CN108254065A - 风力发电机组的噪音音调评估方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种风力发电机组的噪音音调评估方法及装置，其中，该方法包括：获取风力发电机组当前的运行数据，其中所述运行数据包括运行噪音和输出功率；根据所述当前输出功率，确定与其对应的标准风速，并根据预先存储的标准风速与背景噪音之间的对应关系，确定所述标准风速对应的背景噪音；根据所述运行噪音和所述背景噪音，对所述风力发电机组当前的噪音音调进行评估。本发明实施例提供的风力发电机组的噪音音调评估方法及装置，能够实现对风力发电机组噪音音调的实时评估，且单次评估的数据量较小，效率较高。

Description

风力发电机组的噪音音调评估方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组的噪音音调评估方法及装置。

背景技术

EC-61400标准对风力发电机噪声性能有明确要求，规定可听度超过-3dB时机组噪音存在音调，而未经过噪音优化的机组通常存在由发电机和塔底散热风扇引起的可听音调。对于发电机引起的可听音调(其频率由发电机转速与极对数决定)，现有消除方式是通过对变流器注入特定幅值和相位角度的5次或7次谐波后，利用音调分析标准流程判定注入谐波有效性，如无效继续调节谐波参数。目前对于特定谐波对音调的影响并没有相关的理论认识，故只能利用试探方式找到最优谐波参数，这就对噪音的音调评估提出了较高的速度响应要求。现有的音调评估流程是基于统计方式从大量历史噪音数据中，获取两个最接近整数风速的一分钟运行噪音，并将其分割为12个10秒片段进行音调判断，如果12个片段的可听度均大于-3dB，则可判断在该整数风速下风机存在可听音调。由于现有方法是以历史噪音数据为基础进行噪音音调分析，因此不具有实时性，并且历史噪音数据的数据量较大，数据处理和数据分析的耗时较长，效率较低。

发明内容

本发明实施例提供一种风力发电机组的噪音音调评估方法及装置，用以实时的对风力发电机组的噪音音调进行评估，减小单次评估的数据量，提高评估效率。

本发明实施例第一方面提供一种风力发电机组的噪音音调评估方法，该方法包括：

获取风力发电机组当前的运行数据，其中所述运行数据包括运行噪音和输出功率；

根据所述当前输出功率，确定与其对应的标准风速，并根据预先存储的标准风速与背景噪音之间的对应关系，确定所述标准风速对应的背景噪音；

根据所述运行噪音和所述背景噪音，对所述风力发电机组当前的噪音音调进行评估。

本发明实施例第二方面提供一种风力发电机组的噪音音调评估装置，该装置包括：

获取模块，获取风力发电机组当前的运行数据，其中所述运行数据包括运行噪音和输出功率；

确定模块，根据所述当前输出功率，确定与其对应的标准风速，并根据预先存储的标准风速与背景噪音之间的对应关系，确定所述标准风速对应的背景噪音；

评估模块，根据所述运行噪音和所述背景噪音，对所述风力发电机组当前的噪音音调进行评估。

本发明实施例，通过对风力发电机组的诸如运行噪音和输出功率等运行数据进行实时获取，并根据风力发电机组实时的输出功率确定出风力发电机组实时的标准风速，以及标准风速对应的背景噪音，从而根据风力发电机组实时的背景噪音以及相应的实时运行噪音，实现对风力发电机组噪音音频的评估。由于本发明实施例的数据基础是风力发电机组的实时运行数据，因此，具有较好的实时性，并且相较于现有技术从庞大的历史数据中获取数据进行评估而言，本发明实施例在评估过程中需要处理的数据量较少，因此，能够缩短数据处理和分析的时间，提高评估的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的风力发电机组的噪音音调评估方法的流程图；

图2为本发明一实施例提供的步骤103的执行方法流程图；

图3为本发明一实施例提供的风力发电机组的噪音音调评估装置的结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的评估模块13的结构示意图。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤的过程或结构的装置不必限于清楚地列出的那些结构或步骤而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程或装置固有的其它步骤或结构。

