CN111881583A - 一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，包括：步骤1，基于变电站布置，通过预测或实测的方式，获取站内噪声源源强、位置；步骤2，基于预设的厂界测点，确定各声源对厂界测点的贡献度函数，获得各声源的贡献值；步骤3，对步骤2获得的各声源的贡献值进行排序；步骤4，基于步骤3的排序确定噪声治理优先级顺序，确定治理措施，使

成立，完成变电站降噪方案设计；其中，L_plim为厂界噪声控制限值。本发明的方法，可提高降噪的效率，减少低效率降噪措施、冗余措施的实施，节约降噪成本。

Description

一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法

技术领域

本发明属于变电站噪声控制技术领域，特别涉及一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法。

背景技术

随着城镇化的加速，越来越多的变电站被居民区包围，噪声控制成为变电站建设必须解决的重要问题。

目前，变电站降噪方案的制定仍处在满足基本降噪需求的阶段，较少关注措施的降噪效率；低效率降噪措施、冗余措施的实施直接导致降噪成本的上升。根据不完全统计，目前110kV变电站的降噪成本约100～300万元，330kV变电站的降噪成本约200～500万元，750kV变电站的降噪成本则普遍都在500万元以上；其中，过高的降噪成本增加了电力企业的负担，限制了更大范围内降噪工程的实施。

综上，亟需一种新的基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的方法，可提高降噪的效率，减少低效率降噪措施、冗余措施的实施，节约降噪成本。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，具体步骤包括：

步骤1，基于变电站布置，通过预测或实测的方式，获取站内声源源强、位置；

步骤2，基于预设的厂界测点，确定步骤1所述声源对厂界测点的贡献度函数，获得各声源的贡献值；其中，贡献度函数满足：

L_p1j＝f₁(L_p1)，

L_p2j＝f₂(L_p2)，

…，

L_pij＝f_i(L_pi)，

式中，j为厂界测点；f₁、f₂…f_i分别为声源1到声源i的贡献度函数；L_p1、L_p2…L_pi分别为声源1到声源i的表面声压值；L_p1j、L_p2j…L_pij分别为声源1到声源i对同一个厂界测点j的贡献值；

步骤3，对步骤2获得的各声源的贡献值进行排序；

步骤4，按照步骤3的排序确定噪声治理优先级顺序，确定治理措施，使得

成立，完成变电站降噪方案设计；

其中，L_plim为厂界噪声控制限值。

本发明的进一步改进在于，步骤1具体包括：

采用实测方式获取变电站内噪声源源强、位置特性；其中，实测方式包括：使用声级计、声强计、噪声定位装置测量；或者，根据环评报告及设备型号预测获得噪声源源强、位置。

本发明的进一步改进在于，步骤3中声源贡献值排序的具体步骤包括：采用绝对值或者百分比的方式表示，按照贡献值从大到小的顺序对声源排序。

本发明的进一步改进在于，步骤4中具体包括：采用降低声源声功率的方法，使得

成立。

本发明的进一步改进在于，步骤4中具体包括：采用改变贡献度函数，降低声源贡献值的方法，使得

成立。

本发明的进一步改进在于，还包括：步骤5，对于步骤4确定的治理措施，对比经济性，采用梯度下降法、牛顿法、最速搜索法、线性加权法或遗传算法进行优化，获得最终的降噪方案。

本发明的进一步改进在于，步骤1中，获取站内噪声源源强、位置具体为获取站内主要噪声源源强、位置；其中，对于330kV及以下变电站，主要噪声源包括：主变压器、高压电抗器、干式空心电抗器；对于750kV及以上的交流变电站，主要噪声源包括主变压器、高压电抗器、干式空心电抗器、电晕噪声；对于超/特高压换流站，主要噪声源包括换流变、联络变、高压电抗器、直流滤波器、交流滤波器、电晕噪声、冷却器。

本发明的进一步改进在于，步骤2中，确定各声源对厂界测点的贡献度函数时，

对于开阔空间点声源模型采用理论计算法，声源贡献度函数为：

L_pij＝L_pi-20lgr，

式中，L_pi为第i个声源的表面声压；

r为声源与目标厂界测点j的距离；

L_pij为第i的声源在厂界测点j处的声源贡献值。

本发明的进一步改进在于，步骤2中，确定各声源对厂界测点的贡献度函数时，

基于实测的设备噪声及厂界敏感点噪声数据，通过改变声源源强、围墙高度、距离参数，使用数学方法拟合获得声源贡献值函数。

本发明的进一步改进在于，步骤2中，确定各声源对厂界测点的贡献度函数时，

基于步骤1的噪声源源强、位置，采用声学仿真软件计算各声源对厂界测点的贡献度函数；其中，在仿真软件的仿真模型中连续改变声源源强、围墙高度、距离参数，建立各参数与厂界测点噪声之间的关系，获得声源贡献度函数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的方法，能够建立变电站噪声源与测点噪声之间更加清楚的因果关系，有助于厘清超标原因；其中，本发明的方法建立了变电站厂界噪声达标的数学模型，以不等式

