CN107860469B - 一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法 - Google Patents

一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107860469B
CN107860469B CN201711173380.9A CN201711173380A CN107860469B CN 107860469 B CN107860469 B CN 107860469B CN 201711173380 A CN201711173380 A CN 201711173380A CN 107860469 B CN107860469 B CN 107860469B
Authority
CN
China
Prior art keywords
noise
fitting
substation
polynomial
multinomial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711173380.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107860469A (zh
Inventor
杨帆
房占凯
高兵
冉佳
邓超平
李天野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Electric Power Research Institute of State Grid Eastern Inner Mongolia Power Co Ltd
Original Assignee
Chongqing University
Electric Power Research Institute of State Grid Eastern Inner Mongolia Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University, Electric Power Research Institute of State Grid Eastern Inner Mongolia Power Co Ltd filed Critical Chongqing University
Priority to CN201711173380.9A priority Critical patent/CN107860469B/zh
Publication of CN107860469A publication Critical patent/CN107860469A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107860469B publication Critical patent/CN107860469B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • G06F17/12—Simultaneous equations, e.g. systems of linear equations

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明请求保护一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法，包括确定变电站实际布局结构的相关信息，并根据相关信息构建变电站三维噪声仿真模型；针对主变压器进行噪声源的设定，仿真计算出变电站厂界噪声分布；依靠变电站厂界实际测量噪声数据以及仿真计算结果数据进行正交多项式拟合，建立仿真噪声‑测量噪声最小二乘多项式，逐次增加拟合多项式的次数，找出效果最佳的拟合多项式；将仿真计算结果数据代入拟合多项式中得到噪声预测值，从而实现对变电站厂界噪声的准确预测。该方法相比于传统多项式项数灵活可调，计算效率更高，更易于寻找最佳多项式次数，结果预测的准确性和有效性更好。

Description

一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法
技术领域
本发明属于测量领域，尤其涉及一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法。
背景技术
随着电网的发展和城镇区域的扩大，新建的变电站周围出现居民住宅等噪声敏感建筑物的现象有增加的趋势，变电站噪声影响愈来愈受到公众关注。
变电站的噪声源包括主变压器、接地变压器、电容器、母线、线闸、开关闸等声源设备。其中，主变压器是变电站最主要的噪声源，是由于铁芯的磁致伸缩引起的振动和绕组线圈的振动产生的，其噪声水平与用电负荷成正相关关联。所以，目前对变电站噪声的研究主要集中在变压器噪声产生机理以及变电站降噪措施上，例如祝丽花、杨庆新等用能量变分原理建立了变压器铁芯的强磁机耦合模型，并基于该模型对变压器铁芯的辐射噪音进行了分析预估变压器辐射噪音提供了方法；谭闻、张小武归纳了对变压器噪音研究方法，预估变压器噪音可以从实验测量或建立辐射声场模型方面进行分析；S.L.Foster.E与Reiplinger等人探讨了硅钢片的磁致伸缩特性对电力变压器噪声频谱的影响。
然而，目前所研究的变电站噪声预测方法大多从噪声产生原理出发，在实现上过于复杂，且与实测值存在较大误差，这是由于在实际测量中环境背景噪声较大，而这种随机的背景噪声在仿真计算中难以考虑，导致预测结果不理想。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种灵活可调，计算效率更高，更易于寻找最佳多项式次数，结果预测的准确性和有效性更好的基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法。本发明的技术方案如下：