图1为本发明一实施例提供的风力发电机组的噪音音调评估方法的流程图，该方法可以由一噪音音调评估装置来执行，该装置可以是独立的硬件设备，也可以是设置在硬件设备中的可执行程序，如图1所示，该方法包括：

步骤101、获取风力发电机组当前的运行数据，其中所述运行数据包括运行噪音和输出功率。

可选的，本实施例中所涉及的运行数据包括风力发电机组当前的运行噪音和输出功率，优选的，还可以包括风力发电机组当前所处环境的风速。

实际应用中，上述运行噪音、输出功率以及风速可以是在当前时刻采集获得的风力发电机组在预设时间长度内的平均运行噪音、平均输出功率和平均风速。比如，可以对风力发电机组在当前5秒范围内的运行噪音、输出功率、风速进行采集，并求平均值。

具体的，上述运行数据的获取方法与现有技术类似在这里不再赘述。

在图1中，还包括步骤102、根据所述当前输出功率，确定与其对应的标准风速，并根据预先存储的标准风速与背景噪音之间的对应关系，确定所述标准风速对应的背景噪音。

可选的，可以先将采集获得的平均输出功率与预设的阈值范围进行对比，确定该平均输出功率是否属于预设的阈值范围，其中，若属于，则根据预设的功率与风速之间的映射关系，确定所述平均输出功率对应的风速，比如可以将上述功率与风速之间的映射关系具体为标准功率与风速之间的关系曲线，实际应用中，先根据表达式Pn＝Pm×(Tk/Tref)×(Rref/R)，确定平均输出功率对应的标准功率(即标准大气压下的功率)，其中，Pm为测量获得的平均输出功率，Pn为标准功率，Tk为华氏气温，Tref为参考气温，比如288K，R为大气压力(kPa)，Rref为参考大气压力，比如101.3kPa。进一步，再根据计算获得的Pn和上述关系曲线求解平均输出功率对应的风速。

进一步的，在获得上述平均输出功率对应的风速后，再根据预设的风速与标准风速之间的映射关系，确定该风速对应的标准风速。其中，风速与标准风速之间的映射关系可以被具体为对数风剪切函数：

其中，V₁₀为标准风速，V_P为上述求解获得的平均输出功率所对应的风速，z₀为测试场地的粗糙度，H为噪音采集位置的高度。

可选的，若风力发电机组在当前预设时间长度内的平均输出功率超过预设阈值范围的最大值时，则本实施例中需要根据预设的风速与标准风速之间的第一线性关系，确定上述步骤101中平均风速所对应的标准风速。特别的，为了确保实际应用中风速与标准风速之间线性关系的可用性和时效性，当确定风力发电机组在当前预设时间长度内的平均输出功率超过预设阈值范围的最大值时，还可以先确定当前数据库中风速数据的数量是否超过预设的数量，若超过，则进一步根据当前存储的风速数据，确定风速与标准风速之间的第二线性关系，并根据所述第二线性关系，确定所述平均风速对应的标准风速，若未超过，则将当前采集获得的平均风速存储在数据库中，并触发执行步骤101的步骤。其中，上述确定风速与标准风速之间的第二线性关系的方法与现有技术类似，在这里不再赘述。

可选的，本实施例中所涉及的背景噪音均为风力发电机组在停机状态下采集的背景噪音。上述风速与背景噪音之间的对应关系为根据预设的单次采集时间长度在预设时间范围内对风力发电机组预设高度处的风速和背影噪音进行采集，并将单次采集时间长度内采集获得的风速进行求平均处理和标准化处理，生成对应的标准风速，并完成标准风速与对应背景噪音之间对应关系的建立。比如，实际应用中可以在预设时间范围内对风力发电机组离地10米高度处的风速和背景噪音进行采集，并以30秒为单位时间长度，对采集到的数据进行分割，并对每个30秒时间长度内的风速进行求均值处理和标准化处理，建立每个30秒时间长度内平均风速与背景噪音之间的对应关系。当然此处仅为示例说明，并不是对本发明的唯一限定。

