一种换流站设备声功率级计算方法、系统、设备和介质

本发明属于电力设备噪声评估，具体涉及一种换流站设备声功率级计算方法、系统、设备和介质。

背景技术：

1、随着人们对于生活环境质量的期待和环保立法要求的不断提高，高压直流换流站周边环境可听噪声问题越来越受到关注，换流站噪声问题成为了超特高压直流输电工程建设和运行面临的迫切难题之一。换流站处于特高压直流输电系统工程中的枢纽位置，除了具备交流-直流-交流电力变换、调节和改变电力系统运行状态的功能，还具备保障电力系统稳定可靠安全经济运行的作用。特高压换流站在实现电能输送的同时，站内的换流变压器、交直流滤波器组、平波电抗器和阀冷却系统等主要声源设备在换流站投入运行时会辐射噪声且数值较大，影响换流站周边环境。相比于交流变电站，特高压换流站内涉及的电气设备的种类和数量更多，其噪声控制技术难度更大。特高压换流站的噪声控制直接关系工程的环境保护水平，是制约特高压直流输电工程建设和运行的关键因素之一，已成为特高压工程建设中被关切的焦点。

2、cigre(国际大电网会议)和环保标准对不同用途土地的可听噪声限值进行了规定，但换流站的各种设备即使在出厂检测时能够满足噪声标准的限制，也依然无法避免周围群众的投诉。当辐射噪声超过70db(a)时就能让人心烦意乱、损害身体健康和干扰正常言语交谈等诸多不良影响。出厂前对换流站电气设备进行噪声评估时，通常利用以往换流站内测试的经验数据或者电气设备出厂前制造厂家测试数据作为基础噪声数据，但其工频空载负载的试验加载条件和现场多谐波运行环境差距较大，这就使得换流站内电气设备实际辐射噪声水平难以被准确反应，进一步导致后续规划换流站时，换流站内电气设备的声功率级预测不准确。这一方面导致原有的降噪措施考虑不充分，设备投运后噪声超标，被迫进行噪声治理和改造，往往出现与现有设计不协调的情况；另一方面也可能使设计人员的噪声治理措施设计偏保守，裕度增大，措施的针对性不强，客观上噪声工程投资上的浪费。

技术实现思路

1、本发明提供了一种换流站设备声功率级计算方法、系统、设备和介质，用于换流站内混合噪声的提取和分离方法，以解决如何确定各主要声源设备的声功率级大小问题。

2、为达到上述目的，本发明所述一种换流站设备声功率级计算方法，包括以下步骤：

3、测量设备周围的声压数据，并根据所述声压数据得到测点声压频谱；

4、基于声源位置与测点位置之间的几何关系，得到各个声源与测点之间的声传播的衰减量；

5、基于测点声压频谱和声传播衰减量建立声源声功率级与测点声压级之间的数学模型；

6、基于测点升压级以及声源声功率级与测点声压级之间的数学模型获得声源设备声功率级。

7、进一步的，声传播的衰减量包括几何发散导致的衰减，大气吸收导致的衰减，地面效应导致的衰减和屏蔽导致的衰减。

8、进一步的，基于测点声压频谱和声传播衰减量建立声源声功率级与测点声压级之间的数学模型包括以下步骤：

9、步骤3.1、基于测点的声压频谱，计算各测点声压级测量值；

10、步骤3.2、将每个声源声功率级设为未知数，得到不同声源在不同测点的声压级计算值的表达式；

11、步骤3.3、将不同声源在同一测点的声压级计算值进行叠加，得到所有声源在该测点的产生的总声压级计算值；

12、步骤3.4、将所有声源在各测点的声压级计算值与各测点声压级测量值之差取绝对值，计算所有测点绝对值的平均值，得到声源声功率级与测点声压级之间的数学模型。

13、进一步的，各个测点声压级测量值计算公式为：其中，lpj测是第j个测点声总压级测量值；pej是第j个测点声压的有效值；pref是参考声压。

14、进一步的，不同声源在不同测点的声压级计算值的表达式为：lpij计＝lwi-aij；其中，lpij计是第i个声源在第j个测点声压级计算值；lwi是第i个声源声功率；aij是第i个声源到第j个测点的声音总衰减。

15、进一步的，将不同声源在同一测点的总声压级计算值进行叠加的公式为：其中，lpj计是第j个测点的总声压级计算值；n是声源的个数；lpij计是第i个声源在第j个测点声压级计算值。

16、进一步的，声源声功率级与测点声压级之间的数学模型为：其中，f是声源声功率与测点声压级之间的数学表达式；lpj测是第j个测点声总压级测量值；lpj计是第j个测点的总声压级计算值；m是测点的总个数，j是测点序号。

17、进一步的，采用粒子算法基于声源声功率级与测点声压级之间的数学模型获得声源设备声功率大小。

18、一种换流站设备声功率级计算系统，包括：

19、采集模块：用于测量设备周围的声压数据，并根据所述声压数据得到测点声压频谱；

20、衰减量计算模块：用于基于声源位置与测点位置之间的几何关系，得到各个声源与测点之间的声传播的衰减量；

21、数学模型构建模块：用于基于测点声压频谱和声传播衰减量建立声源声功率级与测点声压级之间的数学模型；

22、声功率计算模块：用于基于测点升压级以及声源声功率级与测点声压级之间的数学模型获得声源设备声功率级。

23、进一步的，数学模型构建模块包括：

24、测点声压级测量值计算模块，用于基于测点的声压频谱，计算各测点声压级测量值；

25、表达式建立模块，用于将每个声源声功率级设为未知数，得到不同声源在不同测点的声压级计算值的表达式；

26、总声压级计算模块，用于将不同声源在同一测点的声压级计算值进行叠加，得到所有声源在该测点的产生的总声压级计算值；

27、数学模型建立模块，用于将所有声源在各测点的声压级计算值与各测点声压级测量值之差取绝对值，计算所有测点绝对值的平均值，得到声源声功率级与测点声压级之间的数学模型。

28、一种计算机设备，包括电连接的存储器和处理器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述的换流站设备声功率级计算方法的步骤。

29、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的换流站设备声功率级计算方法的步骤。

30、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

31、本发明提供的换流站设备声功率级计算方法，利用测量测点的声压，得到测点声压频谱；根据声源与测点之间的几何位置，计算得到各个声源与测点之间的声传播衰减量；基于声传播衰减量，建立声源声功率和测点声压级之间的数学模型；然后求解该数学模型，得到各个声源设备声功率级大小。由于换流站设备多，测点得到的声压是各个设备发出噪声的叠加，很难根据声压数据直接得到设备声功率级的大小，通过本发明，可以利用声压数据反演得到各个声源设备的声功率级大小，实现声源设备声功率级的计算。

32、进一步的，采用粒子群优化算法，求解数学模型，收敛速度快、参数少、计算速度快。

33、进一步的，通过本发明所述的方法，可通过声压数据计算得到各个设备的声功率级大小，通过比较声功率级的大小，确定换流站主要噪声来源，为换流站减振降噪提供理论基础。

34、进一步的，通过计算得到的声源设备声功率级大小，再通过有限元仿真软件，赋予各个设备相应的声功率级大小，仿真得到声源周围的声场分布，可实现通过测量几个点的声压数据得到整个空间的声压分布。