一种输电导线风噪声源的观测系统及方法与流程

本发明属于电力技术领域，特别是涉及一种输电导线风噪声源的观测系统及方法，具体是一种输电、特高压输电导线风噪声的观测方法和风噪声源的观测系统。

背景技术：

输电线路特别是特高压输电线路产生的可听噪声，是一种常见的线路对周围环境的影响，这种噪声可使人产生烦躁情绪。输电线路产生的可听噪声大体上可以分为两种：一种是由导线产生电晕放电时所引起的电晕噪声；另一种是由于空气的流体运动所引起，即当风吹在导线、绝缘子串或是杆塔上时产生的风噪声。

随着我国超高压、特高压输电线路的大规模建设，包括输电线路风噪声在内的可听噪声问题也日趋严重。目前，针对电晕噪声对环境的影响问题已经被广泛的研究，但针对风噪声对环境的影响问题却没能被足够的重视，特别是针对输电导线风噪声源的观测基本没有相关研究，不利于消除风噪声对周围环境的影响。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种输电导线风噪声源的观测系统及方法，能够有利于输电导线风噪声源特性的观测与研究。

为了实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种输电导线风噪声源的观测方法，包括：

通过两个传声器分别接收输电导线在强风下引起的声波信号，并由声级计及波形数据记录装置记录；

利用倍频程滤波器或频谱仪分析声波信号，得到两个信号之间的相位差，进而计算出风噪声源相对于传声器的方向角；

根据传声器所处的空间坐标，结合输电线路的已知高度推定出风噪声源的位置；

观测系统包括风速、风向计，用于同时记录产生不同频率风噪声时的风速以及相对于输电线路的风向。

所述通过两个传声器分别接收输电导线在强风下引起的声波信号，并由声级计及波形数据记录装置记录，包括：

通过两个传声器分别接收输电导线在强风下引起的声波信号；

通过声级计及波形数据记录装置获取各传声器的声波信号，得到与所述两个传声器对应的两组声波信号。

所述利用倍频程滤波器或频谱仪分析声波信号，得到两个信号之间的相位差，进而计算出风噪声源相对于传声器的方向角，包括：

利用倍频程滤波器或频谱仪分析声波信号；

利用频谱分析计算两个信号之间的相位差；

利用相位差计算出风噪声源相对于传声器的方向角。

所述利用两个信号之间的相位差计算出风噪声源相对于传声器的方向角，包括：采用以下公式计算出风噪声源相对于传声器的方向角：

其中，θ为方向角，φ₁₂为两个信号之间的相位差，d为两个传声器之间的距离，c为声音在介质中的传播速度，f为频率。

一种输电导线风噪声源的观测系统，包括：声波信号采集记录模块310、方向角计算模块320、风噪声源定位模块330以及风速、风向记录模块340；所述功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中；上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述声波信号采集记录模块，用于通过两个传声器分别接收输电导线因强风引起的声波信号，以及通过声级计及波形数据记录装置记录声波信号。

所述方向角计算模块，用于根据两个信号之间的相位差计算风噪声源相对于传声器的方向角。

所述风噪声源定位模块包括：用于根据方向角、输电线路的已知高度，得到风噪声源的位置。

所述风速、风向记录模块包括：用于同时记录产生不同频率风噪声时的风速以及相对于输电线路的风向。

所述两个传声器并列排列，且两个传声器的空间高度坐标相等；相邻编号的传声器之间的间隔为1m或2m；当存在风噪声源时，声波在空气中传播；所述两个传声器分别与声级计连接；所述传声器，是指能够接收空间中传播的声音信号并将其转换为电信号的能量转换器件。

上述技术方案的输电导线风噪声源的观测方法及系统，通过两个传声器分别接收输电导线在强风下引起的声波信号，并由声级计及波形数据记录装置记录；利用倍频程滤波器或频谱仪分析声波信号，得到两个信号之间的相位差，进而计算出风噪声源相对于传声器的方向角；根据传声器所处的空间坐标，结合输电线路的已知高度推定出风噪声源的位置；此外，所述系统还包括风速、风向计，用于同时记录产生不同频率风噪声时的风速以及相对于输电线路的风向。通过本发明，能够对特高压输电导线风噪声源的空间位置进行定位，还能够利用多组传声器组构成大型的试验研究观测系统对输电导线风噪声进行长期观测，有利于研究在不同风速、风向下，针对不同分裂导线、导线种类下风噪声的特性，便于消除风噪声对周围环境的影响。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

附图说明

图1是本发明输电导线风噪声源的观测方法的示意性流程图；

图2是本发明输电导线风噪声源的观测方法的原理示意图；

图3是本发明输电导线风噪声源的观测系统的示意性结构图。

具体实施方式

本发明是一种输电导线风噪声源的观测系统及方法，本发明中提供的实施例包括输电导线风噪声源的观测方法实施例，还包括相应的输电导线风噪声源的观测系统实施例。以下分别进行详细说明。

