室内变压器通风降噪装置及有源降噪系统使用方法
【专利摘要】本发明提供一种室内变压器通风降噪装置，包括位于墙体开孔中的通风百叶窗、轴流通风机，用于通风散热，保证室内变压器的安全稳定运行，所述百叶窗和所述轴流通风机分别位于两面墙体上；位于百叶窗外部的第一类有源控制机构，用于降低室内变压器从通风百叶窗向外辐射的噪声；位于轴流通风机外部的第二类有源控制机构，用于降低室内变压器从轴流通风机通风口向外辐射的噪声，以及轴流通风机本身向外辐射的噪声；其中，第一类有源控制机构和第二类有源控制机构构成有源降噪系统。
【专利说明】
室内变压器通风降噪装置及有源降噪系统使用方法
技术领域
[0001]本发明属于环境工程专业噪声污染防治技术领域，特别是涉及一种室内变压器的通风降噪装置。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，用电负荷不断增加，新增许多变电站，有的建在居民区附近；另一方面，城市扩张，原处偏僻地区的变电站周围新建不少住宅区。因此，变电站与居民区距离越来越近，居民受到变电站噪声污染影响。
[0003]户外变压器常常使用声屏障、半隔声罩等传统隔声、吸声技术进行噪声治理，在居民区距离很近的情况下，为达到相关噪声限制标准，难度很大并带来其他问题。例如，建造很高的声屏障，可能影响附近居民住宅的采光与通风，屏障的钢结构所需成本很高，等等。
[0004]为大幅度降低噪声，变电站也常常建造房屋，将变压器放置在封闭空间内。然而这会影响变压器的通风散热，变压器存在易损坏进而造成电力系统故障的风险。基于此，有必要提供一种用于室内变压器的通风降噪装置。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种室内变压器通风降噪装置及有源控制机构使用方法，不但通风散热效果好，而且降噪效果好。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种室内变压器通风降噪装置，包括位于墙体开孔中的通风百叶窗、轴流通风机，用于通风散热，保证室内变压器的安全稳定运行，所述百叶窗和所述轴流通风机分别位于两面墙体上;位于百叶窗外部的第一类有源控制机构，用于降低室内变压器从通风百叶窗向外辐射的噪声;位于轴流通风机外部的第二类有源控制机构，用于降低室内变压器从轴流通风机通风口向外辐射的噪声，以及轴流通风机本身向外辐射的噪声;其中，第一类有源控制机构和第二类有源控制机构构成有源降噪系统。
[0007]进一步，所述第一类有源控制机构和第二类有源控制机构均包括有源控制器、信号调理器、功率放大器、误差传声器和控制声源；
所述误差传声器采集噪声产生的误差信号，误差信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器；
所述有源控制器基于误差信号产生的控制信号，由功率放大器放大后传输给控制声源，控制声源将放大后的控制信号转换为抵消噪声的声音。
[0008]进一步，所述第一类有源控制机构为多通道有源控制机构，其中，若干个控制声源均匀分布在百叶窗的开口面上，误差传声器与所述控制声源的个数相等，等距离分布在对应控制声源的外侧。
[0009]进一步，相邻两个所述控制声源的间距小于所要控制的噪声频段的最高频率对应波长的二分之一;误差传声器与控制声源的连线垂直于百叶窗所在墙体的立面。
[0010]进一步，所述第一类有源控制机构还包括一个参考传声器，安装在控制声源的内侧，靠近百叶窗，或安装在百叶窗内，所述参考传声器将采集的噪声转换为参考信号，参考信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器。
[0011 ]进一步，所述第二类有源控制机构为单通道或多通道有源控制机构;若为单通道有源控制机构，控制声源二安装在轴流风风机所在墙面孔洞开口面的中间或边缘处，若为多通道有源控制机构，控制声源均匀分布在轴流通风机所在墙面孔洞的开口面上，误差传声器与控制声源的个数相等，等距离分布在对应控制声源的外侧。
[0012]进一步，相邻两个所述控制声源的间距小于所要控制的噪声频段的最高频率对应波长的二分之一;误差传声器与控制声源的连线垂直于轴流通风机所在墙体的立面。
[0013]进一步，所述第二类有源控制机构还包括一个参考传声器，安装在控制声源的内侦U，靠近轴流通风机，所述参考传声器将采集的噪声转换为参考信号，参考信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器。
