CN106910606A - 一种变压器有源噪声降噪装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变压器有源噪声降噪装置及控制方法，主要解决现有技术中存在的抑制准确度低、效果差、智能化低的技术问题，本发明通过采用降噪装置包括噪声采集装置、控制器、位于控制器前端的滤波器以及分布设置的次级噪声源；所述滤波器为数字调谐滤波器；所述噪声采集装置包括初级噪声传感器及误差传感器，所述初级噪声传感器及误差传感器分别通过无线通讯单元与控制器连接，所述误差传感器用于检测次级噪声源信号及变压器初级噪声信号反馈到控制器；所述降噪装置还包括与降噪装置连接的无线通讯单元，以及与无线通讯单元连接的移动控制终端的技术方案，较好的解决了该问题，可用于变压器有源噪声降噪中。

Description

一种变压器有源噪声降噪装置及控制方法

技术领域

本发明涉及变压器降噪领域，特别涉及到一种变压器有源噪声降噪装置及控制方法。

背景技术

随着我国经济发展和用电需求的增加，大容量电力变压器深入负荷中心，导致变电站附近噪声轻度增加，严重影响周边居民的正常生活。电力系统和变压器制造有必要采取科学合理的措施，控制变压器特别是室外变压器的噪声。变压器噪声的低频特性使传统的被动降噪技术效果不明显，且成本高。有源噪声抑制技术被采用，其基本原理是采用次级噪声源和原噪声源的相互抵消，已达到降低噪声的目的。

现有的有源噪声抑制装置主要采用控制第二噪声源对变压器噪声进行抑制，存在智能化程度不高的缺点。因此提供一种智能化程度高、在线监测的变压器有源噪声降噪装置及控制方法就很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的智能化程度低、准确度低的问题。提供一种新的变压器有源噪声降噪装置，该变压器有源噪声降噪装置具有智能化程度高、准确度高、能够在线监测的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种变压器有源噪声降噪装置，所述降噪装置包括噪声采集装置、控制器、位于控制器前端的滤波器以及分布设置的次级噪声源；所述控制器通过D/A转换模块、功放单元与次级噪声源连接；所述滤波器为数字调谐滤波器，所述数字调谐滤波器包括固定电感、电容调谐单元，所述电容调谐单元包括8条输出支路，数字调谐滤波器还包括与电容调谐单元8条支路分别连接的电容C1-C8，所述电容调谐单元还与控制器连接；所述噪声采集装置包括初级噪声传感器及误差传感器，所述初级噪声传感器及误差传感器分别通过无线通讯单元与控制器连接，所述误差传感器用于检测次级噪声源信号及变压器初级噪声信号反馈到控制器；所述降噪装置还包括与降噪装置连接的无线通讯单元，以及与无线通讯单元连接的移动控制终端。

本发明的工作原理：通过分布设置的次级噪声源，能够更加准确的对变压器噪声进行全方位的噪声抑制。通过设置无线通讯单元用于初级噪声传感器、误差传感器与控制器的连接。通过采用数字调谐滤波器，能够提供低损耗、频段的干扰抑制需要，能够进一步增加有源噪声抑制装置的准确度。通过设置与无线通讯单元连接的移动控制终端，能够解决智能化监测与控制需求。

上述技术方案中，为优化，进一步地，所述无线通讯单元包括无线发射单元，与无线发射单元参数对应的无线接收单元。

进一步地，所述无线发射单元与无线接收单元均包括GPS/WIFI双频段通讯单元。

本发明还提供一种基于变压器有源噪声降噪装置的控制方法，包括：

(1)初级噪声传感器采集变压器噪声信号x(n),使用形态学方式取出噪声后的x‘(n)作为控制器参考信号输入；

(2)控制器计算出次级信号y(n)用于驱动次级噪声源；

(3)误差传感器同时采集变压器噪声及次级噪声源噪声，通过改进粒子滤波方法计算误差信号e(n)反馈到控制器；

(4)控制器通过自适应算法改变次级信号y(n)，使次级噪声源输出噪声与初级噪声源噪声振幅相同、频率相同、相位相反。

本发明提供的控制方法主要通过对变压器噪声进行采集，然后输入到控制器，控制器通过控制输出信号对次级噪声源进行控制，次级噪声源产生于变压器噪声频率相同、幅度相同、相位相反的声音信号用于抵消变压器噪声。同时，误差传感器采集次级噪声源输出及变压器噪声，对两者进行反馈处理，通过改进粒子波算法进行优化迭代，进而对控制器的参考信号进行优化，控制控制器输出信号，改变次级噪声源的噪声输出，进而随时跟踪变压器噪声变化，实时抵消变压器噪声，达到抑制有源噪声的目的。

