CN112504439B - 一种提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高变电站噪声在线监测准确性的方法和装置，该方法通过在变电站站界的声影区内，布置一个参考传声器，同时采集参考传声器与测量传声器的信号，获得无外环境干扰时，两个传声器之间的总声压级、各频带声压级的差值，进而设置总声压级、各个频带声压级的限值，当在线测量时两个传声器的差异值超过限值Q时，判定存在外环境噪声干扰，将该测试时段的数据标记为不合格而剔除。该方法易于实现，只需在现有测量系统的硬件基础上多增加一个合理设置在“声影区”范围内的参考传声器，无需增加过多硬件成本即可通过软件快速计算来提高最终噪声测量值的准确性。

Description

一种提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法和装置
技术领域
本发明属于声学测量领域，具体涉及一种提高变电站噪声在线监测准确性的方法和装置。
背景技术
变电站是电力系统中变换电压、电流，接受和分配电能的设施，是电力系统的不可或缺的组成部分。但是另一方面，变电站内的大量设备，如变压器、电抗器、电容器、风机等，在运行时无时无刻不在发出噪声，容易导致站界噪声超标。因此，为了监控变电站站界噪声，已有大量噪声在线监测装置安装在变电站站界。
但是，目前安装的变电站站界噪声在线监测装置，实际上是一种环境噪声在线监测设备。
通常是将传声器采集的信号通过调理电路，然后经过倍频程(三分之一倍频程)滤波器，得到倍频程三分之一结果，然后通过计权网络，得到计权声级，求和得到总计权声级如Laeq，进而通过统计得到统计声级L10，L50，L90。在此过程中，传声器采集到的信号不可避免地会包含外界可能存在的各种各样的噪声，比如变电站外常常有虫鸣(蟋蟀、蝉、等)、鸟叫、犬吠、车辆行驶噪声等。在存在这些噪声的情况下，监测得到的Laeq、L10、L50、L90，昼夜等效A声级等都会偏大，可能引起误判变电站站界噪声超标。
对此，针对变电站站界噪声监测的不准确性测量问题，急需设计一种提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法。
发明内容
基于此，本发明基于变电站站界噪声在线监测装置在存在环境噪声干扰的情况下，噪声测量值与变电站站界噪声排放值存在较大差异的问题，综合利用了声学测量基本原理和变电站噪声和硬件环境的特性，提出一种提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法，通过布置参考传声器，比较监测传声器和参考传声器的监测结果差异，判断测试中是否存在外界噪声干扰，从而提高变电站站界噪声监测的准确性。
为解决上述问题，本发明提供了一种提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法，所述方法包含如下步骤：
步骤1：在变电站站界的围墙附近满足相关标准规定处布置监测传声器，在变压器站界的围墙的声影区内布置参考传声器；
步骤2：变电站内设备正常运行时，采集无外环境干扰时的监测传声器和参考传声器的声压级，分别记为p1、p2，得到监测传声器和参考传声器的三分之一倍频程结果Poct1、Poct2，并得到每一个频带的差值delta_Poct＝Poct1-Poct2；
步骤3：设置一个合适的差值变化限值Q，在有外环境干扰时，自动连续采集监测传声器和参考传声器的声压级p1’、p2’，同理得到两个传声器每一个频带的差值delta_Poct’＝Poct1’-Poct2’，并进行delta_Poct’-delta_Poct>Q的判定比较，若是，则判定存在外环境噪声干扰，表示此次测试结果为不合格；若否，则表示测试结果合格。
步骤4：根据步骤S3的测试结果，继续进行后续的数据处理，计算得到站界噪声声压级。
进一步的，所述步骤1中还包括，当所述站界若不存在围墙时，通过设置隔声墙板来替代围墙以实现声影区的功能，且该变电站能替换为其它的电力设施。
进一步的，步骤1中，所述声影区位于围墙外部或围墙内部。
进一步的，步骤1中，距离围墙内部或外部的顶部下方0.5m、围墙外0.1m处布置所述参考传声器；距离围墙外的顶部上方0.5m，水平距离1m处布置所述监测传声器。
进一步的，步骤3中，差值变化限值Q的设置方式为下述三种方式中的一种：在每个频段单独设置一个限值；或者将信号转换为小波包频带后设置对应响应的限值；统一设置总声压级的差值限值。
进一步的，步骤3中，所述差值变化限值Q优选为6dB。
进一步的，步骤4中，所述数据处理包括：如果测试结果判定为不合格，则剔除对应频带的声级结果；如果测试结果判定为合格，则保留原有的声级结果。
进一步的，步骤4中，除了计算得到站界噪声声压级外，还能计算得到测量时段的等效A计权声级和统计声级。
此外，本发明还公开了一种提高变电站站界噪声在线监测准确性的装置，包括：
至少一个处理器以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述任一项的提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法。
此外，本发明还公开了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述任一项所述的提高变电站站界噪声在线监测准确性的。
