CN111060193A - 一种用于测量特高压并联电抗器本体声功率的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量特高压并联电抗器本体声功率的装置及方法，属于高电压技术和电网环保技术领域。本发明装置，包括：控制器，获取特高压并联电抗器本体信息数据，接收数据采集器传输的振动加速度信号，根据振动加速度信号确定特高压并联电抗器本体声功率；加速度传感器，用于测量特高压并联电抗器本体表面振动加速度，生成振动加速度信号传输至数据采集器；数据采集器，采集加速度传感器输出的振动加速度信号传输至控制器；传感器移动器，所述传感器移动器用于移动加速度传感器，以便所述加速度传感器以预设测量点和测量线进行测量。本发明提高了特高压并联电抗器本体现场运行时的声功率的测量效率。

Description

一种用于测量特高压并联电抗器本体声功率的装置及方法

技术领域

本发明涉及高电压技术和电网环保技术领域，并且更具体地，涉及一种用于测量特高压并联电抗器本体声功率的装置及方法。

背景技术

变电站噪声目前电网发展的主要问题之一，因此对变电站内主设备的声功率的测量对解决变电站噪声问题具有重要意义。变电站噪声是特高压输电工程环境影响评价的重要内容，而并联电抗器噪声的主要来源之一便是特高压并联电抗器。因此，准确测量评估电抗器噪声级对评估特高压变电站内噪声水平有一定的意义。目前很多特高压站内为了降低特高压并联电抗器的噪声对厂界噪声的影响，对并联电抗器加装了BOX-IN装置，此时为了测量电抗器本体的声功率级相对比较困难，因为由于隔声罩的存在，隔声罩内存在声音的折射和混响等效应，因此无法用传统的声压法或者声强法对其实际运行中的声功率进行测量；此外，由于特高压并联电抗器本体结构虽然属于封闭壳体，但是表面相对不太平整，且具有监测和油管等附属设施比较多，现有振动测量方法测量需要大量的测点，而且加上安全等因素不可能在电抗器本体表面所有位置进行布点。

