變電站噪聲分離方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及音頻處理技術，特別是涉及一種變電站噪聲分離方法的技術。
【背景技術】
[0002] 在電力傳輸系統中，在相同額定功率條件下，輸電電壓越高，相應的輸電電流越 小，從而線路的能量損耗越小。因此，高壓、超高壓輸電線路是目前W及未來電力建設的重 點發展方向。在高壓輸電系統中，導線附近會產生超高電場引起附近空氣電離，發生放電， 空氣放電會產生"嘴嘴"聲音，形成電暈噪聲。同時由于電壓周期性變化，導線附近的帶電 粒子在電場作用下周期性運動，運動周期與交流電周期相同，在我國，交流電工頻頻率為 50Hz。帶電粒子與空氣分子發生碰撞，形成聲波向外福射，該種周期性聲壓變化構成本體噪 聲，由于非線性效應，本體噪聲還包括工頻頻率的各次諧波信號。高壓輸電變壓器會產生大 量熱量，使得變電器溫度升高，影響變壓器使用壽命，一般高壓變電器都帶有冷卻設施，主 要是降溫風扇，降溫風扇會產生噪聲，稱為風扇噪聲。
[0003] 在大型高壓變電站內，由于變壓器、高壓傳輸線相對集中，變電站內的噪聲會對周 圍居民生產生活產生不良影響，根據W上分析可知高壓變電站內的噪聲主要有電暈噪聲、 本體噪聲W及風扇噪聲H種。H種噪聲分別具有不同的噪聲來源，并且是同時存在與變電 站內，目前還沒有能實現對H種噪聲進行單獨測量的方法。
【發明內容】
[0004] 針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能有效 分離高壓變電站的電暈噪聲、本體噪聲、風扇噪聲，從而能實現對該H種噪聲進行單獨測量 的變電站噪聲分離方法。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種變電站噪聲分離方法，其特征在于， 具體步驟如下：
[0006] 1)利用傳聲器拾取高壓變電站的噪聲，高壓變電站的噪聲包括電暈噪聲、本體噪 聲、風扇噪聲，其信號模型為：
[0007] s(n) = c(n)+b(n)+e(n)
[0008]
【主權項】
1. 一種變電站噪聲分離方法，其特征在于，具體步驟如下： 1) 利用傳聲器拾取高壓變電站的噪聲，高壓變電站的噪聲包括電暈噪聲、本體噪聲、風 扇噪聲，其信號模型為： s (n) = c (n) +b (n) +e (η)
W0= 2 31 f 〇/fs 其中，S (η)為高壓變電站噪聲，C (η)為電暈噪聲，b (η)為本體噪聲，e (η)為風扇噪聲， WtlS數字域頻率，f ^為本體振動基頻頻率，f C1= 50Hz，f s為信號采樣頻率，P為諧波個數；B k 為諧波幅值，Φ k為諧波相位，η為離散采樣時間索引值； 2) 對s (η)實施多層小波變換，得到六組小波系數分別為： Si (n), i = 1, 2,... 6 ； 其中，s?為低頻小波系數，S1 (η)對應的頻帶范圍為[0，fs/64]，另五組小波系數 Si (n)，i = 2, · · · 6對應的頻率范圍分別為[4/28'仁/271 ; 其中，小波變換中所采用的小波變換濾波器組是Daubechies濾波器組，小波系數采用 Mallat快速算法計算； 3) 將S1 (η)經過通帶梳狀濾波器之后做小波反變換，得到本體噪聲的估計信號 并將作為分離出來的本體噪聲，通帶梳狀濾波器的通帶頻率是本體噪聲的基頻頻率 \ / f〇以及各次諧頻； 4) 將S1 (η)經過阻帶梳狀濾波器之后與另五組小波系數做小波反變換，得到包含電暈 噪聲及風扇噪聲的混合信號y(n); 5) 將S5(η)和S6(η)做小波反變換，得到電暈檢測信號sd(n); 6) 利用sd(n)檢測有否有電暈噪聲，并根據檢測結果，在沒有電暈噪聲的時間段對風扇 噪聲功率譜進行估計，在有電暈噪聲的時間段將y(n)的功率譜與估計的風扇噪聲功率譜 相減，得出估計的電暈噪聲功率譜，功率譜計算采用快速傅里葉變換實現； 6. 