变电站噪声降噪方案设计方法及系统与流程

1.本技术涉及变电站噪声治理领域，具体是一种基于噪声衰减量贡献分析的变电站噪声降噪方案设计方法及系统。


背景技术：

2.随着城镇化的加速，越来越多的变电站被居民区包围，噪声控制成为变电站建设必须解决的重要问题。
3.目前，变电站降噪方案的制定仍处在满足基本降噪需求的阶段，较少关注措施的降噪效率；低效率降噪措施、冗余措施的实施直接导致降噪成本的上升。根据不完全统计，目前110kv变电站的降噪成本约100～300万元，330kv变电站的降噪成本约200～500万元，750kv变电站的降噪成本则普遍都在500万元以上；其中，过高的降噪成本增加了电力企业的负担，限制了更大范围内降噪工程的实施。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提出一种基于噪声衰减量贡献分析的变电站噪声降噪方案设计方法、系统、存储介质及电子设备，可提高降噪的效率，减少低效率降噪措施、冗余措施的实施，节约降噪成本。
5.本技术的技术方案：
6.第一方面，本技术实施例提供一种变电站噪声降噪方案设计方法，包括以下具体步骤：
7.获取变电站内噪声源源强和位置；
8.基于噪声源源强和位置确定噪声传播路径过程中各类噪声衰减项对噪声衰减量的贡献度函数，获得各类噪声衰减项的贡献值；
9.对获得的各类噪声衰减项的贡献值进行排序；
10.基于各类噪声衰减项的贡献值的排序确定噪声治理优先级顺序，确定治理措施，完成变电站降噪方案设计。
11.所述获取变电站内噪声源源强和位置是基于变电站布置，通过预测或实测的方式获取。
12.所述通过预测或实测的方式获取变电站内噪声源源强和位置的步骤中，实测方式包括使用声级计、声强计、噪声定位装置测量；或根据环评报告及设备型号预测获得噪声源源强和位置；预测方式包括使用噪声预测软件对变电站的声场做出预测。
13.所述确定噪声传播路径过程中各类噪声衰减项对噪声衰减量的贡献度函数是基于户外声传播衰减项的计算方法，贡献度函数满足：
14.l
p1
j＝f1(l
p1
)，
15.l
p2
j＝f2(l
p2
)，
16.…
，
17.l
pi
j＝fi(l
pi
)，
18.式中；f1、f2…fi
分别为各衰减项1到各衰减项i的贡献度函数；l
p1
、l
p2
…
l
pi
分别为声源1到声源i的表面声压值；lp1j、lp2j
…
lpij分别为各衰减项1到各衰减项i对同一个厂界测点j传播路径上噪声衰减量的贡献值。
19.所述对获得的各类噪声衰减项的贡献值进行排序具体为采用绝对值或者百分比的方式表示，按照贡献值从大到小的顺序对各衰减项排序。
20.对于确定的治理措施，对比经济性，采用梯度下降法、牛顿法、遗传算法进行优化，获得最终的降噪方案。
21.第二方面，本技术实施例提供一种变电站噪声降噪方案设计系统，包括噪声源源强和位置获取模块、贡献值获取模块、贡献值排序模块、治理措施确定模块，
22.所述噪声源源强和位置获取模块用于获取变电站内噪声源源强和位置；
23.所述贡献值获取模块用于根据变电站内噪声源源强和位置确定噪声传播路径过程中各类噪声衰减项对噪声衰减量的贡献度函数，获得各类噪声衰减项的贡献值；
24.所述贡献值排序模块用于对获得的各类噪声衰减项的贡献值进行排序；
25.所述治理措施确定模块用于基于各类噪声衰减项的贡献值的排序确定噪声治理优先级顺序，确定治理措施，完成变电站降噪方案设计。
26.所述噪声源源强和位置获取模块包括实测单元和预测单元，所述实测单元使用声级计、声强计、噪声定位装置测量，所述预测单元根据环评报告及设备型号或者使用噪声预测软件预测获得噪声源源强和位置。
27.第三方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的变电站噪声降噪方案设计方法的步骤。
28.第四方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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如上所述变电站噪声降噪方案设计方法的步骤。
29.与现有技术相比，本技术的有益效果是：能够建立变电站噪声传播过程中主要衰减项与测点噪声之间更加清楚的因果关系，按照噪声衰减影响大小对噪声衰减项进行排序，从而有助于厘清各噪声衰减项在声传播过程中的作用权重，针对性优化变电站噪声治理措施。
30.本技术建立了变电站厂界噪声达标的数学模型，以不等式表达变电站厂界噪声达标必须满足的数学条件，以噪声衰减量贡献值为桥梁，建立各衰减项和噪声限值之间的联系；通过各种衰减项的贡献值排序，可以发现超标主要贡献衰减项，对于设计新的降噪方案有重要意义。
