一种变电站声环境噪声干扰分离剔除方法、装置及介质与流程

本发明涉及变电站声环境分析，并且更具体地，涉及一种变电站声环境噪声干扰分离剔除方法、装置及介质。

背景技术：

1、变电站是特高压输变电工程输电和配电环节的联结点，主要由变压器、母线、隔离开关、断路器、接地开关、避雷器、互感器、电容器、电抗器以及带电构架等设备构成。但由于变压器、并联电抗器、带电架构和风机等设备运行时会直接向环境排放噪声，变电站内则始终存在一个特定的声环境，因此，变电站声环境测量与评估是特高压输变电工程环评和验收必不可少的一项检验指标。

2、然而，当在对变电站声环境进行测量评估时，变电站站界的虫鸣鸟叫声、蛙叫声、机车汽笛声、雷鸣雨声、人脚步声、人交谈声等具有突发性、瞬时性的噪声干扰将叠加在声环境测量结果中，若不及时对其进行分离与剔除，极易造成声环境测量结果异常偏高，进而触发误报警现象。但若在对变电站噪声环境噪声干扰分离与剔除时，采取了过度手段，则又会导致变电站声环境测量结果失真，而无法真实体现变电站声环境水平。为了分离剔除变电站声环境的噪声干扰，目前常用的方法是融合声纹识别等先进数据处理技术和谱减法，通过模式识别测量结果中噪声干扰信号，来达到噪声干扰与变电站原始声环境分离，再通过谱减法，将噪声干扰从测量结果中剔除出去，从而获得原始声环境信号。该方法虽然能够有效实现变电站声环境的噪声干扰分离剔除，但是由于需要事先构建变电站声环境特征数据库，而且数据处理技术需要超过预定时长时间才能完成模式识别，使得噪声干扰分离剔除过程效率低。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种变电站声环境噪声干扰分离剔除方法、装置及介质。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种变电站声环境噪声干扰分离剔除方法，包括：

3、根据噪声测量装置对变电站声环境进行测量，获取变电站声环境信号；

4、将变电站声环境信号进行分帧和加窗处理，获取每帧变电站声环境处理信号，并分别计算每帧变电站声环境处理信号的声能量；

5、在声能量不高于预先设定的声能量阈值的情况下，判断该帧的变电站声环境信号不存在噪声干扰，否则该帧的变电站声环境信号存在噪声干扰；

6、将该帧存在噪声干扰的变电站声环境处理信号从变电站声环境信号中分离，获取存在噪声干扰的变电站声环境频谱；

7、对变电站声环境频谱进行维纳滤波处理，剔除噪声干扰频谱，获取纯净变电站声环境频谱，对纯净变电站声环境频谱进行短时傅里叶逆变换，获取纯净声环境信号。

8、可选地，将变电站声环境信号进行分帧和加窗处理，获取每帧变电站声环境处理信号的公式如下：

9、yi(n)＝y(n)*w(m-n)

10、其中，yi(n)为第i帧变电站声环境信号的变电站声环境处理信号，y(n)为变电站声环境信号，0≤n≤n-1，w(m-n)为汉宁窗函数，m为帧移，n为帧长。

11、可选地，分别计算每帧变电站声环境处理信号的声能量的公式如下：

12、

13、其中，ei为第i帧变电站声环境信号的声能量，yi(n)为第i帧变电站声环境信号的变电站声环境处理信号，n为帧长。

14、可选地，还包括：

15、在该帧变电站声环境信号存在干扰的情况下，计算该帧声环境处理信号的跃变：

16、

17、其中，si为跃变，yi(n)为第i帧变电站声环境信号的变电站声环境处理信号，0≤n≤n-1，n为帧长，当yi(n)-yi(n-1)≥δ时，sgn[|yi(n)-yi(n-1)|]＝1，说明变电站声环境信号存在正跃变，当yi(n)-yi(n-1)≤-δ时，sgn[|yi(n)-yi(n-1)|]＝1，说明变电站声环境信号存在负跃变，δ为变电站声环境信号阈值；

