一种输电线路电晕噪声背景干扰的滤除方法

摘要

本发明提供一种输电线路电晕噪声背景干扰的滤除方法，该方法通过在直流线路下地面上方布置若干数量的噪声测量探头，同步进行等效A声级测量；确定被测环境中的噪声空间衰减系数；基于同步测量得到的可听噪声A声级数据，根据布置噪声探头与线路的相对位置关系，实时计算得到背景噪声水平；并从包含背景噪声的测量数据中减去背景噪声，得到输电线路的电晕噪声大小。本发明提出的方法简单易行，能够实现在直流输电线路噪声测量过程中实时同步地剔除背景噪声干扰，方便测试人员及时掌握测量数据中的有效数据数量，并减轻了后续数据处理的工作量，对于输电线路的电晕噪声特性及预测方法研究具有重要意义。

说明书

技术领域

本发明涉及一种背景噪声滤除办法，具体涉及一种输电线路电晕噪声背景干扰的滤除方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人民群众对于环保的重视程度也越来越高，尤其是对直流输电线路电晕噪声的关注也越来越多，这就要求在线路设计之初，对直流线路建成投运后的噪声水平有一个科学准确的预测。

直流输电线路电晕噪声由于其产生机理复杂，预测方法难以表征为精确的数学模型，一般都是采用经验公式的形式，即通过对不同导线进行试验，在对测量结果进行统计分析的基础上拟合出经验公式。目前广泛采用的是美国BPA(美国邦纳维尔电力局)和EPRI(美国电力科学研究院)推荐方法，这些方法都是通过试验测试得到的。因此，在进行输电线路可听噪声试验时，保证测试数据的真实有效是预测方法准确有效最重要的前提。

在进行可听噪声测试时，应尽量避免环境背景噪声的干扰。但由于输电线路几何尺寸较大，试验基本以户外试验线段和实际线路为主。但户外测试不可避免地要遇到背景噪声干扰的问题，噪声测试结果不仅包含了电晕噪声分量，还包括了背景噪声分量，如风声，公路上的机动车噪声，工厂机器噪声，居民生活区的噪声等。背景噪声的存在，使输电线路的可听噪声测试结果严重失真，严重影响输电线路可听噪声的评价及预测修正。因此，需要找到一种方法，将输电线路可听噪声测量结果中的背景噪声干扰滤除。

在输电线路可听噪声背景干扰滤除技术方面，目前一般采用两类方法。第一种是在噪声测试前，将试验线段或实际线路停电，测量待测点的背景噪声，再将线路升压至试验电压，将噪声结果减去背景噪声即得到实际的电晕噪声。但该方法仅适用于背景噪声较为恒定的地区，若在试验过程中背景噪声整体稳定地升高或降低，则无法有效滤除。 此外，由于实际线路不可能临时停电，因此该方法也不适用于实际运行的直流输电线路。第二种方式是在远离试验线段或实际线路的位置放置一个噪声测试探头，在试验过程中实时记录背景噪声。但该方法的缺点是为了避免电晕噪声对背景测量产生影响，背景噪声测试探头须布置在离输电线路较远的位置，但该位置处的背景噪声水平与线路下的背景噪声水平是否能够保持一致，尚存在不确定性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种输电线路电晕噪声背景干扰的滤除方法，该方法将噪声传播理论应用于直流输电线路，其简单易行，能够实现在直流输电线路噪声测量过程中实时同步地剔除背景噪声干扰，方便测试人员及时掌握测量数据中的有效数据数量，并减轻了后续数据处理的工作量，同时保证了数据的真实性及有效性，提高了输电线路运行的可靠性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种输电线路电晕噪声背景干扰的滤除方法，所述方法用于实时滤除高压直流输电线路中的电晕噪声背景干扰；所述方法包括如下步骤：