发明内容

针对上述问题，本发明一种用于测量特高压并联电抗器本体声功率的装置，包括：

控制器，所述控制器获取特高压并联电抗器本体信息数据，接收数据采集器传输的振动加速度信号，根据振动加速度信号确定特高压并联电抗器本体声功率；

加速度传感器，用于测量特高压并联电抗器本体表面振动加速度，生成振动加速度信号传输至数据采集器；

数据采集器，所述数据采集器采集加速度传感器输出的振动加速度信号传输至控制器；

传感器移动器，所述传感器移动器用于移动加速度传感器，以便所述加速度传感器以预设测量点和测量线进行测量。

可选的，加速度传感器包括四个测量探头。

可选的，系统还包括：电源，所述电源对数据采集器进行独立供电。

可选的，传感器移动器，包括：

活动把手、绝缘牵引绳、伸缩绝缘杆和活动夹具头；

所述可活动把手通过绝缘牵引绳及可伸缩绝缘杆连接可活动夹具头，可伸缩绝缘杆连接可活动夹具头；

所述可活动夹具头通过可活动把手及绝缘牵引绳控制闭合，夹紧加速度传感器的测量探头。

可选的，确定特高压并联电抗器本体声功率，具体为：

使用测量探头获取测量点的振动加速度，确定测量点振动加速度的振动速度，根据振动速度确定平均振动速度级

公式如下：

其中，N为测点数目，

为每个测点的振动速度级，V₀＝5×10^-8m/s为参考振动加速度；

根据所述平均振动速度级

确定特高压并联电抗器本体声功率L_w，公式如下：

其中，S_a为电抗器本体的表面积、S₀为参考面积、σ为声辐射因数、ρc为空气特性阻抗，(ρc)₀为空气在20摄氏度，气压10⁵Pa时的阻抗。

可选的，S₀＝1m²。

可选的，σ＝1。

可选的，(ρc)₀＝400N·s/m。

本发明还提出了一种用于测量特高压并联电抗器本体声功率的方法，包括：

获取特高压并联电抗器本体的长度、宽度和高度尺寸，根据长度、宽度和高度尺寸确定测量点和测量线；

根据所述测量点和测量线，测量特高压并联电抗器本体表面振动加速度，生成振动加速度信号；

根据振动加速度信号确定特高压并联电抗器本体声功率。

可选的，确定特高压并联电抗器本体声功率，具体为：

根据测量探头获取测量点的振动加速度，根据振动加速度获取测量点的振动速度，根据振动速度确定平均振动速度级

公式如下：

根据所述平均振动速度级

确定特高压并联电抗器声功率L_w，公式如下：

其中，S_a为电抗器本体的表面积、S₀为参考面积、σ为声辐射因数、ρc为空气特性阻抗，(ρc)₀为空气在20摄氏度，气压10⁵Pa时的阻抗。

本发明能够很好的保证测量的准确性，解决了特高压变电站内加装了隔声罩之后的特高压并联电抗器本体的声功率无法准确测量的问题，提高了特高压并联电抗器现场运行时的声功率的测量效率。

附图说明

图1为本发明一种用于测量特高压并联电抗器本体声功率的装置结构图；

图2为本发明一种用于测量特高压并联电抗器本体声功率的方法流程图；

其中，611-活动把手、612-绝缘牵引绳、613-伸缩绝缘杆和614-活动夹具头。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明提出了一种用于测量特高压并联电抗器本体声功率的装置，如图1所示，包括：

控制器，所述控制器获取特高压并联电抗器信息数据，接收数据采集器传输的振动加速度信号，根据振动加速度信号确定特高压并联电抗器声功率；

加速度传感器，用于测量特高压并联电抗器表面振动加速度，生成振动加速度信号传输至数据采集器；

加速度传感器包括四个测量探头，所述测量探头根据测量点和测量线，测量特高压并联电抗器表面振动加速度；

加速度传感器的测量频率范围为20Hz～20kHz，信号传输线选择直径为5mm的同轴电缆长度为5m(根据电抗器高度选择)，测量加速度计传感器的数量采用4个探头，测量探头过少，会造成频繁移动，测量探头当移动测点时测量线会相互影响，会降低测量效率。

电抗器表面振动探头的布置：根据电抗的高度，围绕电抗器在其表面做出1/3和2/3高度的位置的测量线，然后在该线位置上每个加强筋和凹处的表面至少布置1个测点，且每个测点之间的距离不大于50cm；在测点确定之后，将加速度传感器布置在测点上，其中1/3和2/3高度上各布置2个传感器，同时每4个测点为一组，测试完成之后，采用传感器移动装置6对每个测点进行水平移动，进行下一组测量，直至所有测点测试完成，从而获得每个测点的振动加速度；