本发明提出了一种提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法，与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
1)本发明的技术解决方案是，在变电站站界内，布置一个参考传声器，同时采集参考传声器与测量传声器的信号，获得无外环境干扰时，两个传声器之间的总声压级、各频带声压级的差值，进而设置总声压级、各个频带声压级的限值，当在线测量时两个传声器的差异值超过限值时，判定存在外环境噪声干扰，将该测试时段的数据标记为不合格而剔除，从而提高最终噪声测量值的准确性；该方法综合利用变电站内、外环境噪声传播的衰减特性(围墙的声阻挡作用)，即在无外环境干扰情况下变电站围墙内、外噪声值的差异较为稳定，而有外环境噪声干扰时变电站内外噪声值差异会出现明显变化，从而识别出存在外环境噪声干扰的情况，将受干扰的时段噪声数据予以剔除。
2)此外，该方法实现简单，只需在现有测量系统的硬件基础上多增加一个合理设置在“声影区”范围内的参考传声器，无需增加过多硬件成本即可通过软件快速计算来实现，除了能用于有效提高变电站站界噪声在线监测的准确性之外，也同样可用于换流站、智慧能源站等电力设施的站界噪声在线监测。
附图说明
图1为本发明中提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法的流程图。
图2为本发明实施例1的示意图。
图3为本发明实施例2的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明进行清楚、完整地描述，同时也叙述了本发明技术方案解决的技术问题及有益效果，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
本发明基于变电站站界噪声在线监测装置在存在外环境噪声干扰的情况下，噪声测量值与变电站站界噪声排放值存在较大差异的问题，提出一种基于参考传声器的外环境噪声干扰判别方法和提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法，该方法很好地利用变电站内、外环境噪声传播的衰减特性(围墙对与电噪声不同频率的外环境噪声的声阻挡作用)，即在无外环境干扰情况下变电站围墙内、外噪声值的差异较为稳定，而有外环境噪声干扰时变电站内外噪声值差异会出现明显变化，从而识别出存在外环境噪声干扰的情况，将受干扰的时段噪声数据予以剔除，提高变电站站界噪声监测的准确性。
如图1所示，本发明中提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法，包含如下步骤：
步骤1：在变电站站界的围墙附近满足相关标准规定处布置监测传声器，在变压器站界的围墙的声影区内布置参考传声器；
进一步的，在步骤1中，所述变电站站界若不存在围墙(一般为实心墙)时，通过设置隔声墙板来替代围墙，以实现声影区的功能；此外，所述声影区可以是围墙外部，也可以是围墙内部；基于多次实验经验，本发明优选为距离围墙内部或外部的顶部下方0.5m、围墙外0.1m处布置参考传声器；监测传声器的位置具体为围墙外的顶部上方0.5m，水平距离1m处。
步骤2：变电站内设备正常运行时，采集无外环境干扰时的监测传声器和参考传声器的声压级，分别记为p1、p2，得到监测传声器和参考传声器的三分之一倍频程结果Poct1、Poct2(单位为dB(A))，并得到每一个频带的差值delta_Poct＝Poct1-Poct2；
步骤3：设置一个合适的差值变化限值Q，在有外环境干扰时(即自然的测量条件下)，自动连续采集监测传声器和参考传声器的声压级p1’、p2’，同样得到两个传声器每一个频带的差值delta_Poct’＝Poct1’-Poct2’(其中Poct1’和Poct2’是根据p1’、p2’计算得到的)，并进行delta_Poct’-delta_Poct>Q的判定比较，若是，则表示差值明显偏离，判定存在外环境噪声干扰，将该次测试结果判定为不合格，不用于计算等效A声级等；若否，则表示测试结果合格。
进一步的，所述差值变化限值Q优选为6dB。差值变化限值Q可以根据监测位置的具体情况进行设置，即可以每个频段单独设置一个限值，也可以将信号转换为小波包频带后设置对应响应的限值；也可设置总声压级的差值限值。
步骤4：根据测试结果，继续进行后续的数据处理，计算得到站界噪声声压级(可包括测量时段的等效A计权声级、统计声级等)。
进一步的，步骤4包括，所述数据处理包括：如果测试结果判定为不合格，则剔除对应频带的声级结果；如果测试结果判定为合格，则保留原有的声级结果。
另外，本发明测算判断方法既可以写入到测量装置的程序中直接运行，也可以在后台电脑、上位机进行结果修正。且方法不仅可以在现场的手持式设备上运行，也可用于远程的固定式在线监测设备。
由此可知，本发明的方法很好地利用变电站内、外环境噪声传播的衰减特性(围墙的声阻挡作用)，即在无外环境干扰情况下变电站围墙内、外噪声值的差异较为稳定，而有外环境噪声干扰时变电站内外噪声值差异会出现明显变化，从而识别出存在外环境噪声干扰的情况，自动准确的将受干扰的时段噪声数据予以剔除，提高变电站站界噪声监测的准确性。
以下效果较好的实施例1-2为根据上述方法制定的实际操作，具体参见图2-3所示。
实施例1:
1、在变电站围墙顶部上方0.5m、围墙外1m布置监测传声器，在围墙内顶部下方0.5m、围墙内0.1m处布置参考传声器；