步骤1.在测量区域中的输电线路下方的地面处，布置噪声测量探头；

步骤2.根据所述电晕噪声在空间传播过程中的衰减特性，确定无电晕噪声背景干扰环境中的噪声衰减量；

步骤3.全部所述噪声测量探头在所述输电线路的带电状态下，同步进行等效连续A声级测量，并得到以组为单位的测量结果；

步骤4.在所述等效连续A声级测量进行中，根据判定原则判断每组所述测量结果；

若所述测量结果满足所述判定原则，则保留该组所述测量结果；

若所述测量结果不满足所述判定原则，则删除该组所述测量结果，并返回步骤3；

步骤5.对保留的所述测量结果进行实时分析，得到所述测量区域的电晕噪声背景 干扰值；

步骤6.滤除所述测量区域的电晕噪声背景干扰，得到并存储所述输电线路的实际电晕噪声水平值。

优选的，所述步骤1，包括：

在测量区域中的输电线路下方的地面处，以正极导线对地投影为原点，沿所述输电线路的垂直路径向其两侧的测量点布置所述噪声测量探头；

所述噪声测量探头为可听式噪声测量探头，且所述噪声测量探头的数量为3个及以上；

位于所述正极导线的线下的位置为所述测量点中的必测点；

任何一个所述噪声测量探头与所述原点的直线距离均小于等于50m。

优选的，所述步骤2，包括：

2-1.测量并记录所述电晕噪声的声源至其传播到各处的直线距离；

2-2.根据所述电晕噪声的声源至其传播到各处的直线距离及电晕噪声在空间传播过程中的衰减特性，得到无电晕噪声背景干扰环境中的所述电晕噪声传播至任意两处位置A、B的噪声衰减量Δ_AB：

Δ_AB＝k(lg>A-lg>B)>

式中，D_A为所述电晕噪声的声源至位置A的直线距离，D_B为所述电晕噪声的声源至位置B的直线距离，k为空气衰减系数；其中，k的取值范围为10～13。

优选的，所述步骤3，包括：

全部所述噪声测量探头在所述输电线路的带电状态下，以相同的时间间隔及测量起止时间，同步进行等效连续A声级测量；所述时间间隔为1至10s；每隔一个所述时间间隔的测量得到的测量结果均为一组所述测量结果。

优选的，所述步骤4中的所述判定原则，包括：

a.所述原点处的噪声测试值最大，且随着距正极导线距离的增加，所述测量结果逐渐减小；

b.相邻的所述噪声测量探头的所述测量结果满足如下关系：

式中，1为距正极导线距离较近的位置编号，2为距正极导线距离较远处的位置编号，AN₁为位置1处的噪声测量结果，AN₂为位置2处的噪声测量结果，D₁和D₂和分别为位置1和位置2距正极导线的直接距离。

优选的，所述步骤5，包括：

5-1.对保留的各组所述测量结果进行实时分析及Δ_AB，确定其电晕噪声背景干扰值AN_背：

式中，AN_A、AN_B分别为任意两位置A、B处的噪声等效A声级测试结果，AN_背为背景噪声值；

5-2.若不同位置处的AN_背之差均小于3dB(A)时，求得全部分组的所述电晕噪声背景干扰值AN_背的算数平均数，即为所述测量区域的平均电晕噪声背景干扰值，否则，应对测量区域做进一步的划分，对每一细分后测量区域单独求电晕噪声背景干扰值。

优选的，所述步骤6，包括：

6-1.滤除所述测量区域的电晕噪声背景干扰，得到所述输电线路的实际电晕噪声水平值AN_实：

式中，AN_测当前输电线路的噪声测量值，所述测量区域的平均背景干扰值为AN_平均，AN_实为实际电晕噪声水平值；

6-2.存储所述输电线路的实际电晕噪声水平值AN_实。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种输电线路电晕噪声背景干扰的滤除方法，该方法通过在直流线路下地面上方布置若干数量的噪声测量探头，同步进行等效A声级测量；确定被测环境中的噪声空间衰减系数；基于同步测量得到的可听噪声A声级数据，根据布置噪声探头与线路的相对位置关系，实时计算得到背景噪声水平；并从包含背景噪声的测量数据中减去背景噪声，得到输电线路的电晕噪声大小。本发明提出的方法简单易行，能够实现在直流输电线路噪声测量过程中实时同步地剔除背景噪声干扰，方便测试人员及时掌握测量数据中的有效数据数量，并减轻了后续数据处理的工作量，同时保证了数据的真实性及有效性，提高了输电线路运行的可靠性。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、本发明所提供的技术方案中，通过在直流线路下地面上方布置若干数量的噪声测量探头，同步进行等效A声级测量；确定被测环境中的噪声空间衰减系数；基于同步测量得到的可听噪声A声级数据，根据布置噪声探头与线路的相对位置关系，实时计算得到背景噪声水平；并从包含背景噪声的测量数据中减去背景噪声，得到输电线路的电晕噪声大小；解决了目前常见方法无法实现在输电线路可听噪声测量过程中实时滤除背景噪声干扰的问题，尤其是当环境背景噪声持续稳定存在时，该方法同样适用，该发明方法在实际使用中较其他方法更为准确和简单易行。