31.本技术可优化降噪方案，实现高效降噪。具体的，本技术基于噪声衰减贡献分析的变电站降噪方案设计方法，改变了原来以经验主义为主的降噪方案制订方法，降噪方案的提出和优化充分借助各类最优化方法，根据具体工程的具体情况，分析主要噪声衰减项的贡献度，采用合理措施提高某一主要噪声衰减项的贡献值函数，能最大程度避免低效率措施和冗余措施的实施，实现高效降噪。
附图说明
32.图1为本技术的设计方法流程示意图。
33.图2为本技术的设计系统示意图。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.如图1所示，本技术实施例提供一种基于噪声衰减量贡献分析的变电站噪声降噪方案设计方法，包括以下具体步骤：
36.获取变电站内噪声源源强和位置；
37.基于噪声源源强和位置确定噪声传播路径过程中各类噪声衰减项对噪声衰减量的贡献度函数，获得各类噪声衰减项的贡献值；
38.对获得的各类噪声衰减项的贡献值进行排序；
39.基于各类噪声衰减项的贡献值的排序确定噪声治理优先级顺序，确定治理措施，完成变电站降噪方案设计。
40.按照各类噪声衰减项的贡献值的排序，可供选择的噪声治理措施从噪声源、噪声传播途径以及接受者三个方面包括：
41.噪声源治理措施包括：有源降噪技术、隔声技术、改造噪声源；在噪声传播途径方面：在厂区噪声敏感区域铺设吸声、消声材料，噪声传播路径安装声屏障等；接受者：对接受者的保护采用防护耳罩耳塞；
42.特别地，本技术可以根据不同噪声衰减项的噪声衰减量的贡献排序，选择相应的噪声治理措施，提升整体的降噪效率，同时对比不同降噪措施的经济性，降低噪声治理成本。
43.所述获取变电站内噪声源源强和位置是基于变电站布置，通过预测或实测的方式获取。
44.所述通过预测或实测的方式获取变电站内噪声源源强和位置的步骤中，实测方式包括使用声级计、声强计、噪声定位装置测量；或根据环评报告及设备型号预测获得噪声源源强和位置；预测方式包括使用噪声预测软件对变电站的声场做出预测。
45.所述确定噪声传播路径过程中各类噪声衰减项对噪声衰减量的贡献度函数是基于gb/t17247-2给出的户外声传播衰减项的计算方法，贡献度函数满足：
46.l
p1
j＝f1(l
p1
)，
47.l
p2
j＝f2(l
p2
)，
48.…
，
49.l
pi
j＝fi(l
pi
)，
50.式中；f1、f2…fi
分别为各衰减项1到各衰减项i的贡献度函数；l
p1
、l
p2
…
l
pi
分别为声源1到声源i的表面声压值；lp1j、lp2j
…
lpij分别为各衰减项1到各衰减项i对同一个厂界测点j传播路径上噪声衰减量的贡献值。
51.提供2种获取各类噪声衰减项的贡献值的方法，如下：
52.通过声学预报软件仿真计算出各噪声衰减项的贡献值，具体为，首先按实际要求设置声源的源强及位置、接受点的位置，然后将传播路径中的各类建筑物及防火墙等屏障物合理简化为声学模型，最后，设置地面吸收系数、大气吸收系数等参数完善声场仿真的参数，划分声场网格后完成噪声衰减量的计算。根据声学预报结果，可以确定不同噪声衰减项对声传播过程中的衰减量贡献值，lpij＝fi(lpi)。
53.现场实地测量结合理论计算的方式确定各噪声衰减项的贡献值，首先，通过声压计等传统声学测量仪器，测量声源噪声传播至接受点处的总噪声衰减量；再由gb/t17247-2规定的理论公式计算得出各衰减项的噪声衰减量，确定贡献值。具体计算方法如下：
54.几何衰减项：
[0055][0056]
d为声源到接受点的距离，d0是参考距离，取1m。
[0057]
大气衰减项：
[0058]aatm
＝αd/1000
[0059]
α是大气衰减系数，取值需要结合具体气象条件确定。
[0060]
地面吸收衰减项：
[0061][0062]
其中，h为传播路径中的平均离地高度。
[0063]
屏障的衰减项
[0064][0065][0066]
屏障衰减的理论计算较复杂，本技术提供的公式适合单绕射，涉及多绕射情形可采取实际测量的方式确定衰减量，其中，c2一般取20，c3单绕射情形取1,k取1。
[0067]
a为声源与接受点之间的距离在平行于屏障方向上的分量，e为屏障宽度，d
sd
为声源到屏障的距离，d
sr
为接受点与屏障的距离。
[0068]
所述对获得的各类噪声衰减项的贡献值进行排序具体为采用绝对值或者百分比的方式表示，按照贡献值从大到小的顺序对各衰减项排序。
[0069]
对于确定的治理措施，对比经济性，采用梯度下降法、牛顿法、最速搜索法、线性加权法或遗传算法进行优化，获得最终的降噪方案。
[0070]
噪声治理的优先级根据不同噪声衰减项对声传播过程中的衰减量贡献值确定，即对比不同衰减项的“倍频带衰减量(db)”确定。