一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法，其包括以下步骤：
a、获取变电站实际布局结构的相关信息，并根据相关信息构建变电站三维噪声仿真模型；
b、采用仿真软件将实际测量的主变压器周围的噪声值作为噪声源设定在仿真模型主变上，并设置好对应的求解方程以及边界条件，仿真计算出变电站厂界噪声分布；
c、根据变电站厂界噪声实际测量噪声数据以及步骤b的仿真计算结果数据进行正交多项式拟合，建立仿真噪声-测量噪声最小二乘多项式，逐次增加拟合多项式的次数，找出效果最佳的拟合多项式。
d、将仿真计算结果数据代入拟合多项式中得到噪声预测值，从而实现对变电站厂界噪声的准确预测。
进一步的，所述步骤a中的变电站实际布局结构的相关信息包括变电站围墙布局及围墙高度、站内主变压器位置及主变尺寸大小、站内房屋建筑结构及位置。
进一步的，所述步骤b采用的仿真软件是基于Cadna/A的噪声仿真软件。
进一步的，所述步骤c进行正交多项式拟合，建立仿真噪声-测量噪声最小二乘多项式具体包括步骤:：首先确定线性无关多项式序列1,x,x2,…,xk,…，其次利用Gram-Schmidt正交化方法构造正交多项式序列；
其中Pk(x)是首项系数为1的k次多项式，k表示多项式最高次数，xi表示仿真噪声，P0(x)＝1，αjk表示用Pj(x)(j＝0,1,…k)来组成Pk(x)时的各项系数，m表示正交多项式序列的最高次数。
在逐步计算出正交多项式序列Pk(x)之后，确定多项式拟合次数并求解法方程系数矩阵，由于正交多项式法方程系数矩阵为对角阵，即计算出相应的系数
其中fi表示实测噪声，最后可得到拟合曲线
在计算出相应的Pk及之后，通过对比各次数多项式的平方误差，即可得到拟合效果最好的多项式。
进一步的，所述步骤c中的逐次增加拟合多项式的次数，找出效果最佳的拟合多项式具体为：依次增大多项式序列的次数，分别求得对应拟合多项式的平方误差，得到拟合效果最佳的多项式，多项式最高次数由噪声测点数决定；
在逐步计算出正交多项式序列Pk(x)之后，确定多项式拟合次数并求解法方程系数矩阵，由于正交多项式法方程系数矩阵为对角阵，即计算出相应的系数
其中fi表示实测噪声，最后可得到拟合曲线
在计算出相应的Pk及之后，通过对比各次数多项式的平方误差，即可得到拟合效果最好的多项式。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明通过结合仿真计算以及正交多项式拟合的方法实现变电站噪声的预测，该方法可以动态根据噪声测量点数确定仿真噪声-测量噪声多项式拟合关系，在增加极少计算量的情况下更灵活的增大多项式序列的次数，找到拟合效果最佳的多项式，这种预测方法相比传统方法计算效率更高，结果预测的准确性和有效性更好。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法流程图；
图2为某500kV变电站厂界仿真噪声分布云图；
图3为本发明建立仿真噪声-测量噪声多项式拟合关系计算流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
如图1所示，为本发明实施例一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法流程图：
步骤1、确定变电站实际布局结构的相关信息，并根据相关信息构建变电站三维噪声仿真模型；
具体过程为，确定变电站实际布局结构的相关信息，包括变电站围墙布局及围墙高度、站内主变压器位置及主变尺寸大小、站内房屋建筑结构及位置。
步骤2、针对主变压器进行噪声源的设定，仿真计算出变电站厂界噪声分布；
具体过程为，基于Cadna/A噪声仿真软件将实际测量的主变压器周围的噪声值作为噪声源设定在仿真模型主变上，并设置好对应的求解方程以及边界条件。
步骤3、依靠变电站厂界噪声实际测量噪声数据以及仿真计算结果数据进行正交多项式拟合，建立仿真噪声-测量噪声最小二乘多项式，逐次增加拟合多项式的次数，找出效果最佳的拟合多项式；
具体过程为，根据变电站实际测量噪声的测点位置取出图2中对应位置噪声数据，建立同一位置仿真噪声与实测噪声对应关系。
进一步地，图3为建立仿真噪声-测量噪声多项式拟合关系计算流程图，首先确定线性无关多项式序列1,x,x2,…,xk,…，其次利用Gram-Schmidt正交化方法构造正交多项式序列。
其中Pk(x)是首项系数为1的k次多项式，xi表示仿真噪声，P0(x)＝1，
在逐步计算出正交多项式序列Pk(x)之后，确定多项式拟合次数并求解法方程系数矩阵，由于正交多项式法方程系数矩阵为对角阵，即计算出相应的系数
其中fi表示实测噪声，最后可得到拟合曲线
在计算出相应的Pk及之后，通过对比各次数多项式的平方误差，即可得到拟合效果最好的多项式。
步骤4、将仿真计算结果数据代入拟合多项式中得到噪声预测值，从而实现对变电站厂界噪声的准确预测。
具体过程为，若要预测变电站内某个位置的噪声大小，可取出仿真分布云图中对应该位置的仿真噪声值代入多项式中作为自变量，算出的因变量的大小即为该处噪声预测值。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
在本发明实施例中，通过结合仿真计算以及正交多项式拟合的方法实现变电站噪声的预测，该方法可以动态根据噪声测量点数确定仿真噪声-测量噪声多项式拟合关系，在增加极少计算量的情况下更灵活的增大多项式序列的次数，找到拟合效果最佳的多项式，这种预测方法相比传统方法计算效率更高，结果预测的准确性和有效性更好。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、获取变电站实际布局结构的相关信息，并根据相关信息构建变电站三维噪声仿真模型；