2、本发明所提供的技术方案，简单易行，能够实现在直流输电线路噪声测量过程中实时同步地剔除背景噪声干扰，方便测试人员及时掌握测量数据中的有效数据数量，并减轻了后续数据处理的工作量，同时保证了数据的真实性及有效性，提高了输电线路运行的可靠性。

3、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的一种输电线路电晕噪声背景干扰的滤除方法的流程图；

图2是本发明的滤除方法中的步骤2的流程示意图；

图3是本发明的滤除方法中的步骤5的流程示意图；

图4是本发明的滤除方法中的步骤6的流程示意图；

图5是本发明的滤除方法的应用例中噪声测量探头布置位置示意图；

图6是本发明的滤除方法的应用例中的一段时间内测量得到的可听噪声原始数据示意图；

图7是本发明的滤除方法的应用例中的滤除背景后的电晕噪声数据示意图；

图8是本发明的滤除方法的应用例中的背景滤除前后正极导线下电晕噪声数据对比示意图。

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。

如图1所示，本发明提供一种输电线路电晕噪声背景干扰的滤除方法，方法用于实时滤除高压直流输电线路中的电晕噪声背景干扰；方法包括如下步骤：

步骤1.在测量区域中的输电线路下方的地面处，布置噪声测量探头；

步骤2.根据电晕噪声在空间传播过程中的衰减特性，确定无电晕噪声背景干扰环境中的噪声衰减量；

步骤3.全部噪声测量探头在输电线路的带电状态下，同步进行等效连续A声级测量，并得到以组为单位的测量结果；

步骤4.在等效连续A声级测量进行中，根据判定原则判断每组测量结果；

若测量结果满足判定原则，则保留该组测量结果；

若测量结果不满足判定原则，则删除该组测量结果，并返回步骤3；

步骤5.对保留的测量结果进行实时分析，得到测量区域的电晕噪声背景干扰值；

步骤6.滤除测量区域的电晕噪声背景干扰，得到并存储输电线路的实际电晕噪声水平值。

步骤1，包括：

在测量区域中的输电线路下方的地面处，以正极导线对地投影为原点，沿输电线路的垂直路径向其两侧的测量点布置噪声测量探头；

噪声测量探头为可听式噪声测量探头，且噪声测量探头的数量为3个及以上；

位于正极导线的线下的位置为测量点中的必测点；

任何一个噪声测量探头与原点的直线距离均小于等于50m。

如图2所示，步骤2，包括：

2-1.测量并记录电晕噪声的声源至其传播到各处的直线距离；

2-2.根据电晕噪声的声源至其传播到各处的直线距离及电晕噪声在空间传播过程中的衰减特性，得到无电晕噪声背景干扰环境中的电晕噪声传播至任意两处位置A、B的噪声衰减量Δ_AB：

Δ_AB＝k(lg>A-lg>B)>

式中，D_A为电晕噪声的声源至位置A的直线距离，D_B为电晕噪声的声源至位置B的直线距离，k为空气衰减系数；其中，k的取值范围为10～13。

步骤3，包括：

全部噪声测量探头在输电线路的带电状态下，以相同的时间间隔及测量起止时间，同步进行等效连续A声级测量；时间间隔为1至10s；每隔一个时间间隔的测量得到的测量结果均为一组测量结果。

步骤4中的判定原则，包括：

a.原点处的噪声测试值最大，且随着距正极导线距离的增加，测量结果逐渐减小；

b.相邻的噪声测量探头的测量结果满足如下关系：

式中，1为距正极导线距离较近的位置编号，2为距正极导线距离较远处的位置编号，AN₁为位置1处的噪声测量结果，AN₂为位置2处的噪声测量结果，D₁和D₂和分别为位置1和位置2距正极导线的直接距离。

如图3所示，步骤5，包括：

5-1.对保留的各组测量结果进行实时分析及Δ_AB，确定其电晕噪声背景干扰值AN_背：

式中，AN_A、AN_B分别为任意两位置A、B处的噪声等效A声级测试结果，AN_背为背景噪声值；

5-2.若不同位置处的AN_背之差均小于3dB(A)时，求得全部分组的电晕噪声背景干扰值AN_背的算数平均数，即为测量区域的平均电晕噪声背景干扰值，否则，应对测量区域做进一步的划分，对每一细分后测量区域单独求电晕噪声背景干扰值。