在图1中，还包括步骤103、根据所述运行噪音和所述背景噪音，对所述风力发电机组当前的噪音音调进行评估。

图2为本发明一实施例提供的步骤103的执行方法流程图，如图3所示，本实施例中，步骤103包括如下子步骤：

步骤201、根据所述运行噪音的窄带谱，确定所述运行噪音对应的音调声压级和第一掩蔽声压级。

本实施例中运行噪音的窄带谱的获取方法与现有技术类似，在这里不多做赘述。

可选的，在获得运行噪音的窄带谱后，需要根据预设的频率范围，确定该窄带谱在该预设频率范围内的最大值，并根据该最大值计算运行噪音的临界频带宽度。其方法与现有技术类似，在这里不再赘述。这里需要说明的是，在实际应用中上述预设频率范围可以根据具体需要具体设定，这样就可以根据不同的预设频率范围确定不同的临界频带宽度，从而达到对重点音调或多音调分析的目的，能够有效提升噪音音调评估的灵活性。

进一步的，将运行噪音在临界频带宽度内的所有谱线按照声压级大小进行从小到大排序，提取前70％的谱线进行能量平均，获得第一预设阈值。此时运行噪音在临界频带宽度内低于第一预设阈值的谱线可归类为掩蔽谱线，计算其能量平均，即可获得第一掩蔽声压级，与此同时，运行噪音在临界频带宽度内高于第二预设阈值的谱线可归类为音调谱线，计算其能量和，即可得到运行噪音的音调声压级。其中，第二预设阈值大于第一预设阈值，且在实际应用中，可以将第二预设阈值设置为第一预设阈值与预设数值(比如6dB)之和。特别需要说明的是，上述数字“70％”仅为示例说明，而不是唯一限定，在实际应用中，也可以根据需要将该数值替换为其他数值。

步骤202、根据所述背景噪音的窄带谱，对所述第一掩蔽声压级进行修正，获得第二掩蔽声压级。

步骤202的执行方法和有益效果与现有技术类似，在这里不再赘述。

步骤203、根据所述第二掩蔽声压级和所述音调声压级，确定当前噪音的可听度，其中，当前噪音包括所述背景噪音和所述运行噪音。

可选的，本实施例中通过将音调声压级减去第二掩蔽声压级，获得当前噪音的音值，再通过对该音值进行人耳频率响应补偿的方式获得当前噪音的可听度。此与现有技术类似，在这里不做详细描述。

步骤204、根据所述可听度对当前噪音的音调进行评估，并将评估的结果反馈给用户。

可选的，在获得当前噪音的可听度后，即可将该可听度与预设的阈值进行比较，进而根据比较的结果判断当前噪音是否存在音调。比如，在实际中可将噪音的可听度与-3dB进行对比，若可听度大于-3dB，则判断噪音存在音调，否则不存在音调。

上述实施例，通过对风力发电机组的诸如运行噪音和输出功率等运行数据进行实时获取，并根据风力发电机组实时的输出功率确定出风力发电机组实时的标准风速，以及标准风速对应的背景噪音，从而根据风力发电机组实时的背景噪音以及相应的实时运行噪音，实现对风力发电机组噪音音频的评估。由于该实施例的数据基础是风力发电机组的实时运行数据，因此，具有较好的实时性，并且相较于现有技术从庞大的历史数据中获取数据进行评估而言，该实施例在评估过程中需要处理的数据量较少，因此，能够缩短数据处理和分析的时间，提高评估的效率。

图3为本发明一实施例提供的风力发电机组的噪音音调评估装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括：

获取模块11，获取风力发电机组当前的运行数据，其中所述运行数据包括运行噪音和输出功率；

确定模块12，根据所述当前输出功率，确定与其对应的标准风速，并根据预先存储的标准风速与背景噪音之间的对应关系，确定所述标准风速对应的背景噪音；

评估模块13，根据所述运行噪音和所述背景噪音，对所述风力发电机组当前的噪音音调进行评估。

可选的，所述获取模块11，包括：

采集子模块111，在预设时间长度内对风力发电机组的运行噪声和输出功率进行采集；

处理子模块112，根据所述预设时间长度内的运行噪声和输出功率，获得所述风力发电机组在所述预设时间范围内的平均运行噪声和平均输出功率。

可选的，所述确定模块12，包括：

第一确定子模块121，确定所述平均输出功率是否超过预设的阈值范围；

第二确定子模块122，当所述平均输出功率属于预设的阈值范围时，根据预设的功率与风速之间的映射关系，确定所述平均输出功率对应的风速，并根据风速与标准风速之间的映射关系，确定所述风速对应的标准风速。

