变电站四周均有居民楼，东侧距居民楼4m，西侧距居民楼6m，北侧距居民楼18m，变电站北侧有两个配电室，每个配电室长4.8m，宽3.75m，变压器在配电室正中放置。变电站每个配电室北侧均有双开的大门，大门的底部设有消声百叶窗，大门上方也设有一扇消声百叶窗。所有百叶窗的厚度约为250mm，大门上方有消声百叶窗宽2000mm，高500mm。变电站西墙和东墙，每个配电室顶部均有百叶窗。

由于在计算区域内没有道路的影响，所以认为没有外部声源的影响。由于上海地处平原，因此海拔等高线统一设置为0，根据经验地面吸收因子设为0.2，按实际尺寸建立配电站周围的居民楼，居民楼对外不排放噪声，只是作为声屏障和接收点。

按照实际尺寸建立配电站的围墙，2.8m，围墙为左右两面都是混凝土，其吸声系数如图3所示。

建立如图4所示的配电房，配电房采用工业建筑物模型，工业建筑物除有建筑物特征外还具有向外排放噪声的功能。各墙尺寸如图4所示，配电房北侧有两个配电间，两个配电间对称分布，尺寸如图4所示，整个配电房高度为4.33m，配电房的百叶窗及大门开口位置如图所示。百叶窗和门的吸声系数如图3所示。再通过公式就可求出每个房间的声压级分布，即通常所说的分贝值。

S_westmix＝4.3×3.75-2×1.45＝10.875m²

S_westwindow＝2×1.45＝2.9m²

S_northmix＝4.3×5-2×0.5-2×2.7＝15.1m²

S_northwindow＝2×0.5+2×2.7＝6.4m²

根据每种材料的吸声系数就可以求出每个配电室的房间常数：

根据配电房各墙的吸声系数，以及距离变压器1m处测得的声压级推算变压器的声功率级，再算出这样整个房间的声压级。

由于两个配电间的南侧均有混凝土隔声墙，两个配电间可近似看成混响室，可以看出噪声基本在两个配电间分布，近似混响分布。由于变电站东、西、北侧各开有通风门和通风窗，噪声的主要传播路径会在这几个方向，计算配电间向外的透射噪声。对变电站模型进行分析，变电站室内空间较小，可看成一个混响室。由于变电站东、西、北侧各开有通风门和通风窗，噪声的主要传播路径会在这几个方向，对这些传递路径测试与仿真值对比，验证模型的准确性。仿真值和实测值具有较好的一致性，同时由于外界干扰噪声的存在，发现围墙外侧的实测值比仿真值普遍较高，具体结果如图5所示，由图可知，普政站界，东侧、西侧、北侧均超标，尤其是西侧居民楼离变电站很近，居民楼接收点声压级可达40-44dB，存在被投诉风险。

Claims (9)

1.一种变电站的噪声声场建模计算方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

1)根据实际场景建立变电站模型，并将变电站模型的声源划分为室外声源和室内声源；

2)在实际场景中测量与变电站模型的室外声源相对应的声压级，得到室外声源的声压级；

3)在实际场景中测量与变电站模型的室内声源相对应的声压级，根据建立的变电站模型将其转化为等效室外声源，得到等效室外声源的声压级；

4)将步骤2)得到的室外声源的声压级和步骤3)得到的等效室外声源的声压级分别转换为室外声源和等效室外声源的声功率级；

5)根据步骤4)得到的室外声源和等效室外声源的声功率级，计算得到变电站的声场噪声值。

2.根据权利要求1所述的变电站的噪声声场建模计算方法，其特征在于，所述等效室外声源的声压级具体为：

L_p2＝L_p1-(TL+6)

其中，L_p2为等效室外声源的声压级，L_p1为与变电站模型的室内声源相对应的声压级，TL为室内与室外间隔物的隔声量。

3.根据权利要求1所述的变电站的噪声声场建模计算方法，其特征在于，所述室外声源的声压级转换为室外声源的声功率级具体为：

L_w1＝L_p3+D_c+A

其中，L_w1为室外声源的声功率级，L_p3为室外声源的声压级，D_c为指向性校正值，A为倍频带衰减值。

4.根据权利要求3所述的变电站的噪声声场建模计算方法，其特征在于，所述倍频带衰减值A包括几何发散倍频带衰减值A_div、大气吸收倍频带衰减值A_atm、地面效应倍频带衰减值A_gr、声屏障倍频带衰减值A_bar、多方面效应倍频带衰减值A_misc。

5.根据权利要求1所述的变电站的噪声声场建模计算方法，其特征在于，所述等效室外声源的声压级转换为等效室外声源的声功率级具体为：

L_w2＝L_p2+10lg S

其中，L_w2为等效室外声源的声功率级，L_p2为等效室外声源的声压级，S为透声面积。

6.根据权利要求1所述的变电站的噪声声场建模计算方法，其特征在于，所述步骤5)具体为：

51)根据步骤4)得到的室外声源和等效室外声源的声功率级，分别计算单个声源对变电站的声场噪声值的贡献值；

52)根据步骤51)得到的单个声源对变电站的生成噪声值的贡献值，进行叠加得到变电站的声场噪声值。

7.根据权利要求6所述的变电站的噪声声场建模计算方法，其特征在于，所述单个声源对变电站的声场噪声值的贡献值具体为：

L_i＝L_w-C₁-C₂-...-C_n

其中，L_w为单个声源的声功率级，C₁,C₂,...,C_n为不同传播模式的修正系数。

8.根据权利要求7所述的变电站的噪声声场建模计算方法，其特征在于，所述不同传播模式包括直达声场、空气吸收、衍射声场、地面影响和反射声场。

9.根据权利要求6所述的变电站的噪声声场建模计算方法，其特征在于，所述叠加得到变电站的声场噪声值具体为：

$L_{i,sum}=10\×log\left(\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{10}^{\frac{L_i}{10}}\right)$

其中，L_i为单个声源对变电站的声场噪声值的贡献值，m为声源的总数量。