如图4所示，步骤6，包括：

6-1.滤除测量区域的电晕噪声背景干扰，得到输电线路的实际电晕噪声水平值AN_实：

式中，AN_测当前输电线路的噪声测量值，测量区域的平均背景干扰值为AN_平均，AN_实为 实际电晕噪声水平值；

6-2.存储输电线路的实际电晕噪声水平值AN_实。

本发明提供一种输电线路电晕噪声背景干扰的滤除方法的应用例，可实时准确地将环境背景噪声与直流线路的电晕噪声相分离，从而得到滤除直流输电线路的；本应用例的具体步骤为：

如图5所示，在直流线路下方的地面处，布置规定数量的可听噪声测量探头。推荐以正极线导线对地投影为原点，垂直线路路径向两侧布置噪声测量探头，探头布置数量应为3个及以上，正极导线线下为必测点，布置位置建议为0、±10m、±20m、±30m……，为保证最远端噪声测量探头能够监测到电晕噪声值，最远端噪声测量探头距原点的位置不宜超过50m。

(2)利用电晕噪声在空间传播过程中的衰减特性，确定理想环境中的噪声衰减量。电晕噪声衰减量满足

Δ_AB＝k(lg>A-lg>B)>

式中，D_A为声源至A点直接距离，D_B为声源至B点直接距离，k为空气衰减系数。对于不同的空气状况，k的取值不相同，一般通过试验得出，本发明推荐取值范围为10～13。

(3)在直流输电线路带电状态下，所有噪声测量探头同步进行等效连续A声级测量。不同位置测量探头的测量起止时间应保持同步，采样时间统一设置为1s，测量模式为等效连续A声级。

(4)在测试中，对每组可听噪声测量结果进行预处理，判断测试数据是否有效，若有效，则保留该组数据，若无效，则删除改组数据。

有效数据的判定原则应满足如下两个要求。

1)正极线下位置(原点)处的噪声测试值最大，随着距正极导线距离的增加，噪声测试结果逐渐减小；

2)相邻两处测点的噪声结果应满足如下关系

式中，1为距正极导线距离较近的位置编号，2为距正极导线距离较远处的位置编号，AN₁为位置1处的噪声测量结果，AN₂为位置2处的噪声测量结果，D₁和D₂和分别为位置1和位置2距正极导线的直接距离。

(5)对预处理后的有效测试结果进行实时分析，确定背景噪声干扰水平；

将有效数据中的两个位置处的噪声结果代入到下式，可以确定背景噪声AN_背。

式中，AN_A、AN_B分别为A、B位置处的噪声等效A声级测试结果，AN_背为背景噪声值。

任意两处位置的可听噪声值通过(2)式可得到一个背景噪声值，当噪声测量探头较多时，背景噪声值也将有多个，当不同位置处的环境噪声变化不大时，也可通过算数平均得到某一区域的平均背景噪声值，当不同位置处环境噪声水平差别较大时，应对测量区域进行细分，对每一细分测量区域单独确定电晕噪声背景干扰值。

(6)在当前的可听噪声测量值的基础上减去背景干扰值，得到输电线路的实际电晕噪声水平，并进行存储。具体处理方法为

式中，测量值为AN_测，背景值为AN_背，实际电晕噪声值为AN_实。

如图6至8所示，以国家电网公司位于北京昌平的特高压直流试验线段可听噪声测量结果为例来说明本发明的效果：

特高压直流试验线段导线型式为4×500mm²，导线对地高度为15m，以正极导线对地投影处为原点，在0m、+20m和-20m分别布置三个噪声测量探头，如附图2所示。噪声测量探头高度均为1.5m，传声器均指向正极性导线。噪声测试时起止时间同步， 采样时间统一设置为1s，测量模式为等效连续A声级。

在环境较为安静的时间段，对正极性导线施加较高电压，使其电晕噪声可清晰辨识并大于背景噪声10dB(A)以上。通过测量不同位置处的可听噪声，结合理论计算，得到噪声衰减系数k为10.9。

对直流试验线段双极施加±600kV电压，线下三个位置处的可听噪声测量探头同步进行可听噪声测量。图6为截取的某一段时间内的不同位置处的可听噪声随时间变化曲线，图7为根据本发明方法对原始数据进行背景滤除后的电晕噪声随时间变化曲线，图8为背景滤除前后正极导线下电晕噪声数据对比。由图中可以看出，采用本发明提出的可听噪声背景干扰实时滤除方法，可有效地滤除叠加在电晕噪声上的环境噪声影响，与原始测试数据相比，滤除背景噪声后的电晕噪声普遍降低0.5～3dB(A)，滤除背景噪声干扰效果明显。

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，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。