数据采集器，所述数据采集器采集加速度传感器输出的振动加速度信号传输至控制器。

确定特高压并联电抗器本体声功率，具体为：

根据测量探头获取测量点的振动加速度，根据振动加速度获取测量点的振动速度，根据振动速度确定平均振动速度级

公式如下：

根据所述平均振动速度级

确定特高压并联电抗器声功率L_w，公式如下：

其中，S_a为电抗器本体的表面积，由电器本体的长宽高的尺寸进行计算；

S₀＝1m²为参考面积；

σ为声辐射因数，一般取1；

ρc为空气特性阻抗；

(ρc)₀＝400N·s/m为空气在20摄氏度，气压10⁵Pa时的阻抗。

电源，所述电源对数据采集器进行独立供电。

传感器移动器，所述传感器移动器用于移动加速度传感器沿测量线进行测量；

传感器移动器，包括：可活动把手611、绝缘牵引绳612、可伸缩绝缘杆613和可活动夹具头614；

可活动把手611通过绝缘牵引绳612及可伸缩绝缘杆613连接可活动夹具头614，可伸缩绝缘杆613连接可活动夹具头614；

可活动夹具头614通过可活动把手611及绝缘牵引绳612控制闭合，夹紧加速度传感器的测量探头。

本发明还提供了一种用于测量特高压并联电抗器本体声功率的方法，如图2所示，包括：

获取特高压并联电抗器本体的长度、宽度和高度尺寸，根据长度、宽度和高度尺寸确定测量点和测量线；

根据所述测量点和测量线，测量特高压并联电抗器表面振动加速度，生成振动加速度信号；

根据振动加速度信号确定特高压并联电抗器本体声功率。

确定特高压并联电抗器本体声功率，具体为：

根据测量探头获取测量点的振动加速度，根据振动加速度获取测量点的振动速度，根据振动速度确定平均振动速度级

公式如下：

根据所述平均振动速度级

确定特高压并联电抗器声功率L_w，公式如下：

其中，S_a为电抗器本体的表面积，由电器本体的长宽高的尺寸进行计算；

S₀＝1m²为参考面积，σ为声辐射因数，一般取1；

ρc为空气特性阻抗；

(ρc)₀＝400N·s/m为空气在20摄氏度，气压10⁵Pa时的阻抗。

本发明在现有的振动法测量基础上，通过研究电抗器表面振动特性，优化表面布点方式，从而在保证测量精度前提条件下，提高现场测量的可操作性和快速性，为电抗器表面振动特性以及声功率特性提供数据支撑。现有的方法需要大量的测点，测量的时间和复杂程度将极大提高，不利于工程中应用。本发明在测点的位置和数量的确定过程中，综合考虑了经济性和便捷性等因素。以误差最小为布点目标，对比计算不同布点情况下的测量误差。从而在经济成本最低条件下，实现了以最少的监测点获得最大范围空间的代表性数据，在保证测量精度条件下，尽可能的提高测量结果的可靠性和准确性。

本发明能够很好的保证测量的准确性，解决了特高压变电站内加装了隔声罩之后的特高压并联电抗器本体的声功率无法准确测量的问题，提高了特高压并联电抗器本体现场运行时的声功率的测量效率。

Claims (10)

1.一种用于测量特高压并联电抗器本体声功率的装置，所述装置包括：

控制器，所述控制器获取特高压并联电抗器本体信息数据，接收数据采集器传输的振动加速度信号，根据振动加速度信号确定特高压并联电抗器本体声功率；

加速度传感器，用于测量特高压并联电抗器本体表面振动加速度，生成振动加速度信号传输至数据采集器；

数据采集器，所述数据采集器采集加速度传感器输出的振动加速度信号传输至控制器；

传感器移动器，所述传感器移动器用于移动加速度传感器，以便所述加速度传感器以预设测量点和测量线进行测量。

2.根据权利要求1所述的装置，所述加速度传感器包括四个测量探头。

3.根据权利要求1所述的装置，所述系统还包括：电源，所述电源对数据采集器进行独立供电。

4.根据权利要求1所述的装置，所述传感器移动器，包括：

活动把手、绝缘牵引绳、伸缩绝缘杆和活动夹具头；

所述可活动把手通过绝缘牵引绳及可伸缩绝缘杆连接可活动夹具头，可伸缩绝缘杆连接可活动夹具头；

所述可活动夹具头通过可活动把手及绝缘牵引绳控制闭合，夹紧加速度传感器的测量探头。

5.根据权利要求1所述的装置，所述确定特高压并联电抗器本体声功率，具体为：

使用测量探头获取测量点的振动加速度，确定测量点振动加速度的振动速度，根据振动速度确定平均振动速度级

公式如下：

其中，N为测点数目，

为每个测点的振动速度级，V₀＝5×10^-8m/s为参考振动加速度；

根据所述平均振动速度级

确定特高压并联电抗器本体声功率L_w，公式如下：

其中，S_a为电抗器本体的表面积、S₀为参考面积、σ为声辐射因数、ρc为空气特性阻抗、(ρc)₀为空气在20摄氏度，气压10⁵Pa时的阻抗。

6.根据权利要求5所述的装置，所述S₀＝1m²。

7.根据权利要求5所述的装置，所述σ＝1。

8.根据权利要求5所述的装置，所述(ρc)₀＝400N·s/m。

9.一种用于测量特高压并联电抗器本体声功率的方法，所述方法包括：

获取特高压并联电抗器本体的长度、宽度和高度尺寸，根据长度、宽度和高度尺寸确定测量点和测量线；

根据所述测量点和测量线，测量特高压并联电抗器本体表面振动加速度，生成振动加速度信号；

根据振动加速度信号确定特高压并联电抗器本体声功率。

10.根据权利要求8所述的方法，所述确定特高压并联电抗器本体声功率，具体为：

根据测量探头获取测量点的振动加速度，根据振动加速度获取测量点的振动速度，根据振动速度确定平均振动速度级

公式如下：

根据所述平均振动速度级

确定特高压并联电抗器声功率L_w，公式如下：

其中，S_a为电抗器本体的表面积、S₀为参考面积、σ为声辐射因数、ρc为空气特性阻抗，(ρc)₀为空气在20摄氏度，气压10⁵Pa时的阻抗。

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