本发明涉及智能变电站噪声控制，更具体地说，本发明涉及一种基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制系统及方法。
背景技术：
1、例如公告号为：cn208521142u的发明专利公告的一种变电站自适应有源前馈控制系统，包括：主变压器、风扇、防火墙，所述防火墙设置在主变压器的两侧，所述主变压器与防火墙之间形成降噪区域；所述风扇设置在主变压器的侧面上；还包括设置在所述主变压器四周的降噪部，所述降噪部包括参考传感器、控制器、次级声源、误差传感器；所述控制器分别与参考传感器、次级声源、误差传感器相连。能够根据主变压器各侧噪声的声源特性进行分别控制，同时利用防火墙加强降噪效果。
2、例如公告号为：cn106094654b的发明专利公告的一种基于扰动观测法的电力变压器有源噪声控制系统，包括：初级传感器阵列、前置放大器ⅰ、误差传感器阵列、前置放大器ⅱ、功率放大器、工业控制计算机、pci数据采集卡、pci数据输出卡、可视化扰动观测控制模块和次级声源阵列；初级传感器阵列和误差传感器阵列分别经前置放大器ⅰ、前置放大器ⅱ与pci数据采集卡连接，pci数据采集卡经工业控制计算机连接pci数据输出卡，pci数据输出卡经功率放大器与次级声源阵列连接；工业控制计算机作为pci数据采集卡、pci数据输出卡及可视化扰动观测控制模块的载体。本发明能够通过扰动观测控制算法实时跟踪噪声信号，投入实际变电站实现有效降噪。
3、上述公开的技术方案中，至少存在如下技术问题：常规的低频驻波预测模型无法全面的反应变电站的驻波模态，虽然通过有限元算法建立模型可以较为全面的反应变电站的驻波模态，但是无法及时反映因设备运行状态改变带来的边界扰动，从而导致驻波模态预测不够准确。
4、针对上述问题，本发明提出一种解决方案。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制系统及方法，通过参数摄动对变电站的边界扰动问题进行建模处理，使有限元算法可以准确运用到驻波模态的模型构造中，以解决当前变电站驻波模态预测不准确问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制系统及方法，包括如下步骤：基于摄动有限元算法建立扰动响应模型，预测低频驻波模态；基于低频驻波模态控制复合低频降噪结构的分布进行噪声控制；所述扰动响应模型通过对建立的多状态有限元矩阵求解构建；所述多状态有限元矩阵包括单元刚性矩阵、单元质量矩阵以及基于参数摄动获得的边界单元矩阵；所述参数摄动通过边界低频相干特性筛选有效扰动变量。
4、在一个优选的实施方式中，所述多状态有限元矩阵，具体为：建立变电站声学场域并划分成有限元单元；通过对有限元单元进行声学波动方程弱形式推导获得单元刚性矩阵、单元质量矩阵，以及基于参数摄动获得的边界单元矩阵；将单元矩阵重新组成为多状态有限元矩阵。
5、在一个优选的实施方式中，所述参数摄动通过边界低频相干特性筛选有效扰动变量，具体为：通过分布式传感器网络采集历史设备表面状态的多物理量信号及声压信号，采用ⅰ型切比雪夫低通滤波器对原始信号进行预处理，基于滤波后的信号，计算低频声压与设备表面状态多物理量信号的互谱相关函数，筛选有效扰动变量。
6、在一个优选的实施方式中，所述基于参数摄动获得的边界单元矩阵，具体为：将声学边界条件参数化为扰动参数并设定扰动范围，通过拉丁超立方采样生成多组扰动样本，构建对应的边界单元矩阵。
7、在一个优选的实施方式中，所述将声学边界条件参数化为扰动参数并设定扰动范围，具体为：利用声学阻抗的物理映射关系，将有效扰动变量的物理参数转换为声学边界扰动参数；通过仿真训练获得声学边界扰动参数的取值范围。
8、在一个优选的实施方式中，所述通过拉丁超立方采样生成多组扰动样本，具体为：将所述扰动参数的取值范围构建为多维超矩形体形式的扰动参数空间;采用拉丁超立方采样方法,在扰动参数空间内进行均匀且分布均衡的采样,获得多组扰动样本。
9、在一个优选的实施方式中，所述扰动响应模型，具体为：以扰动后的多状态有限元矩阵构造特征值问题，通过数值计算获得模态频率与声场模态分布；将多组扰动样本对应的模态频率及模态分布结果整理形成扰动-模态响应样本集；采用响应面拟合建立扰动响应模型。
