CN107240404B - 用于预制舱式变电站的降噪方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预制舱中噪声处理技术，特别是一种用于预制舱式变电站的降噪方法，还可以适用于处于封闭空间中的变压器的噪声处理，首先提供降噪系统，分别采集噪声源的测量噪声s(n)、变压器传至柜体的噪声b(n)以及环境声音e(n)，以获得其声波幅值和波形，然后计算其舱内噪声与噪声源噪声的倍数，获得增益值，根据反向声波的原理，然后以此增益值为依据获得相应的反向声波，通过反向声波输出装置输出能够抵消舱内噪声的声波，实现降噪效果。本发明创新采用增益定时校验，从而实现了在有限的空间内有效降低噪声，提升运维人员的作业环境，提高工作效率，增加工作安全性。

Description

用于预制舱式变电站的降噪方法

技术领域

本发明涉及一种预制舱中噪声处理技术，特别是一种用于预制舱式变电站的降噪方法，还可以适用于处于封闭空间中的变压器的噪声处理，例如居民区的配电箱变。

背景技术

变电站中预制舱内的设备包括一次设备和二次设备。二次设备预制舱内包括各二次屏柜、空调、摄像头等设备，一次设备预制舱内包括GIS设备、10kV开关柜、站用变、接地变等设备。一次设备舱中的站用变和接地变在运行过程中会因为器件震动而产生大量噪声。二次设备舱中所配置的散热器和空调设备也会产生大量噪声。而目前的变电站设计方案通常只考虑对站外居民的噪声影响，而忽略噪声对于运行和检修人员的影响。然而人在噪声较大的环境中工作容易出现烦躁和效率低下等问题，同时一次设备的电压等级较高，忽略预制舱内噪声治理将增加运行和检修人员的触电风险并且降低工作效率。尤其对于采用预制舱的变电站，舱内空间狭小，设备紧凑，噪声更须引起重视。同样地，小区箱变噪声问题也影响周边居民的日常生活。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够有效降低舱内噪声，提升运维人员的作业环境，提高工作效率的用于预制舱式变电站的降噪方法。

本发明所述目的是通过以下途径来实现的：

用于预制舱式变电站的降噪方法，其要点在于，包括如下步骤：

提供降噪系统，包括有依序连接的噪声采集模块、模拟信号转换模块、控制器和反向声波信号转换模块和声波输出装置，其中噪声采集模块有若干个，分别安装在预制舱内各运行设备的外壳上，模拟信号转换模块、控制器和反向声波信号转换模块则安装预制舱舱壁或者柜体上，声波输出装置也为多个，分别安装在预制舱内噪声集中处的其中一运行设备上，

由噪声采集模块获得噪声源的测量噪声s(n)以及变压器传至柜体的噪声b(n)，舱内测量噪声x(n)= b(n)+e(n)，即由变压器传至柜体的噪音b(n)与环境声音e(n)组成，环境声音e(n)为设定的取值，或者为在设备所在环境采集的值；变压器传至柜体的噪声b(n)可近似为s(n)的数倍，即b(n)=k×s(n)，k为倍数值；

增益w的校准：选择环境声音e(n)很小的时段进行校准，此时视为e(n)≈0，根据噪声采集模块测量获得噪声源的测量噪声s(n)以及变压器传至柜体的噪声b(n)，此时x(n)≈b(n)，因此k=x(n)/s(n)，获得 x(n)和s(n)的关系倍数k，在控制器中设定增益w=k；

系统运行：控制器采集噪声源测量值s(n)，通过反向声波输出装置输出反向声波y(n)，y(n)=w×s(n)，此时进入人耳的声音为：

E=x(n)-y(n) =b(n)+e(n)-y(n)=k×s(n) +e(n)- w×s(n)

=(k-w)s(n)+e(n)