表达变电站厂界噪声达标必须满足的数学条件，以噪声贡献值为桥梁，建立声源和噪声限值之间的联系；通过声源贡献值排序，可以发现超标主要贡献噪声源，对于厘清超标责任有重要意义。

本发明的方法可优化降噪方案，实现高效降噪。具体的，本发明基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，改变了原来以经验主义为主的降噪方案制订方法，降噪方案的提出和优化充分借助各类最优化方法，根据具体工程的具体情况，分析主要噪声源贡献，采用合理措施降低噪声源源强或声源贡献值函数，能最大程度避免低效率措施和冗余措施的实施，实现高效降噪。

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，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中，声源1到声源i的贡献度函数表示示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面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，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明实施例的一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，其立足变电站厂界观测点，逆向分析各个站内声源对厂界的贡献权重，评价各可用措施的降噪效率，可有效避免低效率措施和冗余措施的实施，节约工程投资；本发明上述方法的具体步骤包括：

步骤1：基于变电站布置方式，预测或实测站内主要噪声源源强、位置；

本发明实施例中，采用实测的方式掌握变电站内噪声源源强及位置特性，推荐综合使用声级计、声强计、噪声定位装置等多手段联合测量。

另外，对于新建站或者无法实测的变电站，可以根据环评报告及主设备型号预测主要噪声源源强、位置。

本发明实施例中，对于330kV及以下变电站，常见的站内噪声源有主变压器、高压电抗器、干式空心电抗器等；对于750kV及以上的交流变电站，常见的站内噪声源有主变压器、高压电抗器、干式空心电抗器、电晕噪声等；对于超/特高压换流站，常见的站内噪声源有换流变、联络变、高压电抗器、直流滤波器、交流滤波器、电晕噪声、冷却器等。

步骤2：针对关注的厂界点，确定各主要声源对该点的贡献度函数；

请参阅图1，本发明实施例中，对于某一个厂界测点j，声源1到声源i的贡献度函数可以分别表示为：f₁、f₂…f_i,，如图1所示。各贡献度函数满足如下条件：

L_p1j＝f₁(L_p1)，

L_p2j＝f₂(L_p2)，

…，

L_pij＝f_i(L_pi)，

式中，L_p1、L_p2…L_pi为声源1到声源i的表面声压值，单位dB(A)，L_p1j、L_p2j…L_pij为声源1到声源i对同一个厂界测点j的贡献值，单位dB(A)。

贡献度函数可采用理论计算、实测拟合、仿真模型预估等方法建立，函数包含声源强度、距离等主要变量。

对于开阔空间点声源模型可采用理论计算法，声源贡献度函数为：

L_pij＝L_pi-20lgr，

式中，L_pi为第i的声源的表面声压(dB(A)),

r为声源与目标厂界测点j的距离(m)，

L_pij为第i的声源在厂界测点j处的声源贡献值(dB(A))。

对于具备实测条件的变电站可以使用实测拟合的方法建立声源贡献值函数；具体的，通过改变声源源强、围墙高度、距离等参数，使用数学方法拟合声源贡献值函数，一般情况下，该方法局限性较大。

建立贡献度函数最常用的方法是仿真模型预估方法，基于步骤1的声源数据，采用商业仿真软件计算各声源对厂界测点的贡献度函数。具体的，在仿真模型中连续改变声源源强、围墙高度、距离等参数，建立各参数与厂界测点噪声之间的关系，从而获得声源贡献度函数。该方法避免了改变实际条件，成本低，效果好；可用soundPLAN等商用声学仿真软件计算各声源对厂界测点的贡献度函数。

步骤3：计算各声源的实际贡献值，按照贡献值从大到小的排序；

由步骤2建立声源贡献度函数后，结合步骤1的声源参数，计算各声源的实际贡献值，贡献值可以采用绝对值和百分比两种方式表示，并按照贡献值从大到小的顺序对声源排序。其中，采用绝对值的声源贡献值表示如表1所示，采用百分比的声源贡献值表示如表2所示。

表1.采用绝对值的声源贡献值表示

表2.采用百分比的声源贡献值表示

步骤4：确定各声源的治理措施；

声源贡献度函数和声源贡献值建立了声源(噪声超标原因)与厂界测点(噪声控制点)之间的直接联系，具体的可用下式表示：

查阅现行的噪声控制标准(如《工业企业厂界噪声排放标准》GB12348-2008等)，确定当前变电站执行的厂界噪声控制限值L_plim，常见的限值如下：

表3.厂界噪声控制限值

于是变电站的厂界噪声控制问题可以转化为下述不等式：

而由步骤2建立的声源贡献度函数，各声源与贡献值满足下式：

L_p1j＝f₁(L_p1)，

L_p2j＝f₂(L_p2)，

…，

L_pij＝f_i(L_pi)，

因此为满足厂界噪声达标，各声源需满足：

上式即为变电站厂界测点j达标必须满足的不等式。等式的左边为各声源源强及声源贡献度函数，右边为厂界噪声限值，至此变电站的噪声治理目标转变为采取一定的措施使上述不等式成立。