可选的，所述运行数据还包括所述风力发电机组在所述预设时间长度内的平均风速；

当所述平均输出功率超过所述阈值范围中的最大值时，所述确定模块12，还包括：

第三确定子模块123，根据预设的风速与标准风速之间的第一线性关系，确定所述平均风速对应的标准风速；或者，

第四确定子模块124，确定当前存储的风速数据的数量是否超过预设的数量；

若超过，则根据当前存储的风速数据，确定风速与标准风速之间的第二线性关系，并根据所述第二线性关系，确定所述平均风速对应的标准风速；

若未超过，则存储所述平均风速，并触发所述获取模块工作。

本实施例提供的装置能够用于执行图1所示的方法，其执行方式和有益效果类似，在这里不再赘述。

图4为本发明一实施例提供的评估模块13的结构示意图，如图4所示，在图3的基础上，评估模块13包括：

第五确定子模块131，根据所述运行噪音的窄带谱，确定所述运行噪音对应的音调声压级和第一掩蔽声压级；

第二处理子模块132，根据所述背景噪音的窄带谱，对所述第一掩蔽声压级进行修正，获得第二掩蔽声压级；

第六确定子模块133，根据所述第二掩蔽声压级和所述音调声压级，确定当前噪音的可听度，其中，当前噪音包括所述背景噪音和所述运行噪音；

评估子模块134，根据所述可听度对当前噪音的音调进行评估，并将评估的结果反馈给用户。

可选的，所述第五确定子模块131：

根据所述运行噪音的窄带谱在预设频率范围内的最大值，确定所述运行噪音的临界频带宽度；

根据所述运行噪音在所述临界频带宽度内，且对应声压级低于第一预设阈值的部分的平均能量，确定所述运行噪音的第一掩蔽声压级，

根据所述运行噪音在所述临界频带宽度内，且对应声压级高于第二预设阈值的部分的平均能量，确定所述运行噪音的音调声压级，其中所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

本实施例提供的装置能够用于执行图2所示的方法，其执行方式和有益效果类似，在这里不再赘述。

最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解上述实施例方法中的全部或者部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可以为磁盘、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。

本发明实施例中的各个功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独的物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种风力发电机组的噪音音调评估方法，其特征在于，包括：

获取风力发电机组当前的运行数据，其中所述运行数据包括运行噪音和输出功率；

根据所述当前输出功率，确定与其对应的标准风速，并根据预先存储的标准风速与背景噪音之间的对应关系，确定所述标准风速对应的背景噪音；

根据所述运行噪音和所述背景噪音，对所述风力发电机组当前的噪音音调进行评估。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取风力发电机组当前的运行噪音和输出功率，包括：

在预设时间长度内对风力发电机组的运行噪声和输出功率进行实时采集；

根据所述预设时间长度内的运行噪声和输出功率，获得所述风力发电机组在所述预设时间范围内的平均运行噪声和平均输出功率。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前输出功率，确定与其对应的标准风速，包括：

确定所述平均输出功率是否属于预设的阈值范围；

若是，则根据预设的功率与风速之间的映射关系，确定所述平均输出功率对应的风速，并根据风速与标准风速之间的映射关系，确定所述风速对应的标准风速。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述运行数据还包括所述风力发电机组在所述预设时间长度内的平均风速；

当所述平均输出功率超过所述阈值范围中的最大值时，所述根据所述当前输出功率，确定与其对应的标准风速，还包括：

根据预设的风速与标准风速之间的第一线性关系，确定所述平均风速对应的标准风速；或者，

确定当前存储的风速数据的数量是否超过预设的数量；

若超过，则根据当前存储的风速数据，确定风速与标准风速之间的第二线性关系，并根据所述第二线性关系，确定所述平均风速对应的标准风速；

若未超过，则存储所述平均风速，并执行所述获取风力发电机组当前的运行数据的步骤。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述运行噪音和所述背景噪音，对所述风力发电机组当前的噪音音调进行评估，包括：