[0014]本发明还提供一种室内变压器通风降噪装置中有源降噪系统的使用方法，包括以下步骤:
步骤一，利用参考传声器采集参考信号；
位于通风百叶窗外部的第一类有源控制机构在不使用参考传声器的情况下，采用有源控制器内部生成的频率为10Hz的信号及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号；
位于轴流通风机外部的第二类有源控制机构，在不使用参考传声器的情况下，采用有源控制器内部生成的频率为10Hz的信号及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号，并使用光传感器或转速传感器作为参考传感器采集轴流通风机转速信号作为轴流风机噪声的参考信号；
步骤二，利用误差传感器采集误差信号；
步骤三，信号调理器对参考信号和误差信号进行滤波放大；
步骤四，有源控制器采用使误差传声器处的声压幅值平方最小原则，将滤波放大后的信号转换成控制信号；
步骤五，功率放大器对控制信号进行放大；
步骤六，控制声源发出放大后的控制信号，对声场进行控制。
[0015]本发明所达到的有益技术效果:(I)通风百叶窗与轴流风机为室内变压器提供了良好的通风散热功能；(2)有源降噪系统有效降低室内变压器从通风百叶窗和轴流通风机通风口向外辐射的噪声，以及轴流通风机本身向外辐射的低频噪声，与传统的被动降噪技术如消声器、消声百叶相比，系统体积小，对变压器的低频噪声降噪效果好;(3)通风降噪装置并没有安装在变压器所在房间的门洞或附近，不影响工作人员巡查及变压器的维护；(4)有源降噪系统各器件均放置于墙体开孔内侧，受室外环境影响小，系统安全性、鲁棒性高。
【附图说明】
[0016]图1本发明之室内变压器通风降噪装置结构示意图；
图2本发明之第一类有源控制机构组成示意图；
图3本发明之第二类有源控制机构组成示意图；
图4本发明之有源降噪系统使用方法流程示意图；
图5本发明之在不使用参考传声器的情况下，第一类有源控制机构使用方法流程示意图；
图6本发明之在不使用参考传声器的情况下，第二类有源控制机构使用方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0018]如图1-3所示，本发明提供一种室内变压器通风降噪装置，包括位于墙体开孔中的通风百叶窗2、轴流通风机3，用于通风散热，保证室内变压器I的安全稳定运行，所述百叶窗2和所述轴流通风机3分别位于两面墙体上;位于百叶窗2外部的第一类有源控制机构4，用于降低室内变压器从通风百叶窗2向外辐射的噪声;位于轴流通风机3外部的第二类有源控制机构5，用于降低室内变压器I从轴流通风机3通风口向外辐射的噪声，以及轴流通风机3本身向外辐射的噪声；其中，第一类有源控制机构4和第二类有源控制机构5构成有源降噪系统。
[0019]所述第一类有源控制机构4和第二类有源控制机构5均包括有源控制器、信号调理器、功率放大器、误差传声器和控制声源；
所述误差传声器采集噪声产生的误差信号，误差信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器；
所述有源控制器基于误差信号产生的控制信号，由功率放大器放大后传输给控制声源，控制声源将放大后的控制信号转换为抵消噪声的声音。
[0020]所述第一类有源控制机构4为多通道有源控制机构，其中，若干个控制声源均匀分布在百叶窗的开口面上，误差传声器与所述控制声源的个数相等，等距离分布在对应控制声源的外侧。相邻两个所述控制声源的间距小于所要控制的噪声频段的最高频率对应波长的二分之一;误差传声器与控制声源的连线垂直于百叶窗所在墙体的立面。所述第一类有源控制机构还包括一个参考传声器，安装在控制声源的内侧，靠近百叶窗，或安装在百叶窗内，所述参考传声器将采集的噪声转换为参考信号，参考信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器。
[0021 ]所述第二类有源控制机构5为单通道或多通道有源控制机构；若为单通道有源控制机构，控制声源二安装在轴流风风机所在墙面孔洞开口面的中间或边缘处，若为多通道有源控制机构，控制声源均匀分布在轴流通风机所在墙面孔洞的开口面上，误差传声器与控制声源的个数相等，等距离分布在对应控制声源的外侧。相邻两个所述控制声源的间距小于所要控制的噪声频段的最高频率对应波长的二分之一;误差传声器与控制声源的连线垂直于轴流通风机所在墙体的立面。所述第二类有源控制机构还包括一个参考传声器，安装在控制声源的内侧，靠近轴流通风机，所述参考传声器将采集的噪声转换为参考信号，参考信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器。