1)利用Sd (η)檢測電暈噪聲的步驟如下： 6. I. 1)對sd (n)、y (η)實施分巾貞，得到sd (n)、y (η)中各巾貞的巾貞信號為： Sq= [s d (qL-L+1), sd (qL-L+2), . . . sd (qL)] Yq= [y (qL-L+1), y (qL~L+2), . . . y (qL)] 其中，Sq為sd(n)中第q巾貞的巾貞信號，Yq為y(n)中第q巾貞的巾貞信號，L為巾貞長； 6. 1. 2)設定一個判決門限，將sd(n)、y(n)中各幀的最大幅值標準差與判決門限進行比 較； 如果有
，則判定y (η)中的第q巾貞有電暈噪聲，反之則判定y (η)中的第q中貞 沒有電暈噪聲； 其中，Th為判決門限，
，max {S,}是指取Sq的最大值，
EIsd(η)}是指取Sd(η)的方差； 6. 2)風扇噪聲功率譜的估計方法如下：
如果y(n)中的第q幀有電暈噪聲，且
，反之則
其中，y (η)中第q巾貞的功率譜為I Yq (k) 12，(/0為y (η)中第q巾貞的最小譜值， < ￠4為y (n)中第Q幀的最大譜值，
I為估計的風扇噪聲第Q幀的功率譜，α、β、 γ、κ為可調參數； 6. 3)電暈噪聲功率譜的估計方法如下： 如果y (η)中的第q幀有電暈噪聲，則令
其中的|Cq (k) I2 為y (η)中第q幀的電暈噪聲功率譜； 7)對估計的風扇噪聲功率譜采用傅里葉反變換重構時域信號，并將重構后得到的信號 作為分離出來的風扇噪聲； 對估計的電暈噪聲功率譜采用傅里葉反變換重構時域信號，并將重構后得到的信號 作為分離出來的電暈噪聲； 由于功率譜計算將y(n)分幀處理，信號重構也需要分幀重構，重構方法如下： 在無電暈噪聲發生時，風扇噪聲巾貞信號為：
在有電暈噪聲發生時，風扇噪聲及電暈噪聲的巾貞信號分別為：
其中，為風扇噪聲重構信號中第q幀的幀信號，為電暈噪聲重構信號中第q幀 的幀信號，L為幀長，IFFT為傅里葉反變換。
2.根據權利要求1所述的變電站噪聲分離方法，其特征在于：步驟6. 2)中， a e [0·01，0·03]，β e [〇·4,0·65]，Y e [4,6]，K e [0·1，0·3]。
【專利摘要】一種變電站噪聲分離方法，涉及音頻處理技術領域，所解決的是單獨測量高壓變電站三種噪聲的技術問題。該方法首先對高壓變電站的噪聲實施多層小波變換得到六組小波系數；其次將低頻小波系數經過通帶梳狀濾波器之后做小波反變換分離出本體噪聲；同時將低頻小波系數經過阻帶梳狀濾波器之后與另五組小波系數做小波反變換，得到包含電暈噪聲及風扇噪聲的混合信號；再利用高頻小波系數檢測電暈噪聲，在沒有電暈噪聲的時間段估計風扇噪聲功率譜，在有電暈噪聲的時間段估計電暈噪聲功率譜，最后將估計的風扇噪聲以及電暈噪聲功率譜重構時域信號，從而分離出風扇噪聲及電暈噪聲。本發明提供的方法，適用處理大型高壓交流、直流變電站噪聲信號。
【IPC分類】G01H17-00, G06F19-00
【公開號】CN104537227
【申請號】CN201410803314
【發明人】彭任華, 鄭成詩, 楊鶴飛, 李曉東
【申請人】中國科學院上海高等研究院
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月18日