一种基于电晕电流窄频带信息的可听噪声检测方法

摘要

本发明公开了一种基于电晕电流窄频带信息的可听噪声检测方法，包括以下步骤：获得电晕电流时域波形数据；基于所述电晕电流时域波形数据，获得第一倍频程谱，其中，所述第一倍频程谱为电晕电流的倍频程谱；构建所述第一倍频程谱与可听噪声的倍频程声压级的相关性模型，获得第二倍频程谱，其中所述第二倍频程谱为可听噪声的倍频程谱；基于所述第二倍频程谱，获得可听噪声A声级的检测值。本发明根据电晕电流与可听噪声频谱相关性规律的特点，设计了更加优化的方法，具有检测结果更加准确的特点。

说明书

技术领域

本发明属于特高压输电线路中电磁环境测量技术领域，特别是涉及一种基于电晕电流窄频带信息的可听噪声检测方法。

背景技术

目前，输电线路的可听噪声主要为通过专用设备直接测量可听噪声的声压，来获取其声级和频谱。这种方法虽然便捷，且在安静环境下测量结果准确，但却存在着在户外复杂环境下，检测结果易受背景噪声影响而难以获得准确测量值的问题。

针对这一问题，IEEE和国家标准给出了背景噪声的修正方法，但该方法仅适用于背景噪声变化不大，且可听噪声至少比背景噪声大3dB的情况。英国国家电网和国内部分高校，采用无回声隔音室、吸音海绵材料或声屏蔽箱来减少外界噪声的影响，其虽在室内检测时取得了很好的效果，但并不适用于户外干扰噪声不可控的情况。

从剔除背景干扰噪声的角度，中国科学院、华北电力大学等国内外科研院所提出了多种用于去除背景噪声的语音增强法。这些方法利用在已知背景噪声特点的条件下，通过估计背景噪声随时间的变化，实现实时背景噪声的去除。上述方法虽然达到了较好的去噪效果，但在户外检测时，由于背景噪声可能包含多种突发性干扰噪声，难以预知，因此上述方法对于户外可听噪声的降噪效果不佳。除此之外，波兰矿业冶金大学提出了一种可听噪声的连续监测系统。该系统在检测电晕可听噪声的同时，同步监测背景环境的天气情况，通过人工神经网络对检测到的可听噪声数据进行分类，并依据分类结果将雨、大风等背景噪音较大情况下的检测值去除。但其本质仍为保留安静环境下测得的可听噪声数据，并未真正解决嘈杂背景环境下可听噪声的准确检测问题。

专利“一种由电晕电流数据获得可听噪声的方法”，首次提出了一种新型检测可听噪声的方法，但该方法仅能获取可听噪声的A声级，而无法获得可听噪声的频谱信息。同时，专利“一种可听噪声的间接检测方法”，提出了一种可听噪声的间接检测方法，该方法利用电晕电流在的信息，通过统一系数的数学关联关系，获取可听噪声的信息。然而该方法要求电晕电流的测量带宽不小于22.4kHz，要求相对较高。并且，其在各个频点采用统一的关联模型来计算可听噪声，与实际不同频点关联模型不尽相同有一定的差异。因此，需要提出更为优化的检测方法。

本专利考虑可听噪声与电晕电流频谱在各个频点处相关性的不同点，采用了不同参数的关联模型，且该方法仅需要获知1.6kHz-8kHz范围内的电晕电流测量值，测量更易实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电晕电流窄频带信息的可听噪声检测方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于电晕电流窄频带信息的可听噪声检测方法，包括以下步骤：

获得电晕电流时域波形数据；

基于所述电晕电流时域波形数据，获得第一倍频程谱，其中，所述第一倍频程谱为电晕电流的倍频程谱；

构建所述第一倍频程谱与可听噪声的倍频程声压级的相关性模型，获得第二倍频程谱，其中所述第二倍频程谱为可听噪声的倍频程谱；

基于所述第二倍频程谱，获得可听噪声A声级的检测值。

可选的，获得电晕电流时域波形数据时，测量带宽不小于8KHz。

可选的，所述方法还包括：对所述电晕电流时域波形数据利用陷波滤波器滤除窄带干扰信号，利用小波阈值降噪的方法抑制白噪声。

可选的，获得第一倍频程谱的过程包括：

获得第一倍频程的各频段的中心频率,其中，所述第一倍频程为电晕电流时域波形数据的倍频程，测量频带范围为1.6kHz-8kHz；

设定所述第一倍频程的各频段为带通频带并进行带通滤波；

根据所述中心频率，获得滤波后的第一倍频程在各频段的幅值，作为所述第一倍频程谱。

可选的，获得第一倍频程的各频段的中心频率的公式为：

其中，f为电晕电流的倍频程的某个频段的中心频率；f

可选的，获得滤波后的电晕电流时域波形数据的倍频程在各频段的幅值的公式为：

其中，y(f)和Y(f)分别为以f为中心频率的频带的电晕电流的有效值和倍频程谱幅值，其单位分别为mA和dB；X

可选的，所述第一倍频程谱与可听噪声的倍频程声压级的相关性模型为：

可选的，获得可听噪声A声级的检测值的公式为：

本发明的技术效果为：

本发明利用电晕电流1kHz-20kHz频率范围内的1/3倍频程功率谱幅值与可听噪声1/3倍频程谱幅值相关性获得可听噪声间接检测值。本发明考虑到可听噪声与电晕电流频谱在各个频点处的相关性幅值与频率特点，没有采用统一斜率值，而是在不同频率点设置不同参数值。本发明根据电晕电流与可听噪声频谱相关性规律的特点，设计了更加优化的方法，具有检测结果更加准确的特点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中的流程图；