b、采用仿真软件将实际测量的主变压器周围的噪声值作为噪声源设定在仿真模型主变上，并设置好对应的求解方程以及边界条件，仿真计算出变电站厂界噪声分布；
c、根据变电站厂界噪声实际测量噪声数据以及步骤b的仿真计算结果数据进行正交多项式拟合，建立仿真噪声-测量噪声最小二乘多项式，逐次增加拟合多项式的次数，找出效果最佳的拟合多项式；所述步骤c中的逐次增加拟合多项式的次数，找出效果最佳的拟合多项式具体为：依次增大多项式序列的次数，分别求得对应拟合多项式的平方误差，得到拟合效果最佳的多项式，多项式最高次数由噪声测点数决定；
d、将仿真计算结果数据代入拟合多项式中得到噪声预测值，从而实现对变电站厂界噪声的准确预测。
2.根据权利要求1所述的基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法，其特征在于，所述步骤a中的变电站实际布局结构的相关信息包括变电站围墙布局及围墙高度、站内主变压器位置及主变尺寸大小、站内房屋建筑结构及位置。
3.根据权利要求1所述的基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法，其特征在于，所述步骤b采用的仿真软件是基于Cadna/A的噪声仿真软件。
4.根据权利要求1所述的基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法，其特征在于，所述步骤c进行正交多项式拟合，建立仿真噪声-测量噪声最小二乘多项式具体包括步骤：首先确定线性无关多项式序列1,x,x2,…,xk,…，其次利用Gram-Schmidt正交化方法构造正交多项式序列；
其中Pk(x)是首项系数为1的k次多项式，k表示多项式最高次数，xi表示仿真噪声，P0(x)＝1，αjk表示用Pj(x)(j＝0,1,…k)来组成Pk(x)时的各项系数，m表示正交多项式序列的最高次数；
在逐步计算出正交多项式序列Pk(x)之后，确定多项式拟合次数并求解法方程系数矩阵，由于正交多项式法方程系数矩阵为对角阵，即计算出相应的系数
其中fi表示实测噪声，最后可得到拟合曲线
在计算出相应的Pk及之后，通过对比各次数多项式的平方误差，即可得到拟合效果最好的多项式。
5.根据权利要求1所述的基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法，其特征在于，所述步骤c中依次增大多项式序列的次数，分别求得对应拟合多项式的平方误差，得到拟合效果最佳的多项式，多项式最高次数由噪声测点数决定，具体包括：
在逐步计算出正交多项式序列Pk(x)之后，确定多项式拟合次数并求解法方程系数矩阵，由于正交多项式法方程系数矩阵为对角阵，即计算出相应的系数
其中fi表示实测噪声，最后可得到拟合曲线
在计算出相应的Pk及之后，通过对比各次数多项式的平方误差，即可得到拟合效果最好的多项式。
CN201711173380.9A 2017-11-22 2017-11-22 一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法 Active CN107860469B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711173380.9A CN107860469B (zh) 2017-11-22 2017-11-22 一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711173380.9A CN107860469B (zh) 2017-11-22 2017-11-22 一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107860469A CN107860469A (zh) 2018-03-30
CN107860469B true CN107860469B (zh) 2019-09-10

Family

ID=61703255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711173380.9A Active CN107860469B (zh) 2017-11-22 2017-11-22 一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107860469B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109684595B (zh) * 2018-12-07 2023-10-20 中国航发沈阳发动机研究所 涡扇发动机整机噪声试验数据分离方法
CN110567576B (zh) * 2019-09-11 2022-10-28 中国电力科学研究院有限公司 一种变电站厂界噪声超标原因的确定方法及装置
CN110749375B (zh) * 2019-10-22 2022-03-15 国网湖南省电力有限公司 一种建筑物房间内变压器结构传声预测方法及装置
CN112816802B (zh) * 2020-12-22 2022-06-07 国家电网有限公司 一种变压器基础噪声水平评估方法
CN112347705B (zh) * 2021-01-07 2021-04-02 中国电力科学研究院有限公司 一种建立变电站厂界噪声模型的方法和系统