18、在该帧变电站声环境信号内只存在正跃变或者负跃变的情况下，说明变电站声环境中的噪声干扰持续时间超过该帧帧长，提高该帧变电站声环境信号的帧长n的值，并重新计算。

19、可选地，存在噪声干扰的变电站声环境频谱的公式如下：

20、yi(k)＝yi*(k)+di(k)

21、其中，yi(k)为存在噪声干扰的变电站声环境频谱，yi*(k)为纯净变电站声环境频谱，di(k)为噪声干扰频谱，k为频点数。

22、可选地，对变电站声环境频谱进行维纳滤波处理，剔除噪声干扰频谱，获取纯净变电站声环境频谱的公式如下：

23、yi*(k)＝gi(k)yi(k)

24、

25、ξi(k)＝αξi-1(k)+(1-α)max(γi(k)-1,0)

26、γi(k)＝yi2(k)/λ(k)

27、其中，yi*(k)为纯净变电站声环境频谱，yi(k)为存在噪声干扰的变电站声环境频谱，gi(k)为滤波函数，ξi(k)为先验信噪比，α为平滑因子，λ(k)为变电站声环境信号的第k个频谱分量的方差。

28、根据本发明的另一个方面，提供了一种变电站声环境噪声干扰分离剔除装置，包括：

29、测量模块，用于根据噪声测量装置对变电站声环境进行测量，获取变电站声环境信号；

30、第一计算模块，用于将变电站声环境信号进行分帧和加窗处理，获取每帧变电站声环境处理信号，并分别计算每帧变电站声环境处理信号的声能量；

31、判断模块，用于在声能量不高于预先设定的声能量阈值的情况下，判断该帧的变电站声环境信号不存在噪声干扰，否则该帧的变电站声环境信号存在噪声干扰；

32、分离模块，用于将该帧存在噪声干扰的变电站声环境处理信号从变电站声环境信号中分离，获取存在噪声干扰的变电站声环境频谱；

33、剔除模块，用于对变电站声环境频谱进行维纳滤波处理，剔除噪声干扰频谱，获取纯净变电站声环境频谱，对纯净变电站声环境频谱进行短时傅里叶逆变换，获取纯净声环境信号。

34、根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。

35、根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。

36、从而，本发明提供一种变电站声环境噪声干扰分离剔除，通过噪声干扰信号帧筛选和数字滤波处理，来实现变电站声环境噪声干扰高效分离与剔除。解决变电站声环境噪声干扰分离剔除过程效率低的问题。

技术特征：

1.一种变电站声环境噪声干扰分离剔除方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述变电站声环境信号进行分帧和加窗处理，获取每帧变电站声环境处理信号的公式如下：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别计算每帧所述变电站声环境处理信号的声能量的公式如下：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，存在噪声干扰的变电站声环境频谱的公式如下：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述变电站声环境频谱进行维纳滤波处理，剔除噪声干扰频谱，获取纯净变电站声环境频谱的公式如下：

7.一种变电站声环境噪声干扰分离剔除装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，第一计算模块中将所述变电站声环境信号进行分帧和加窗处理，获取每帧变电站声环境处理信号的公式如下：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-7任一所述的方法。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

技术总结
本发明公开了一种变电站声环境噪声干扰分离剔除方法、装置及介质。方法包括：根据噪声测量装置对变电站声环境进行测量，获取变电站声环境信号；将变电站声环境信号进行分帧和加窗处理，获取每帧变电站声环境处理信号，并分别计算每帧变电站声环境处理信号的声能量；在声能量不高于预先设定的声能量阈值的情况下，判断该帧的变电站声环境信号不存在噪声干扰，否则该帧的变电站声环境信号存在噪声干扰；将该帧存在噪声干扰的变电站声环境处理信号从变电站声环境信号中分离，获取存在噪声干扰的变电站声环境频谱，进行维纳滤波处理剔除噪声干扰频谱，获取纯净变电站声环境频谱，进行短时傅里叶逆变换，获取纯净声环境信号。

技术研发人员：廖正海,万保权,张建功,干喆渊,赵军,胡静竹,周兵,刘兴发,金文德,丰佳,倪园,李妮,王延召,张业茂,谢辉春,路遥,贺伟
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14