[0022]作为本发明的一个实施例，通风百叶窗2的宽为1.50 m，高为1.80 m，欲用该有源降噪系统来控制的噪声频段的最高频率为Aax=300 Hz，使用3列4行共12个控制声源，12个控制声源均匀分布在通风百叶窗2开口面上，控制声源的间距0.5 m，小于300 Hz的半波长。误差传声器与对应的控制声源声中心的距离C^i=0.10 m，该距离既要保证控制声源输出不会太小影响降噪效果，也要保证控制系统的稳定性。使用一个参考传声器放置于通风百叶窗内，采集变压器噪声作为参考信号，作为替代方案，也可不使用参考传声器，使用有源控制器内部生成的频率为100 Hz信号及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号；
轴流通风机3所在墙面孔洞开口面的直径为0.90 m，欲用该有源降噪系统来控制的噪声频段的最高频率为/mX=300 Hz，使用的4个控制声源，控制声源(505)的间距0.5 m，误差传声器与对应的控制声源的声中心的距离10 m，使用一个参考传声器放置在墙面孔洞开口面圆心处，尽量靠近轴流风机的风扇，拾取参考信号。作为替代方案，也可不使用参考传声器，使用有源控制器内部生成的频率为100 Hz的信号及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号，并使用一个转速传感器采集风扇转速，根据风扇叶片数折算出风扇噪声基频及其谐波频率，作为风扇噪声的参考信号。
[0023]参考信号和误差信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器;所述有源控制器基于参考信号和误差信号产生控制信号，控制信号经功率放大器放大后传输给控制声源，控制声源根据放大后的控制信号发出抵消噪声的声音；
本发明的工作原理:
参考传声器采集参考信号;位于通风百叶窗2外部的第一类有源控制机构4在不使用参考传声器的情况下，采用有源控制器内部生成的频率为10Hz的信号及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号;位于轴流通风机3外部的第二类有源控制机构5，在不使用参考传声器的情况下，采用有源控制器内部生成的频率为10Hz的信号及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号，并使用光传感器或转速传感器作为参考传感器采集轴流通风机转速信号作为轴流风机噪声的参考信号；误差传感器采集误差信号；信号调理器接收到参考信号和误差信号后进行滤波放大发送给有源控制器，由有源控制器将滤波放大后的信号转换成控制信号，然后，功率放大器对控制信号进行放大，控制声源根据放大后的控制信号，发出抵消噪声的声音。
[0024]如图4所示，本发明还提供一种室内变压器通风降噪装置中有源降噪系统的使用方法，包括以下步骤:
步骤一，利用参考传声器采集参考信号；
位于通风百叶窗2外部的第一类有源控制机构4在不使用参考传声器的情况下，采用有源控制器内部生成的频率为10Hz的信号及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号；如图5所示。
[0025]位于轴流通风机3外部的第二类有源控制机构5，在不使用参考传声器的情况下，采用有源控制器内部生成的频率为10Hz的信号及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号，并使用光传感器或转速传感器作为参考传感器采集轴流通风机转速信号作为轴流风机噪声的参考信号;如图6所不。
[0026]步骤二，利用误差传感器采集误差信号；
步骤三，信号调理器对参考信号和误差信号进行滤波放大；
步骤四，有源控制器采用使误差传声器处的声压幅值平方最小原则，将滤波放大后的信号转换成控制信号；
步骤五，功率放大器对控制信号进行放大；
步骤六，控制信号发出放大后的控制信号，对声场进行控制。