上述方案中，为优化，进一步地，所述步骤(3)中改进粒子滤波方法中包括：

(a)通过初级噪声传感器采集变压器噪声及次级噪声源噪声，设变压器噪声参数与次级噪声源噪声参数的误差为目标，建立状态转移模型及观察模型：

x_k＝f(x_k-1,u_k)

z_k＝h(x_k-v_k)

通过一阶自回归方程作为状态转移模块：x_k＝Ax_k-1+u_k；

(b)第k时刻，按照步骤(1)所述状态转移方程演化上一时刻的粒子集并采集当前时刻粒子集

(c)计算每个粒子所确定的目标区域通过B氏系数算法衡量粒子的模型H_i与目标模型H₀之间的相似性：

根据B氏系数计算粒子的观测概率：

(d)根据粒子观测概率计算粒子权值计算粒子归一化权值

(e)依据最小均方差准则估计目标状态

其中，x_k为目标状态，z_k为观测值，u_k、v_k分别为独立通风部的零均值的过程噪声和观测噪声，σ为高斯密度标准差，A为状态转移矩阵。

进一步地，所述控制方法还包括采用重采样方法：重新采样一组粒子

返回步骤(c)。

进一步地，所述步骤(e)还包括判断粒子样本值大小，削弱粒子大样本值。

进一步地，所述步骤(4)中自适应算法为FxLMS算法。

本发明通过B氏系数算法完成数据迭代与优化，B氏系数算法衡量目标与候选区域特征模型之间的相似性，分析说明区域内的B氏系数峰值，使得粒子波跟踪算法用于跟踪变压器噪声变化，同时，为了防止粒子退化，进一步采用重采样的方法报酬粒子的活力。其中，控制器通过参考信号控制输出信号的算法采用自适应算法，优选地，FxLMS算法效果加。另一方面，为了消除大噪声信号对于算法的干扰，通过对大信号样本值的削峰处理，改善抗干扰力。

本发明的有益效果：

效果一，增加有源噪声抑制的准确性与效果；

效果二，提高了使用方便性；

效果三，提高了抗干扰能力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1，有源噪声抑制装置示意图。

图2，有源噪声抑制装置控制方法流程示意图。

图3，数字调谐滤波器示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例提供一种变压器有源噪声降噪装置，如图1，所述降噪装置包括噪声采集装置、控制器、位于控制器前端的滤波器以及分布设置的次级噪声源；所述控制器通过D/A转换模块、功放单元与次级噪声源连接；如图3，所述滤波器为数字调谐滤波器，所述数字调谐滤波器包括固定电感、电容调谐单元，所述电容调谐单元包括8条输出支路，数字调谐滤波器还包括与电容调谐单元8条支路分别连接的电容C1-C8，所述电容调谐单元还与控制器连接；所述噪声采集装置包括初级噪声传感器及误差传感器，所述初级噪声传感器及误差传感器分别通过无线通讯单元与控制器连接，所述误差传感器用于检测次级噪声源信号及变压器初级噪声信号反馈到控制器；所述降噪装置还包括与降噪装置连接的无线通讯单元，以及与无线通讯单元连接的移动控制终端。

本实施例的工作流程：通过分布设置的次级噪声源，能够更加准确的对变压器噪声进行全方位的噪声抑制。通过设置无线通讯单元用于初级噪声传感器、误差传感器与控制器的连接。通过采用数字调谐滤波器，能够提供低损耗、频段的干扰抑制需要，能够进一步增加有源噪声抑制装置的准确度。通过设置与无线通讯单元连接的移动控制终端，能够解决智能化监测与控制需求。

优选地，所述无线通讯单元包括无线发射单元，与无线发射单元参数对应的无线接收单元。

为提高无线通讯方式的稳定性及适用性，优选地，所述无线发射单元与无线接收单元均包括GPS/WIFI双频段通讯单元。

本实施例还提供一种基于变压器有源噪声降噪装置的控制方法，如图2，包括：

(1)初级噪声传感器采集变压器噪声信号x(n),使用形态学方式取出噪声后的x‘(n)作为控制器参考信号输入；

(2)控制器计算出次级信号y(n)用于驱动次级噪声源；

(3)误差传感器同时采集变压器噪声及次级噪声源噪声，通过改进粒子滤波方法计算误差信号e(n)反馈到控制器；

(4)控制器通过自适应算法改变次级信号y(n)，使次级噪声源输出噪声与初级噪声源噪声振幅相同、频率相同、相位相反，自适应算法为FxLMS算法。

所述步骤(3)中改进粒子滤波方法中包括：

(a)通过初级噪声传感器采集变压器噪声及次级噪声源噪声，设变压器噪声参数与次级噪声源噪声参数的误差为目标，建立状态转移模型及观察模型：

x_k＝f(x_k-1,u_k)

z_k＝h(x_k-v_k)