10、在一个优选的实施方式中，所述预测低频驻波模态，具体为：基于扰动响应模型，根据实际监测获取的边界状态扰动值，获得对应的模态频率及声场模态分布，建立变电站低频驻波模态分布图。
11、在一个优选的实施方式中，所述低频驻波模态控制复合低频降噪结构的分布进行噪声控制，具体为：构建驻波能量分布最小化的结构优化目标函数；
12、根据变电站低频驻波模态分布图，对降噪结构的布设位置、参数进行实时优化。
13、一种基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制系统，包括有限元处理模块、扰动响应模块，驻波模态预测模块、复合低频降噪结构优化模块；有限元处理模块，用于建立变电站声学场域并划分成有限元单元；扰动响应模块，用于通过对建立的多状态有限元矩阵求解构建；所述多状态有限元矩阵包括单元刚性矩阵、单元质量矩阵以及基于参数摄动获得的边界单元矩阵；所述参数摄动通过边界低频相干特性筛选有效扰动变量；驻波模态预测模块，用于基于扰动响应模型，根据实际监测获取的边界状态扰动值，建立变电站低频驻波模态分布图；复合低频降噪结构优化模块，用于构建驻波能量分布最小化的结构优化目标函数，根据变电站低频驻波模态分布图，对降噪结构的布设位置、参数进行实时优化
14、本发明一种基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制系统及方法的技术效果和优点：
15、1.本发明通过引入摄动有限元算法结合拉丁超立方采样与响应面建模技术，构建扰动响应模型，从而能够在不重新进行复杂数值求解的情况下，快速预测任意边界扰动状态下的驻波模态分布。在线只需将监测值输入扰动响应模型即可获取预测结果，运算时间缩短至数秒级，满足变电站噪声实时控制的时效性需求。
16、2.本发明通过融合多种低频复合降噪结构，并通过驻波能量分布图引导其定点优化布设与参数调节。通过复合结构耦合使用，针对不同频率成分及传播场景选择对应吸声方式，具有更广谱和更适应性的吸收能力。以驻波能量最小化为目标构建结构优化函数，并引入区域加权因子，实现对特定区域重点控制与资源聚焦；结合粒子群算法进行快速优化，同时通过自动升降、柔性调谐等控制装置，对当前噪声状态进行即时响应与结构调节，具备智能化、自适应的降噪特性。
1.一种基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制方法，其特征在于，所述多状态有限元矩阵，具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制方法，其特征在于，所述参数摄动通过边界低频相干特性筛选有效扰动变量，具体为：
4.根据权利要求3所述的一种基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制方法，其特征在于，所述基于参数摄动获得的边界单元矩阵，具体为：
5.根据权利要求4所述的一种基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制方法，其特征在于，所述将有效扰动变量的边界条件参数化为扰动参数并设定扰动范围，具体为：
6.根据权利要求5所述的一种基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制方法，其特征在于，所述通过拉丁超立方采样生成多组扰动样本，具体为：
7.根据权利要求6所述的一种基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制方法，其特征在于，所述扰动响应模型，具体为：
8.根据权利要求7所述的一种基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制方法，其特征在于，所述预测低频驻波模态，具体为：
9.根据权利要求8所述的一种基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制方法，其特征在于，所述低频驻波模态控制复合低频降噪结构的分布进行噪声控制，具体为：
10.一种使用如权利要求1-9任意一项所述基于复合低频降噪结构的智能变电站噪声控制系统，其特征在于、包括有限元处理模块、扰动响应模块，驻波模态预测模块、复合低频降噪结构优化模块；