[0027]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.室内变压器通风降噪装置，其特征在于: 包括位于墙体开孔中的通风百叶窗、轴流通风机，用于通风散热，保证室内变压器的安全稳定运行，所述百叶窗和所述轴流通风机分别位于两面墙体上； 位于百叶窗外部的第一类有源控制机构，用于降低室内变压器从通风百叶窗向外辐射的噪声； 位于轴流通风机外部的第二类有源控制机构，用于降低室内变压器从轴流通风机通风口向外辐射的噪声，以及轴流通风机本身向外辐射的噪声； 其中，第一类有源控制机构和第二类有源控制机构构成有源降噪系统。2.根据权利要求1所述的室内变压器通风降噪装置，其特征在于:所述第一类有源控制机构和第二类有源控制机构均包括有源控制器、信号调理器、功率放大器、误差传声器和控制声源； 所述误差传声器采集噪声产生的误差信号，误差信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器； 所述有源控制器基于误差信号产生的控制信号，由功率放大器放大后传输给控制声源，控制声源将放大后的控制信号转换为抵消噪声的声音。3.根据权利要求2所述的室内变压器通风降噪装置，其特征在于:所述第一类有源控制机构为多通道有源控制机构，其中，若干个控制声源均匀分布在百叶窗的开口面上，误差传声器与所述控制声源的个数相等，等距离分布在对应控制声源的外侧。4.根据权利要求3所述的室内变压器通风降噪装置，其特征在于:相邻两个所述控制声源的间距小于所要控制的噪声频段的最高频率对应波长的二分之一;误差传声器与控制声源的连线垂直于百叶窗所在墙体的立面。5.根据权利要求3所述的室内变压器通风降噪装置，其特征在于:所述第一类有源控制机构还包括一个参考传声器，安装在控制声源的内侧，靠近百叶窗，或安装在百叶窗内，所述参考传声器将采集的噪声转换为参考信号，参考信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器。6.根据权利要求2所述的室内变压器通风降噪装置，其特征在于:所述第二类有源控制机构为单通道或多通道有源控制机构;若为单通道有源控制机构，控制声源二安装在轴流风风机所在墙面孔洞开口面的中间或边缘处，若为多通道有源控制机构，控制声源均匀分布在轴流通风机所在墙面孔洞的开口面上，误差传声器与控制声源的个数相等，等距离分布在对应控制声源的外侧。7.根据权利要求6所述的室内变压器通风降噪装置，其特征在于:相邻两个所述控制声源的间距小于所要控制的噪声频段的最高频率对应波长的二分之一;误差传声器与控制声源的连线垂直于轴流通风机所在墙体的立面。8.根据权利要求6所述的室内变压器通风降噪装置，其特征在于:所述第二类有源控制机构还包括一个参考传声器，安装在控制声源的内侧，靠近轴流通风机，所述参考传声器将采集的噪声转换为参考信号，参考信号经信号调理器放大滤波后传输给有源控制器。9.根据权利要求1-8任一项所述的室内变压器通风降噪装置中有源降噪系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一，利用参考传声器采集参考信号； 位于通风百叶窗外部的第一类有源控制机构在不使用参考传声器的情况下，采用有源控制器内部生成的频率为10Hz的信号及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号； 位于轴流通风机外部的第二类有源控制机构，在不使用参考传声器的情况下，采用有源控制器内部生成的频率为10Hz的信号及其谐波信号作为变压器噪声的参考信号，并使用光传感器或转速传感器作为参考传感器采集轴流通风机转速信号作为轴流风机噪声的参考信号； 步骤二，利用误差传感器采集误差信号； 步骤三，信号调理器对参考信号和误差信号进行滤波放大； 步骤四，有源控制器采用使误差传声器处的声压幅值平方最小原则，将滤波放大后的信号转换成控制信号； 步骤五，功率放大器对控制信号进行放大； 步骤六，控制声源发出放大后的控制信号，对声场进行控制。
【文档编号】H02B1/56GK106057418SQ201610586629
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月22日 公开号201610586629.8, CN 106057418 A, CN 106057418A, CN 201610586629, CN-A-106057418, CN106057418 A, CN106057418A, CN201610586629, CN201610586629.8
【发明人】黄晓帆, 殷国华, 陈建明, 范立新, 邹海山, 华伟, 陈迟
【申请人】江苏方天电力技术有限公司, 南京大学, 国网江苏省电力公司, 国家电网公司