图1为一实施例的输电导线风噪声源的观测方法的示意性流程图；如图1所示，本实施例的输电导线风噪声源的观测方法包括如下步骤S1至S4，各步骤详述如下：

S1，通过两个传声器分别接收输电导线在强风下引起的声波信号，并由声级计及波形数据记录装置记录；

优选的，如图2所示，可通过两个传声器分别接收输电导线在强风下引起的声波信号。本实施例中所述两个传声器并列排列，且两个传声器的空间高度坐标相等，即传声器1和传声器2；相邻编号的传声器之间的间隔为1m或2m。当存在风噪声源时，声波在空气中传播，通过两个传声器可以分别接收到对应的声波信号。

本实施例中，所述两个传声器可分别与声级计连接，利用声级计及波形数据记录装置可获取各传声器接收到的声波信号。

需要说明的是，本实施例中传声器，是指能够接收空间中传播的声音信号并将其转换为电信号的能量转换器件。

S2，利用倍频程滤波器或频谱仪分析声波信号，得到两个信号之间的相位差，进而计算出风噪声源相对于传声器的方向角；

作为一优选实施方式，可采用以下公式计算出风噪声源相对于传声器的方向角：

其中，θ为方向角，φ₁₂为两个信号之间的相位差，d为两个传声器之间的距离，c为声音在介质中的传播速度，f为频率。

S3，根据传声器所处的空间坐标，结合输电线路的已知高度推定出风噪声源的位置。

作为一优选实施方式，例如输电线路已知高度为12m，结合方向角就可以得出在输电导线的哪个位置产生了风噪声。

S4，利用风速、风向计同时记录产生不同频率风噪声时的风速以及相对于输电线路的风向。

通过本实施例的输电导线风噪声源的定位方法，能够对输电导线风噪声源的空间位置进行定位，还能够利用多组传声器组构成大型的试验研究观测系统对输电导线风噪声进行长期观测，有利于研究在不同风速、风向下，针对不同分裂导线、导线种类下风噪声的特性，便于消除风噪声对周围环境的影响；并且其实现原理简单，便于进行推广应用。

需要说明的是，对于前述方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。

以下对可用于执行上述输电导线风噪声源的观测方法的风噪声源的观测系统实施例进行说明。为了便于说明，输电导线风噪声源的观测系统实施例的结构示意图中，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分，本领域技术人员可以理解，图中示出的装置结构并不构成对装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

图3为本发明一实施例的输电导线风噪声源的观测系统的示意性结构图，如图3所示，本实施例的风噪声源的定位系统包括：声波信号采集记录模块310、方向角计算模块320、风噪声源定位模块330以及风速、风向记录模块340，各模块详述如下：

所述声波信号采集记录模块310，用于通过两个传声器分别接收输电导线因强风引起的声波信号，并由声级计及波形数据记录装置记录；

优选的，所述声波信号采集记录模块310具体用于：通过两个传声器分别接收输电导线因强风引起的声波信号；通过声级计及波形数据记录装置获取各传声器的声波信号。其中，两个传声器的设置参考图2及上述实施例所述。

所述方向角计算模块320，利用倍频程滤波器或频谱仪分析声波信号，得到两个信号之间的相位差，进而计算出风噪声源相对于传声器的方向角；

优选的，方向角计算模块320可具体用于：利用倍频程滤波器或频谱仪分析声波信号，得到两个信号之间的相位差，进而计算出风噪声源相对于传声器的方向角；例如，可采用以下公式计算各组声波信号序列之间的时延：

其中，θ为方向角，φ₁₂为两个信号之间的相位差，d为两个传声器之间的距离，c为声音在介质中的传播速度，f为频率。

所述风噪声源定位模块330，根据传声器所处的空间坐标，结合输电线路的已知高度推定出风噪声源的位置。

优选的，风噪声源定位模块330可具体包括：

例如输电线路已知高度为12m，结合方向角就可以得出在输电导线的哪个位置产生了风噪声。

所述风速、风向记录模块340，根据风速、风向计同时记录产生不同频率风噪声时的风速以及相对于输电线路的风向。

需要说明的是，上述示例的输电导线风噪声源的观测系统的实施方式中，各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明前述方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明前述方法实施例相同，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

此外，上述示例的输电导线风噪声源的观测系统的实施方式中，各功能模块的逻辑划分仅是举例说明，实际应用中可以根据需要，例如出于相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑，将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将所述风噪声源的定位系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

另外，上述示例的输电导线风噪声源的观测系统的实施方式中，各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。本领域普通技术人员可以理解本发明的任意实施例指定的方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件(个人计算机、服务器、或者网络设备等)来完成。该程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，可执行上述任意实施例指定的方法的全部或部分步骤。前述存储介质可以包括任何可以存储程序代码的介质，例如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取器(Random Access Memory，RAM)、磁盘或光盘等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。