本发明实施例中，各声源可采用的治理措施包括：

(1)降低声源声功率

更换新型低噪声设备或加装隔声罩、表面抑振措施等可有效降低变电站主设备声源声功率，更换新型金具、加装金属屏蔽衣等方式可有效降低电晕噪声。

(2)改变声源贡献度函数

修建隔声屏障，加装隔声门、隔声窗，重新布置设备以减小到厂界的距离等可以改变声源贡献度函数，降低声源贡献值。

步骤5：综合对比各可用方案的技术经济性，确定最优方案。

在满足不等式

成立的情况下，列出各可行方案，综合对比各可用方案的技术经济性，确定最优方案。

具体的，最优方案的确定可根据具体情况，采用梯度下降法、牛顿法、最速搜索法、线性加权法、遗传算法等各种最优化方案。

本发明在变电站的降噪方案制定中开始探索使用声源贡献分析方法，声源贡献分析是一种立足变电站厂界观测点，逆向分析各个站内声源对厂界的贡献权重的方法。在一些工程应用中，该方法的合理运用可节支降噪投资20％以上，具有广阔的应用前景。本发明公开了一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，包括站内主要噪声源源强预测或实测，贡献度函数建立，声源贡献值排序，确定可用治理措施，优选最佳方案。基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法通过采取降低声源声功率或改变声源贡献度函数的方法使不等式

成立，从而实现噪声的高效防治。本发明解决了变电站噪声治理方案针对性不强的问题，可提高降噪方案的效率，减少低效率降噪措施、冗余措施的实施，对节约工程投资有重要意义。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，其特征在于，具体步骤包括：

步骤1，基于变电站布置，通过预测或实测的方式，获取站内声源源强、位置；

步骤2，基于预设的厂界测点，确定步骤1所述声源对厂界测点的贡献度函数，获得各声源的贡献值；其中，贡献度函数满足：

L_p1j＝f₁(L_p1)，

L_p2j＝f₂(L_p2)，

…，

L_pij＝f_i(L_pi)，

式中，j为厂界测点；f₁、f₂…f_i分别为声源1到声源i的贡献度函数；L_p1、L_p2…L_pi分别为声源1到声源i的表面声压值；L_p1j、L_p2j…L_pij分别为声源1到声源i对同一个厂界测点j的贡献值；

步骤3，对步骤2获得的各声源的贡献值进行排序；

步骤4，基于步骤3的排序确定噪声治理优先级顺序，确定治理措施，使得

成立，完成变电站降噪方案设计；

其中，L_plim为厂界噪声控制限值。

2.根据权利要求1所述的一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，其特征在于，步骤1具体包括：

采用实测方式获取变电站内噪声源源强、位置特性；其中，实测方式包括：使用声级计、声强计、噪声定位装置测量；

或者，根据环评报告及设备型号预测获得噪声源源强、位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，其特征在于，步骤3中声源贡献值排序的具体步骤包括：

采用绝对值或者百分比的方式表示，按照贡献值从大到小的顺序对声源排序。

4.根据权利要求1所述的一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，其特征在于，步骤4中具体包括：采用降低声源声功率的方法，使得

成立。

5.根据权利要求1所述的一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，其特征在于，步骤4中具体包括：采用改变贡献度函数，降低声源贡献值的方法，使得

成立。

6.根据权利要求1所述的一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，其特征在于，还包括：

步骤5，对于步骤4确定的治理措施，对比经济性，采用梯度下降法、牛顿法、最速搜索法、线性加权法或遗传算法进行优化，获得最终的降噪方案。

7.根据权利要求1所述的一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，其特征在于，步骤1中，获取站内噪声源源强、位置具体为获取站内主要噪声源源强、位置；其中，对于330kV及以下变电站，主要噪声源包括：主变压器、高压电抗器、干式空心电抗器；对于750kV及以上的交流变电站，主要噪声源包括主变压器、高压电抗器、干式空心电抗器、电晕噪声；对于超/特高压换流站，主要噪声源包括换流变、联络变、高压电抗器、直流滤波器、交流滤波器、电晕噪声、冷却器。

8.根据权利要求1所述的一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，其特征在于，步骤2中，确定各声源对厂界测点的贡献度函数时，

对于开阔空间点声源模型采用理论计算法，声源贡献度函数为：

L_pij＝L_pi-20lgr，

式中，L_pi为第i个声源的表面声压；

r为声源与目标厂界测点j的距离；

L_pij为第i的声源在厂界测点j处的声源贡献值。

9.根据权利要求1所述的一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，其特征在于，步骤2中，确定各声源对厂界测点的贡献度函数时，

基于实测的设备噪声及厂界敏感点噪声数据，通过改变声源源强、围墙高度、距离参数，使用数学方法拟合获得声源贡献值函数。

10.根据权利要求1所述的一种基于声源贡献分析的变电站降噪方案设计方法，其特征在于，步骤2中，确定各声源对厂界测点的贡献度函数时，

基于步骤1的噪声源源强、位置，采用声学仿真软件计算各声源对厂界测点的贡献度函数；其中，在仿真软件的仿真模型中连续改变声源源强、围墙高度、距离参数，建立各参数与厂界测点噪声之间的关系，获得声源贡献度函数。

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