因为设定增益w=k，因此此时进入人耳的声音为E=e(n)，完成噪声抑制；

当再次检测到环境噪音较小且噪声分量较大时，重复增益校准步骤，调整增益w大小，再运行系统。

所述的变压器传至柜体的噪声b(n)，其可近似为s(n)的倍数，即b(n)=k×s(n)，因此在校准时，当环境声音e(n)≈0时可得，x(n)= b(n)=k×s(n)，进一步获得k=x(n)/s(n)。这样，通过控制器调节w大小，使k=w，即y(n)= b(n)，可使输入人耳的声音E=e(n)，达到消除噪音的目的。由于k为未知量，如何控制增益w的大小实现消噪是关键。考虑舱内设备正常运行时的噪声频谱基本不变，仅幅值变化，因此可在环境声较小的时段测得k值。

噪声采集模块用于收集预制舱内的噪声声源，此时将获得噪声的模拟信号，该模拟信号通过模拟信号转换模块转换为数字信号，并发送给控制器，控制器根据获得的信息校准增益值，另外根据校准的增益值发送给反向声波信号转换模块，反向声波信号转换模块根据提供的声波增益量产生一个反向声波，并通过声波输出装置输出一个反向声波。

所述反向声波也称为反相声波，其与产生噪声的声波基本一致，但是在相位点上是相互“抵消”的，也就是说二者幅值相同但是波形相反，因此能够形成在一定区域内声波传送时波形在一些振动点上相互抵消，达到降低噪音的效果。因此在预制舱有限的空间内，产生的噪声便可通过本发明所述降噪装置进行降噪处理，从而有效降低舱内噪声，提升运维人员的作业环境，提高工作效率，增加工作安全性。

本发明可以进一步具体为：

所述控制器包括有显示屏、控制面板、网络端口和信号处理器，控制面板为一种手动操作面板，控制面板连接信号处理器的输入端，信号处理器的输出端连接显示屏和网络端口。

当信号处理器接收来自模拟信号转换模块提供的噪声采集信息后，将进行信号频谱分析处理，获得噪声信息中各次谐波幅值和波形，并通过显示屏进行展示，此时，可以通过控制面板对展示的谐波进行增益调整，并将调整后的声波信号发送给反向声波信号转换模块，最后通过声波输出装置输出反向声波，达到降低噪音的效果。控制器还可以通过网络端口将处理的数据发送给上位监控系统，供运行人员监控。

所述声波输出装置为一种发声装置。

声波输出装置是一种发声装置，如扩音器、喇叭、播放器等等。

综上所述，本发明提供了一种用于预制舱式变电站的降噪方法，采集噪声以获得声波幅值和波形，根据反向声波的原理，创新采用增益定时校验，然后以此为依据获得反向声波，从而实现了在有限的空间内有效降低噪声，提升运维人员的作业环境，提高工作效率，增加工作安全性。

附图说明

图1为本发明所述用于预制舱式变电站的降噪方法中降噪系统的原理结构示意图。

图2所示为本发明所述降噪方法用于预制舱中时的分布结构示意图。

图3所示为本发明所述降噪方法用于箱式变压器时的分布结构示意图。

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

参照附图1和附图2，用于预制舱式变电站的降噪系统，包括有依序连接的噪声采集模块1、模拟信号转换模块（A/D转换）、控制器3和反向声波信号转换模块（D/A转换）和声波输出装置2，其中噪声采集模块1有若干个，分别安装在预制舱内各运行设备的外壳上，如空调外壳、舱内变压器柜体外壳等，模拟信号转换模块A/D、控制器3和反向声波信号转换模块D/A则安装预制舱舱壁或者柜体上，其中，模拟信号转换模块A/D和反向声波信号转换模块D/A可以集成在控制器3中，也可以分别对应集成到噪声采集模块1和声波输出装置2中。声波输出装置2也为多个，分别安装在预制舱内噪声集中处的其中一运行设备上，一般与噪声采集模块1安装在较为靠近的位置。

所述控制器3包括有显示屏、控制面板、网络端口RS232和DSP信号处理器，控制面板为一种手动操作面板，主要用于增益数值的手动设置，控制面板连接信号处理器的输入端，信号处理器的输出端连接显示屏和网络端口，如附图1所示。