根据所述运行噪音的窄带谱，确定所述运行噪音对应的音调声压级和第一掩蔽声压级；

根据所述背景噪音的窄带谱，对所述第一掩蔽声压级进行修正，获得第二掩蔽声压级；

根据所述第二掩蔽声压级和所述音调声压级，确定当前噪音的可听度，其中，当前噪音包括所述背景噪音和所述运行噪音；

根据所述可听度对当前噪音的音调进行评估，并将评估的结果反馈给用户。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述运行噪音的窄带谱，确定所述运行噪音对应的音调声压级和第一掩蔽声压级，包括：

根据所述运行噪音的窄带谱在预设频率范围内的最大值，确定所述运行噪音的临界频带宽度；

根据所述运行噪音在所述临界频带宽度内，且对应声压级低于第一预设阈值的部分的平均能量，确定所述运行噪音的第一掩蔽声压级，

根据所述运行噪音在所述临界频带宽度内，且对应声压级高于第二预设阈值的部分的平均能量，确定所述运行噪音的音调声压级，其中所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

7.一种风力发电机组的噪音音调评估装置，其特征在于，包括：

获取模块，获取风力发电机组当前的运行数据，其中所述运行数据包括运行噪音和输出功率；

确定模块，根据所述当前输出功率，确定与其对应的标准风速，并根据预先存储的标准风速与背景噪音之间的对应关系，确定所述标准风速对应的背景噪音；

评估模块，根据所述运行噪音和所述背景噪音，对所述风力发电机组当前的噪音音调进行评估。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块，包括：

采集子模块，在预设时间长度内对风力发电机组的运行噪声和输出功率进行实时采集；

处理子模块，根据所述预设时间长度内的运行噪声和输出功率，获得所述风力发电机组在所述预设时间范围内的平均运行噪声和平均输出功率。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述确定模块，包括：

第一确定子模块，确定所述平均输出功率是否超过预设的阈值范围；

第二确定子模块，当所述平均输出功率属于预设的阈值范围时，根据预设的功率与风速之间的映射关系，确定所述平均输出功率对应的风速，并根据风速与标准风速之间的映射关系，确定所述风速对应的标准风速。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述运行数据还包括所述风力发电机组在所述预设时间长度内的平均风速；

当所述平均输出功率超过所述阈值范围中的最大值时，所述确定模块，还包括：

第三确定子模块，根据预设的风速与标准风速之间的第一线性关系，确定所述平均风速对应的标准风速；或者，

第四确定子模块，确定当前存储的风速数据的数量是否超过预设的数量；

若超过，则根据当前存储的风速数据，确定风速与标准风速之间的第二线性关系，并根据所述第二线性关系，确定所述平均风速对应的标准风速；

若未超过，则存储所述平均风速，并触发所述获取模块工作。

11.根据权利要求7-10中任一项所述的装置，其特征在于，所述评估模块，包括：

第五确定子模块，根据所述运行噪音的窄带谱，确定所述运行噪音对应的音调声压级和第一掩蔽声压级；

第二处理子模块，根据所述背景噪音的窄带谱，对所述第一掩蔽声压级进行修正，获得第二掩蔽声压级；

第六确定子模块，根据所述第二掩蔽声压级和所述音调声压级，确定当前噪音的可听度，其中，当前噪音包括所述背景噪音和所述运行噪音；

评估子模块，根据所述可听度对当前噪音的音调进行评估，并将评估的结果反馈给用户。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第五确定子模块：

根据所述运行噪音的窄带谱在预设频率范围内的最大值，确定所述运行噪音的临界频带宽度；

根据所述运行噪音在所述临界频带宽度内，且对应声压级低于第一预设阈值的部分的平均能量，确定所述运行噪音的第一掩蔽声压级，

根据所述运行噪音在所述临界频带宽度内，且对应声压级高于第二预设阈值的部分的平均能量，确定所述运行噪音的音调声压级，其中所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。