[0071]
实施例
[0072]
本技术实施例中，对于330kv及以下变电站，常见的站内噪声源有主变压器、高压电抗器、干式空心电抗器等；对于750kv及以上的交流变电站，常见的站内噪声源有主变压
器、高压电抗器、干式空心电抗器、电晕噪声等；对于超/特高压换流站，常见的站内噪声源有换流变、联络变、高压电抗器、直流滤波器、交流滤波器、电晕噪声、冷却器等。
[0073]
获得各噪声衰减项贡献度函数最常用的方法是仿真模型预测方法，基于实测的声源数据，采用商业仿真软件计算各噪声衰减项的衰减量贡献值。贡献度函数包含声源强度、距离等主要变量，可通过实测得出。
[0074]
计算各噪声衰减项的实际衰减量贡献值，按照贡献值从大到小的排序；
[0075]
如下表所示
[0076]
噪声衰减项几何衰减屏障衰减地面吸收其他衰减大气吸收衰减量(db)41.3837.3619.88136贡献度35.18％31.76％16.90％11.13％5.1％
[0077]
治理措施降噪目标函数应满足
[0078]
max{a
div
+a
atm
+a
gr
+a
bar
}
[0079]
同时保证变电站厂界噪声达标，相关标准如下所示：
[0080][0081]
计算噪声衰减贡献度后，噪声衰减量贡献值排序为：几何衰减项》屏障衰减项》地面吸收项》其他。那么可知，几何衰减引起的噪声衰减量最大，声源与接受点之间的距离d应为传播路径中引起噪声衰减量的第一贡献量。
[0082]
确定的噪声治理措施时，应优先考虑d的改造对噪声衰减量的影响，选择改造噪声源位置。同时屏障衰减量的贡献度略小于几何衰减项，考虑经济性和可实施，可以提高修建声屏障的优先级，考虑修建声屏障有效阻隔噪声传播。
[0083]
根据贡献度排序，噪声治理措施应侧重于提高声传播路径上的几何衰减量及屏障衰减量，可选择的治理措施包括：
[0084]
(1)改造主要声源位置，使其尽量远离厂界噪声敏感区域；
[0085]
(2)在主要声传播路径上修建声屏障，提高声屏障厚度和高度，进一步提高屏障的声屏蔽效果；
[0086]
如图2所示，本技术实施例提供一种基于噪声衰减量贡献分析的变电站噪声降噪方案设计系统，包括噪声源源强和位置获取模块1、贡献值获取模块2、贡献值排序模块3、治理措施确定模块4，
[0087]
所述噪声源源强和位置获取模块1用于获取变电站内噪声源源强和位置；
[0088]
所述贡献值获取模块2用于根据变电站内噪声源源强和位置确定噪声传播路径过程中各类噪声衰减项对噪声衰减量的贡献度函数，获得各类噪声衰减项的贡献值；
[0089]
所述贡献值排序模块3用于对获得的各类噪声衰减项的贡献值进行排序；
[0090]
所述治理措施确定模块4用于基于各类噪声衰减项的贡献值的排序确定噪声治理优先级顺序，确定治理措施，完成变电站降噪方案设计。
[0091]
所述噪声源源强和位置获取模块包括实测单元和预测单元，所述实测单元使用声级计、声强计、噪声定位装置测量，所述预测单元根据环评报告及设备型号或者使用噪声预测软件预测获得噪声源源强和位置。
[0092]
本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的基于噪声衰减量贡献分析的变电站噪声降噪方案设计方法的步骤。
[0093]
本技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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如上所述基于噪声衰减量贡献分析的变电站噪声降噪方案设计方法的步骤。
[0094]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0095]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0096]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0097]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0098]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本技术进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本技术的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本技术精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本技术的权利要求保护范围之内。