CN113221413B (zh) * 2021-05-10 2023-02-17 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种变电站可听噪声预测的声波干涉修正方法及系统
CN113379201B (zh) * 2021-05-25 2022-05-06 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种城市变电站厂界噪声贡献度辨识方法
CN113670434B (zh) * 2021-06-21 2023-05-02 深圳供电局有限公司 变电站设备声音异常识别方法、装置和计算机设备
CN113720441B (zh) * 2021-08-26 2023-09-12 国网上海市电力公司 一种变电站周界噪音分布重现方法
CN114152824A (zh) * 2021-11-15 2022-03-08 国网重庆市电力公司电力科学研究院 变电站环境噪声实时监控及优化控制方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3567417B2 (ja) * 1998-04-10 2004-09-22 清水建設株式会社 騒音伝播予測法
CN103218523B (zh) * 2013-04-02 2016-02-17 南京航空航天大学 基于网格队列和分段拟合的机场噪声可视化方法
CN104504215A (zh) * 2015-01-07 2015-04-08 西南大学 基于单位分解“有限元-无网络”单元的汽车车内声场预测方法
CN105004416B (zh) * 2015-07-02 2017-11-21 哈尔滨工程大学 基于逆边界元法机械噪声远场声压预测方法
CN106055861B (zh) * 2016-05-05 2018-12-21 北京航空航天大学 一种基于代理模型的车内振动噪声预测的顶点分析方法
CN107180273B (zh) * 2017-05-09 2020-05-22 国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院 一种基于大数据统计分析的变电站厂界噪声预测评估方法
CN107315886B (zh) * 2017-07-06 2021-05-11 国网重庆市电力公司电力科学研究院 一种变压器室外部三维空间噪声预测的方法与装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107860469A (zh) 2018-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107860469B (zh) 一种基于正交多项式拟合的变电站噪声预测方法
CN103139907B (zh) 一种利用指纹法的室内无线定位方法
Jiao et al. Time-domain finite-element simulation of three-dimensional scattering and radiation problems using perfectly matched layers
CN106096184B (zh) 一种基于声强法的变压器多点声源模型的噪声计算方法及系统
CN100468391C (zh) 信号处理方法和信号处理装置
WO2022237708A1 (zh) 一种变电站可听噪声预测的声波干涉修正方法及系统
CN109670257B (zh) 一种换流站声场仿真方法及系统
CN104502402B (zh) 一种测量柱状隔热材料热物性的方法
CN110031788A (zh) 一种空心线圈电流互感器误差环境相关性分析方法
CN107609332A (zh) 一种换流变压器远场噪声预测的方法
Li et al. UHF partial discharge localization algorithm based on compressed sensing
CN110048416A (zh) S-g滤波和自适应mp算法的低频振荡模态辨识方法
CN104112167B (zh) 可发电风资源分布的获取方法
CN111261188A (zh) 高压变压器噪声频谱确定方法及装置
CN103152820B (zh) 一种无线传感器网络声源目标迭代定位方法
CN109870669A (zh) 一种二维多快拍无网格压缩波束形成声源识别方法
Wang et al. Field measurement system based on a wireless sensor network for the wind load on spatial structures: design, experimental, and field validation
CN106842112A (zh) 强混响环境下基于参数化贝叶斯字典学习的声源定位方法
CN109490728A (zh) 一种基于正则化的变电站局部放电定位方法
CN104979829A (zh) 一种基于改进的FastICA算法的谐波电流估计方法
CN106441748B (zh) 一种用于确定大型汽轮发动机基座动力特性的方法
CN113468797A (zh) 一种电-气综合能源系统状态估计方法和系统
CN105606923A (zh) 基于数值仿真和无源无线测温的电缆载流极限确定方法
CN101576611B (zh) 基于核独立分量分析的电流传感器角差在线监测方法
CN105653848A (zh) 一种利用单端口阻抗和灵敏度测量耦合线圈参数的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant