直流线路电晕可听噪声测试数据中无效数据的判定方法

摘要

本发明提供了一种直流线路电晕可听噪声测试数据中无效数据的判定方法，包括步骤1：测量在预置工况下高压直流线路的电晕可听噪声，获取高压直流线路的所有测量点的噪声频谱；步骤2：计算噪声频谱的高频段谱包络面积SEA

说明书

技术领域

本发明涉及可听噪声测试数据有效性判定方法，具体涉及一种直流线路电晕可听噪声测 试数据中无效数据的判定方法。

背景技术

我国的能源基地分布和负荷中心分布情况决定了我国必须采用特高压线路进行电能输 送，而特高压输电线路的电磁环境问题是特高压交直流输电线路设计、建设和运行中必须考 虑的重大技术问题，它与输电线路的电晕特性直接相关。考虑到经济性，输电线路通常设计 成在正常运行电压下允许有一定程度的电晕放电。电晕放电将产生可听噪声，对环境和运行 会造成一定的影响。从建设和运行成本以及环境保护等多方面考虑，合理设计导线，适度控 制电晕效应，使输电线路由于导线电晕产生的可听噪声对环境的影响可被周围民众所接受， 对发展特高压输电非常重要。

随着直流输电工程电压等级的提高，输电线路的噪声控制变得尤为重要，它直接关系到 直流线路导线选型、线路优化设计、工程投资和环境保护，对于建设“技术先进型、资源节 约型、环境友好型”的特高压输电线路具有重要意义。

在户外进行高压直流线路的电晕可听噪声测试中，测量结果一般都会受到环境噪声的影 响，从而会导致测量结果不准确。为使得测量结果更为准确、可靠，往往需要进行长时间的 等待，在环境噪声小至不太影响电晕噪声时再进行测试。随着现代仪器测试技术和自动化程 度的提高，很多场合小的测试均可用自动测试来代替，测量结果数据量庞大，如何进行自动 化测试和后期如何将电晕声与环境声区分开是一个长期困扰可听噪声测试人员的难题。

我国超/特高压直流输电工程常采用的分裂导线的表面场强范围均在18kV/cm～ 28kV/cm，且大多数都在18kV/cm～24kV/cm，处于导线刚起晕状态，这时导线产生的可听噪 声很小，外界环境较复杂时，导线的电晕噪声很难进行准确地测量。因此，需要提供一种高 压直流线路可听噪声测试数据中非电晕声无效性判定方法。

发明内容

为了满足高压直流线路可听噪声测试的需要，本发明提供了一种直流线路电晕可听噪声 测试数据中无效数据的判定方法。

本发明的技术方案是：

所述方法包括：

步骤1：测量在预置工况下高压直流线路的电晕可听噪声，获取所述高压直流线路的所 有测量点的噪声频谱；

步骤2：计算所述噪声频谱的高频段谱包络面积SEA_ih、中频段谱包络面积SEA_im、中频 段谱不规律性指标SI_im和全频段谱包络面积SEA_ia；

i＝1,2,...,n，n为高压直流线路中噪声频谱测量点的数量；

步骤3：依据所述高频段谱包络面积SEA_ih、中频段谱包络面积SEA_im、中频段谱不规律 性指标SI_im和全频段谱包络面积SEA_ia判断所述噪声频谱是否有效，若所述噪声频谱为无效数 据则停止判断。

优选的，所述步骤3中依据高频段谱包络面积SEA_ih判断噪声频谱的测量数据是否有效包 括：

步骤311：将所有测量点的噪声频谱的高频段谱包络面积按照由小到大的顺序排列，形 成高频包络面积序列SEA_h；

步骤312：获取所述高频包络面积序列SEA_h中排序依次为5％的高频段谱包络面积SEA_h5、 50％的高频段谱包络面积SEA_h50和95％的高频段谱包络面积SEA_h95；

步骤313：计算高频段谱包络面积SEA_h5与高频段谱包络面积E_h95的差值|ΔSEA_h(5-95)|；

步骤314：确定高频段谱包络面积的限值L_h：

若|ΔSEA_h(5-95)|＜SEA_h50×0.1，则L_h＝SEA_h50×1.1；

若|ΔSEA_h(5-95)|＞SEA_h50×0.1，则

当SEA_ih＞L_h时，则所述高频段谱包络面积SEA_ih对应的噪声频谱为无效数据；

优选的，所述步骤3中依据中频段谱包络面积SEA_im判断噪声频谱的测量数据是否有效包 括：

步骤321：将所有测量点的噪声频谱的中频段谱包络面积按照由小到大的顺序排列，形 成中频包络面积序列SEA_m；

步骤322：获取所述中频包络面积序列SEA_m中排序依次为5％的中频段谱包络面积 SEA_m5、50％的中频段谱包络面积SEA_m50和95％的中频段谱包络面积SEA_m95；

步骤323：计算中频段谱包络面积SEA_m5与中频段谱包络面积SEA_m95的差值|ΔSEA_m(5-95)|；

步骤324：确定中频段谱包络面积的限值L_m：

若|ΔSEA_m(5-95)|＜SEA_m50×0.2，则L_m＝SEA_m50×1.2；

若|ΔSEA_m(5-95)|＞SEA_h50×0.2，则

当SEA_im＞L_m时，则所述中频段谱包络面积SEA_im对应的噪声频谱为无效数据；

优选的，所述步骤3中依据中频段谱不规律性指标SI_im判断噪声频谱是否有效包括：

步骤331：将所有测量点的噪声频谱的中频段谱不规律性指标按照由大到小的顺序排列， 形成中频段谱序列SI_m；

步骤332：获取所述中频段谱序列SI_m中排序为20％的噪声频谱SI_m20；

步骤333：确定中频段谱不规律性指标的限值L_rm：

若SI_m20＞0.2，则L_rm＝0.2；若SI_m20＜0.2，则L_rm＝SI_m20；

当SI_im＞L_rm时，则所述中频段谱不规律性指标SI_im对应的噪声频谱为无效数据；

优选的，所述步骤3中依据全频段谱包络面积SEA_ia判断噪声频谱是否有效包括：

步骤341：将所有测量点的噪声频谱的全频段谱包络面积按照由小到大的顺序排列，形 成全频包络面积序列SEA_a；

步骤342：获取所述全频包络面积序列SEA_a中排序为10％的噪声频谱SEA_a10；

步骤343：确定全频段谱包络面积的限值L_a＝SEA_a10；

当SEA_ia＞L_a时，则所述全频段谱包络面积SEA_ia对应的噪声频谱为无效数据；

优选的，所述噪声频谱的高频段为5kHz～20kHz，中频段为125Hz～5kHz，全频段为 20Hz～20kHz。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明提供的一种直流线路电晕可听噪声测试数据中无效数据的判定方法，可以代替 人工对非电晕声测试数据，自动剔除无效数据；

2、本发明提供的一种直流线路电晕可听噪声测试数据中无效数据的判定方法，基于环境 声与电晕声频谱特性的分析得出噪声的无效数据，因为对环境声的剔除更有针对性，提出后 的数据处理结果更可靠；

3、本发明提供的一种直流线路电晕可听噪声测试数据中无效数据的判定方法，不需要进 行人工剔除，节省了人力、时间等，同时也避免了因人的主观因素而使对噪声测量数据的剔 除标准不一致的问题。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1：本发明实施例中一种直流线路电晕可听噪声测试数据中无效数据的判定方法流程 图；

图2：本发明实施例中4*1000mm²导线在+500kV时的可听噪声测试结果；

图3：本发明实施例中4*1000mm²导线在+500kV时的可听噪声测试数据有效性判定结果；

图4：本发明实施例中4*1000mm²导线在+500kV时的可听噪声剔除无效数据后的效果图；

图5：本发明实施例中4*1000mm²导线在+600kV时的可听噪声测试数据有效性判定结果；

图6：本发明实施例中4*1000mm²导线在+650kV时的可听噪声测试数据有效性判定结果。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或 类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的 实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供的一种直流线路电晕可听噪声测试数据中无效数据的判定方法的具体步骤 为：

一、测量在预置工况下高压直流线路的电晕可听噪声，获取高压直流线路的所有测量点 的噪声频谱。

本实施例中需要连续测量预置工况下高压直流线路的电晕可听噪声，该噪声频谱的频率 范围为20Hz～20kHz。连续测量的测试时间t为：

若D_L-D_B≥30dB，则测试时间t≥2min；

若20≤D_L-D_B＜30dB，则测试时间t≥5min；

若10≤D_L-D_B＜20dB，则测试时间t≥10min；

若5≤D_L-D_B＜10dB，则测试时间t≥20min；

若0≤D_L-D_B＜5dB，则测试时间t≥30min；

其中，D_L为可听噪声的分贝值，D_B为背景噪声的分贝值。

二、计算噪声频谱的高频段谱包络面积SEA_ih、中频段谱包络面积SEA_im、中频段谱不规 律性指标SI_im和全频段谱包络面积SEA_ia。i＝1,2,...,n，n为高压直流线路中噪声频谱测量点 的数量。

本实施例中高频段为5kHz～20kHz，中频段为125Hz～5kHz，全频段为20Hz～20kHz。

谱包络面积SEA的计算公式为：

$SEA={\int }_{f_1}^{f_2}E\left(f\right)df=\underset{n=n_1}{\overset{n_2}{\Sigma }}\Delta f\left(n\right)·E\left(n\right)---\left(1\right)$

谱不规律性指标SI的计算公式为：

$SI=\frac{\underset{n=n_1}{\overset{n_2}{\Sigma }}{[E\left(n\right)-E(n-1)]}^2}{\underset{n=n_1}{\overset{n_2}{\Sigma }}E{\left(n\right)}^2}---\left(2\right)$

其中，f为噪声信号频率，E(f)为噪声信号的频域信号，f(n)为噪声信号的短时傅里 叶变换后对应的频率，E(n)为噪声信号的离散频域信号，Δf(n)为n₁与n₂两点的频率差。

三、依据高频段谱包络面积SEA_ih、中频段谱包络面积SEA_im、中频段谱不规律性指标SI_im和全频段谱包络面积SEA_ia判断噪声频谱是否有效，若噪声频谱为无效数据则停止判断。

本实施例中可以依次根据高频段谱包络面积SEA_ih、中频段谱包络面积SEA_im、中频段谱 不规律性指标SI_im和全频段谱包络面积SEA_ia进行判断，或者变更判断顺序，或者同时进行判 断。其中图1示出了依次进行高频段谱包络面积SEA_ih、中频段谱包络面积SEA_im、中频段谱 不规律性指标SI_im和全频段谱包络面积SEA_ia判断的操作流程。

1、依据高频段谱包络面积SEA_ih判断噪声频谱的测量数据是否有效的步骤为：

(1)将所有测量点的噪声频谱的高频段谱包络面积按照由小到大的顺序排列形成高频包 络面积序列SEA_h。

(2)获取高频包络面积序列SEA_h中排序依次为5％的高频段谱包络面积SEA_h5、50％的 高频段谱包络面积SEA_h50和95％的高频段谱包络面积SEA_h95。

(3)计算高频段谱包络面积SEA_h5与高频段谱包络面积SEA_h95的差值|ΔSEA_h(5-95)|.

(4)确定高频段谱包络面积的限值L_h，当SEA_ih＞L_h时，则高频段谱包络面积SEA_ih对应 的噪声频谱为无效数据。

①：若|ΔSEA_h(5-95)|＜SEA_h50×0.1，则L_h＝SEA_h50×1.1；

②：若|ΔSEA_h(5-95)|＞SEA_h50×0.1，则

2、依据中频段谱包络面积SEA_im判断噪声频谱的测量数据是否有效的步骤为：

(1)将所有测量点的噪声频谱的中频段谱包络面积按照由小到大的顺序排列形成中频包 络面积序列SEA_m。

(2)获取中频包络面积序列SEA_m中排序依次为5％的中频段谱包络面积SEA_m5、50％的 中频段谱包络面积SEA_m50和95％的中频段谱包络面积SEA_m95。

(3)计算中频段谱包络面积SEA_m5与中频段谱包络面积SEA_m95的差值|ΔSEA_m(5-95)|.