2、在变电站设备正常运行时，无外环境干扰时的测量监测传声器和参考传声器声压值，记为p1、p2，转化为倍频程结果Poct1、Poct2(单位为dB(A))，计算监测传声器和参考传声器倍频程结果的差值delta_Poct＝Poct2-Poct1；
3、设置监测传声器和参考传声器倍频程结果差值限值，本实施例优选为6dB(A)。在有外环境干扰时，再次利用两个传声器测得delta_Poct’＝Poct2’-Poct1’，当参考传声器与监测传声器的倍频程结果在任一频段存在delta_Poct’-delta_Poct>6dB(A)，那么即认为存在对噪声测量结果有影响的外环境噪声干扰，从而将该段信号的声级结果不予以采用。
4、继续进行后续处理，得到站界噪声声压级。
实施例2:
1、在变电站围墙顶部上方0.5m、围墙外1m布置监测传声器，在围墙内顶部下方0.5m、围墙外0.1m处布置参考传声器；
2、在变电站设备正常运行时，无外环境干扰时的测量监测传声器和参考传声器声压值，记为p1、p2，转化为倍频程结果Poct1、Poct2(单位为dB(A))，计算监测传声器和参考传声器倍频程结果的差值delta_Poct＝Poct1-Poct2；
3、设置监测传声器和参考传声器倍频程结果差值限值，本实施例优选为6dB(A)。在有外环境干扰时，再次利用两个传声器测得delta_Poct’＝Poct2’-Poct1’，当参考传声器与监测传声器的倍频程结果在任一频段存在delta_Poct’-delta_Poct>6dB(A)，那么即认为存在对噪声测量结果有影响的外环境噪声干扰，从而将该段信号的声级结果不予以采用。
4、继续进行后续处理，得到站界噪声声压级。
需要说明的是，上述方法的计算部分可以作为软件程序或者计算机指令在非暂态计算机可读存储介质中执行或者在带有存储器和处理器的控制系统中执行，且其计算程序简单快速。在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述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精神和范围。

Claims (9)

1.一种提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：
步骤1：在变电站站界的围墙附近布置监测传声器，在变压器站界的围墙的声影区内布置参考传声器；
步骤2：变电站内设备正常运行时，采集无外环境干扰时的监测传声器和参考传声器的声压级，分别记为p1、p2，得到监测传声器和参考传声器的三分之一倍频程结果Poct1、Poct2，并得到每一个频带的差值delta_Poct＝Poct1-Poct2；
步骤3：设置一个差值变化限值Q，在有外环境干扰时，自动连续采集监测传声器和参考传声器的声压级p1’、p2’，同理得到两个传声器每一个频带的差值delta_Poct’＝Poct1’-Poct2’，并进行delta_Poct’-delta_Poct＞Q的判定比较，若是，则判定存在外环境噪声干扰，表示此次测试结果为不合格；若否，则表示测试结果合格；
步骤4：根据步骤S3的测试结果，继续进行后续的数据处理，计算得到站界噪声声压级。
2.根据权利要求1所述的提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法，其特征在于，步骤1中，所述声影区位于围墙外部或围墙内部。
3.根据权利要求1所述的提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法，其特征在于，步骤1中，距离围墙内部或外部的顶部下方0.5m、围墙外0.1m处布置所述参考传声器；距离围墙外的顶部上方0.5m，水平距离1m处布置所述监测传声器。
4.根据权利要求1所述的提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法，其特征在于，步骤3中，差值变化限值Q的设置方式为下述三种方式中的一种：在每个频段单独设置一个限值；或者将信号转换为小波包频带后设置对应响应的限值；统一设置总声压级的差值限值。
5.根据权利要求1所述的提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法，其特征在于，步骤3中，所述差值变化限值Q优选为6dB。
6.根据权利要求1所述的提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法，其特征在于，步骤4中，所述数据处理包括：如果测试结果判定为不合格，则剔除对应频带的声级结果；如果测试结果判定为合格，则保留原有的声级结果。
7.根据权利要求1所述的提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法，其特征在于，步骤4中，除了计算得到站界噪声声压级外，还能计算得到测量时段的等效A计权声级和统计声级。
8.一种提高变电站噪声在线监测准确性的装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至7任一项所述的一种提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至7任一项所述的一种提高变电站站界噪声在线监测准确性的方法。
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