本发明所述用于预制舱式变电站的降噪方法，基于前述的降噪系统，其步骤包括如下：

由噪声采集模块获得噪声源的测量噪声s(n)以及变压器传至柜体的噪声b(n)，舱内测量噪声x(n)= b(n)+e(n)，即由变压器传至柜体的噪音b(n)与环境声音e(n)组成，环境声音e(n)为设定的取值，或者为在设备所在环境采集的值；变压器传至柜体的噪声b(n)可近似为s(n)的数倍，即b(n)=k×s(n)，k为倍数值；

增益w的校准：当控制器测得环境噪音较小且噪声分量较大时，或在夜间时段时，启动增益校准程序。选择环境声音e(n)很小的时段进行校准，此时视为e(n)≈0，根据噪声采集模块测量获得噪声源的测量噪声s(n)以及变压器传至柜体的噪声b(n)，此时x(n) ≈b(n)，因此k=x(n)/s(n)，获得 x(n)和s(n)的关系倍数k，在控制器中设定增益w=k；

系统运行：控制器采集噪声源测量值s(n)，通过反向声波输出装置输出反向声波y(n)，y(n)=w×s(n)，此时进入人耳的声音为：

E=x(n)-y(n) =b(n)+e(n)-y(n)=k×s(n) +e(n)- w×s(n)

=(k-w)s(n)+e(n)

因为设定增益w=k，因此此时进入人耳的声音为E=e(n)，完成噪声抑制；

当再次检测到环境噪音较小且噪声分量较大时，重复增益校准步骤，调整增益w大小，再运行系统。

本发明所示降噪装置还可以适用于箱式变压器中，如附图3所示，在箱变外壳上安装降噪系统，可以降低箱外变压器噪声，消除噪声对周边居民影响。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (2)

1.用于预制舱式变电站的降噪方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供降噪系统，包括有依序连接的噪声采集模块、模拟信号转换模块、控制器和反向声波信号转换模块和声波输出装置，其中噪声采集模块有若干个，分别安装在预制舱内各运行设备的外壳上，模拟信号转换模块、控制器和反向声波信号转换模块则安装预制舱舱壁或者柜体上，声波输出装置也为多个，分别安装在预制舱内噪声集中处的其中一运行设备上，

由噪声采集模块获得噪声源的测量噪声s(n)以及变压器传至柜体的噪声b(n)，舱内测量噪声x(n)= b(n)+e(n)，即由变压器传至柜体的噪音b(n)与环境声音e(n)组成，环境声音e(n)为设定的取值，或者为在设备所在环境采集的值；变压器传至柜体的噪声b(n)可近似为s(n)的数倍，即b(n)=k×s(n)，k为倍数值；

增益w的校准：选择环境声音e(n)很小的时段进行校准，此时视为e(n)≈0，根据噪声采集模块测量获得噪声源的测量噪声s(n)以及变压器传至柜体的噪声b(n)，此时x(n) ≈b(n)，因此k=x(n)/s(n)，获得 x(n)和s(n)的关系倍数k，在控制器中设定增益w=k；

系统运行：控制器采集噪声源测量值s(n)，通过反向声波输出装置输出反向声波y(n)，y(n)=w×s(n)，此时进入人耳的声音为：

E=x(n)-y(n) =b(n)+e(n)-y(n)=k×s(n) +e(n)- w×s(n)

=(k-w)s(n)+e(n)

因为设定增益w=k，因此此时进入人耳的声音为E=e(n)，完成噪声抑制；

当再次检测到环境噪音较小且噪声分量较大时，重复增益校准步骤，调整增益w大小，再运行系统。

2.根据权利要求1所述的用于预制舱式变电站的降噪方法，其特征在于，所述控制器包括有显示屏、控制面板、网络端口和信号处理器，控制面板为一种手动操作面板，控制面板连接信号处理器的输入端，信号处理器的输出端连接显示屏和网络端口。

Images