(4)确定中频段谱包络面积的限值L_m，当SEA_im＞L_m时，则中频段谱包络面积SEA_im对 应的噪声频谱为无效数据。

①：若|ΔSEA_m(5-95)|＜SEA_m50×0.2，则L_m＝SEA_m50×1.2；

②：若|ΔSEA_m(5-95)|＞SEA_h50×0.2，则

3、依据中频段谱不规律性指标SI_im判断噪声频谱是否有效的步骤包括：

(1)将所有测量点的噪声频谱的中频段谱不规律性指标由大到小排列形成中频段谱序列 SI_m.

(2)获取中频段谱序列SI_m中排序为20％的噪声频谱SI_m20。

(3)确定中频段谱不规律性指标的限值L_rm，当SI_im＞L_rm时，则中频段谱不规律性指标 SI_im对应的噪声频谱为无效数据。

①：若SI_m20＞0.2，则L_rm＝0.2；

②：若SI_m20＜0.2，则L_rm＝SI_m20。

4、依据全频段谱包络面积SEA_ia判断噪声频谱是否有效的步骤包括：

(1)将所有测量点的噪声频谱的全频段谱包络面积按照由小到大的顺序排列形成全频包 络面积序列SEA_a.

(2)获取全频包络面积序列SEA_a中排序为10％的噪声频谱SEA_a10。

(3)确定全频段谱包络面积的限值L_a＝SEA_a10，当SEA_ia＞L_a时，则全频段谱包络面积 SEA_ia对应的噪声频谱为无效数据。

本实施例以位于北京昌平的特高压工程技术国家工程实验室的电晕笼中所测的特高压直 流线路电晕可听噪声数据为例进行说明。

电晕笼本身是一个界面为方形或圆形的网状金属笼，通过低阻抗的测量装置与大地相接 用来模拟大地。电晕笼中心处放置试验导线，交流为单相导线，直流为单极或双极导线，用 来模拟输电线路。由于线～笼之间的距离较线～地之间的距离近，在导线上施加较低的电压， 可使得导线表面的场强达到较高电压等级的实际输电线路的表面场强水平，表现出高电压等 级下输电线路导线的电晕特性。电晕笼外层通常有直接接地的同心金属网状屏蔽笼，用来屏 蔽来自外界的干扰。本实施例中电晕笼的截面为正方形，边长为10m，笼体长为70m，测试 导线为4*1000mm²导线，该导线的分裂间距为0.45m。

对于较长的真型分裂导线，由于其电晕放电点较多，在安静环境下测得的可听噪声稳定 性都比较好，一般不会有较大的波动。现场的噪声测试经验也证实所侧数据中较大的尖脉冲 一般都是由汽车行驶声、机器声和家畜声引起的，这些多为无效数据。其中，

①：图2-4示出了电晕笼内开展4*1000mm²导线可听噪声试验时，在+500kV下测得的 可听噪声测试数据的判定情况。图2为+500kV下测得的导线可听高噪声原始测试数据，图3 为图2中测试数据的判定结果，图中方形空心标号表示为被判定为无效的数据。从图3可以 看出，直观上判断的无效数据点基本都被判定为无效数据，现场通过人耳的判定结果也证实 了方法的有效性。图4为将测试数据中的无效数据剔除后的测试数据，从图4可以看出，最 终的测试数据结果的变化幅度非常小，基本反映了导线电源的实际情况。

②：图5和6分别示出了4*1000mm²导线在+600k和+650kV下可听噪声测试结果的判 定情况，判定结果与现场人耳的判定效果基本一致。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本申请中的实施例，本领域谱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，都属于本申请保护的范围。