通过一阶自回归方程作为状态转移模块：x_k＝Ax_k-1+u_k；

(b)第k时刻，按照步骤(1)所述状态转移方程演化上一时刻的粒子集并采集当前时刻粒子集

(c)计算每个粒子所确定的目标区域通过B氏系数算法衡量粒子的模型H_i与目标模型H₀之间的相似性：

根据B氏系数计算粒子的观测概率：

(d)根据粒子观测概率计算粒子权值计算粒子归一化权值

(e)依据最小均方差准则估计目标状态判断粒子样本值大小，削弱粒子大样本值；

(f)采用重采样方法：重新采样一组粒子

返回步骤(c)。

其中，x_k为目标状态，z_k为观测值，u_k、v_k分别为独立通风部的零均值的过程噪声和观测噪声，σ为高斯密度标准差，A为状态转移矩阵。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (8)

1.一种变压器有源噪声降噪装置，其特征在于：所述降噪装置包括噪声采集装置、控制器、位于控制器前端的滤波器以及分布设置的次级噪声源；

所述控制器通过D/A转换模块、功放单元与次级噪声源连接；

所述滤波器为数字调谐滤波器，所述数字调谐滤波器包括固定电感、电容调谐单元，所述电容调谐单元包括8条输出支路，数字调谐滤波器还包括与电容调谐单元8条支路分别连接的电容C1-C8，所述电容调谐单元还与控制器连接；

所述噪声采集装置包括初级噪声传感器及误差传感器，所述初级噪声传感器及误差传感器分别通过无线通讯单元与控制器连接，所述误差传感器用于检测次级噪声源信号及变压器初级噪声信号反馈到控制器；

所述降噪装置还包括与降噪装置连接的无线通讯单元，以及与无线通讯单元连接的移动控制终端。

2.根据权利要求1所述的变压器有源噪声降噪装置，其特征在于：所述无线通讯单元包括无线发射单元，与无线发射单元参数对应的无线接收单元。

3.根据权利要求1所述的变压器有源噪声降噪装置，其特征在于：所述无线发射单元与无线接收单元均包括GPS/WIFI双频段通讯单元。

4.一种基于权利要求1-3所述变压器有源噪声降噪装置的控制方法，其特征在于：

(1)初级噪声传感器采集变压器噪声信号x(n),使用形态学方式取出噪声后的x‘(n)作为控制器参考信号输入；

(2)控制器计算出次级信号y(n)用于驱动次级噪声源；

(3)误差传感器同时采集变压器噪声及次级噪声源噪声，通过改进粒子滤波方法计算误差信号e(n)反馈到控制器；

(4)控制器通过自适应算法改变次级信号y(n)，使次级噪声源输出噪声与初级噪声源噪声振幅相同、频率相同、相位相反。

5.根据权利要求4所述的变压器有源噪声降噪装置的控制方法，其特征在于：

所述步骤(3)中改进粒子滤波方法中包括：

(a)通过初级噪声传感器采集变压器噪声及次级噪声源噪声，设变压器噪声参数与次级噪声源噪声参数的误差为目标，建立状态转移模型及观察模型：

x_k＝f(x_k-1,u_k)

z_k＝h(x_k-v_k)

通过一阶自回归方程作为状态转移模块：x_k＝Ax_k-1+u_k；

(b)第k时刻，按照步骤(1)所述状态转移方程演化上一时刻的粒子集并采集当前时刻粒子集

(c)计算每个粒子所确定的目标区域通过B氏系数算法衡量粒子的模型H_i与目标模型H₀之间的相似性：

$\mathrm{\ρ}\[H_i,H_0\]=\underset{u=1}{\overset{\mathrm{\τ}}{\Σ}}\sqrt{q^{\left(u\right)}{p}_i^{\left(u\right)}}$

根据B氏系数计算粒子的观测概率：

$p\left(z_k\right|x_k^i)=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}\mathrm{\σ}}\exp \{-\frac{1-\mathrm{\ρ}\[H_i,H_0\]}{2{\mathrm{\σ}}^2}\}$

(d)根据粒子观测概率计算粒子权值计算粒子归一化权值

(e)依据最小均方差准则估计目标状态

其中，x_k为目标状态，z_k为观测值，u_k、v_k分别为独立通风部的零均值的过程噪声和观测噪声，σ为高斯密度标准差，A为状态转移矩阵。

6.根据权利要求4所述的变压器有源噪声降噪装置的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括采用重采样方法：重新采样一组粒子

返回步骤(c)。

7.根据权利要求4所述的变压器有源噪声降噪装置的控制方法，其特征在于：

所述步骤(e)还包括判断粒子样本值大小，削弱粒子大样本值。

8.根据权利要求4所述的变压器有源噪声降噪装置的控制方法，其特征在于：所述步骤(4)中自适应算法为FxLMS算法。