图2为本发明实施例中的去噪前的电晕电流时域波形图；

图3为本发明实施例中的去噪后的电晕电流时域波形图；

图4为本发明实施例中的可听噪声A声级间接测量值与直接测量值关系图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本实施例是针对电晕笼内输电导线的可听噪声检测

本实施例中提供一种基于电晕电流窄频带信息的可听噪声检测方法，

本实施例的大致流程为获得电晕电流时域波形数据；基于电晕电流时域波形数据，获得第一倍频程谱，其中，第一倍频程谱为电晕电流的倍频程谱；构建第一倍频程谱与可听噪声的倍频程声压级的相关性模型，获得第二倍频程谱，其中第二倍频程谱为可听噪声的倍频程谱；基于第二倍频程谱，获得可听噪声A声级的检测值。

针对所描述的流程，分如下几个部分详细展开，如图1所示。

测量获得不小于80kHz带宽范围的电晕电流时域波形数据：

本实施例在位于中国北京昌平的特高压试验基地的同塔双回特高压直流试验线段中进行。实验线段长1080m，可在0-±1200kV的范围内调压。实验采用双极性实验,导线仍为6×720mm2的导线，导线分裂间距为0.45m。在本实施例中，电晕电流信号采样率为62.5MHZ。图2为特高压直流实验线段上施加电压为1000kV条件下测量得到的去噪前一组电晕电流波形图。

对电晕电流数据进行降噪和低通滤波；

针对电晕电流中的窄带干扰，利用陷波滤波器进行去除；针对随机白噪声，利用小波对其进行处理，获得处理后的电晕电流时域波形。同时设计低通滤波器，保留8kHz以内的部分。图3为特高压直流实验线段上施加电压为1000kV条件下测量得到的去噪后的一组电晕电流波形图。

求取电晕电流在1.6kHz-8kHz频带的倍频程谱数据：

在1.6kHz-8kHz的频段范围内，计算确定电晕电流的1/3倍频程谱的各频段的中心频率及其上下限频率，计算方法如式(1)所示：

其中，f为电晕电流的1/3倍频程的某个频段的中心频率，单位为Hz；f

所确定的电晕电流的1/3倍频程的各频段的中心频率及其上下限频率如表1所示。

表1

通过如下方法确定电晕电流的倍频程的各个频段的谱幅值：

首先，在1.6kHz—8kHz的范围内，以电晕电流的1/3倍频程的每个频段为带通频带，分别对电晕电流进行带通滤波。

然后，利用下式(2)和(3)计算滤波后电晕电流在每个频段的幅值。

式中，y(f)和Y(f)分别为以f为中心频率的频带的电晕电流有效值和1/3倍频程谱幅值，其单位分别为mA和dB；X

本实施例中，对测量得到的电晕电流时域波形数据，针对表1所获得的各个频段，对电晕电流时域波形数据进行带通滤波。然后利用式(2)、(3)计算滤波后电晕电流在该谱段的有效值以及倍频程谱幅值。

基于电晕电流与可听噪声在1.6k—8kHz频带内各个频点一一对应的关联模型，分别计算可听噪声1.6k—8kHz各频点的倍频程谱：

电晕电流的倍频程谱与可听噪声的1/3倍频程谱的相关性模型由下式(4)确定：

式中，Y(f

表2

E

其中,

式中hr是相对湿度。

依据公式(4),计算可听噪声在1.6kHz-8KHz频率范围内的1/3倍频程谱。

计算可听噪声A声级的检测值：可听噪声的A声级检测值通过下式(7)确定

式中，AN为可听噪声A声级的间接检测值，单位dB；Δ

Δ

在公式(7)中，Δ

表3

本发明利用实验线段测量数据进行验证，将表2中，1-6组测量所获得电晕电流数据带入模型(4)中，获得可听噪声A声级间接测量值，图4为可听噪声间接测量值与直接测量值关系图，表4为本发明实验验证结果。

表4为利用本发明所获得的可听噪声的A声级间接检测值与可听噪声的A声级直接测量值的对比情况，其中，可听噪声的A声级直接测量值由丹麦B&K公司3560Pulse多通道噪声分析仪获取。

表4

从表4以看出间接检测值与可听噪声测量值大小相近。其最大误差不超过2dB，验证了方法的有效性以及准确性。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。