高背景噪声下高压直流输电线路电晕可听噪声的处理方法

摘要

本发明涉及一种高背景噪声下高压直流输电线路电晕可听噪声的处理方法，该方法包括以下步骤：确定背景噪声和输电线路可听噪声测量数据；去除所述背景噪声和可听噪声测量数据中的无效数据得到各自的有效数据；将测量得到的电晕可听噪声频谱减去背景噪声频谱得到电晕噪声频谱；最后确定直流线路电晕可听噪声。该方法简单易行、能够在进行直流线路可听噪声数据处理前筛选出无效数据、且能将测量数据中的背景干扰大幅降低，对于输电线路的噪声预测方法研究以及建成后的环境评估具有重要的意义。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种可听噪声测量数据的处理方法，更具体涉及一种高背景噪 声下高压直流输电线路电晕可听噪声测量数据的处理方法。

背景技术：

随着直流输电工程电压等级的提高，输电线路的噪声控制尤为重要，它直 接关系到直流线路导线选型、线路优化设计和工程投资以及环境保护，对于建 设“技术先进型、资源节约型、环境友好型”特高压输电线路具有重大意义。

高压输电线路可听噪声的准确测量对于输电线路的噪声预测方法研究以及 建成后的环境评估具有重要的意义。由于真型输电线路的几何尺寸较大，一般 都在户外进行可听噪声的测试工作。随着我国城乡经济的迅速发展，在输电线 路可听噪声测试场地的周围，通常会有较多的噪声干扰源存在，包括人工噪声 源和自然噪声源。因而开展输电线路的电晕可听噪声测试时，不可避免地会受 到周围背景噪声的影响，比如周围公路上的汽车行驶声，施工工地上的机器声， 过往的飞机声，家畜、鸟类和昆虫的叫声等。当导线电晕产生的可听噪声比较 小而背景噪声比较大时，这些背景噪声将会严重影响到可听噪声测量工作。因 此，在户外进行电晕可听噪声测量时，测量数据中将不可避免地存在背景噪声 的干扰，因而需要将该部分噪声消除。

由于输电线路电晕放电具有随机性，导致其产生的可听噪声也具有较大的 随机性，表现为在同样的背景噪声和同样的户外天气下，测得的可听噪声具有 一定的波动性，因而输电线路可听噪声的测量一般取其统计值。在户外进行输 电线路可听噪声测试会受到背景噪声的影响，当背景噪声比较大时测得的可听 噪声数据是无效的，因而，如果连续地进行可听噪声测量和记录时，需要将噪 声测量数据中的无效数据进行剔除。如大量的测量数据中的无效数据仅依靠人 工剔除，需要花费大量的时间，而且剔除数据的尺度不容易统一，因而迫切需 要一个有效的无效数据判定方法。在进行直流线路可听噪声数据处理前，就需 要将该部分无效数据进行判定并剔除。

发明内容：

本发明的目的是提供一种高背景噪声下高压直流输电线路电晕可听噪声 的处理方法，该方法简单易行、能够在进行直流线路可听噪声数据处理前筛选 出无效数据、且能将测量数据中的背景干扰大幅降低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：背景噪声中高压直流输电线 路电晕可听噪声的处理方法，所述背景噪声应至少低于电晕可听噪声1dB（A）； 包括以下步骤：

（1）确定背景噪声和输电线路可听噪声测量数据；

（2）去除所述背景噪声和可听噪声测量数据中的无效数据得到有效数据；

（3）确定电晕噪声频谱；

（4）确定直流线路电晕可听噪声。

本发明提供的一种高背景噪声下高压直流输电线路电晕可听噪声的处理方 法，所述步骤（2）中通过确定所述无效数据的阈值去除所述背景噪声和可听噪 声测量数据中的无效数据。

本发明提供的一种高背景噪声下高压直流输电线路电晕可听噪声的处理方 法，通过滤波器得出所述可听噪声的平均水平，在所述平均水平上加上一定的 裕量从而确定所述无效数据的阈值；

所述一定的裕量为1dB。

本发明提供的另一优选的一种高背景噪声下高压直流输电线路电晕可听噪 声的处理方法，所述滤波器的截止频率通过所述背景噪声和可听噪声测量数据 中持续时间较长的脉冲性噪声来确定，若有多个截止频率，则选择最小的截止 频率；

所述较长的脉冲性噪声需根据测量场地周围的具体情况而定，为1分钟～ 5分钟的交通噪声。

本发明提供的再一优选的一种高背景噪声下高压直流输电线路电晕可听噪 声的处理方法，所述滤波器为线性相位有限冲击响应FIR数字低通滤波器。

本发明提供的又一优选的一种高背景噪声下高压直流输电线路电晕可听噪 声的处理方法，所述步骤（3）中的电晕噪声频谱通过电晕可听噪声频谱减去背 景噪声频谱。

本发明提供的又一优选的一种高背景噪声下高压直流输电线路电晕可听噪 声的处理方法，两个噪声频谱相减为将所述频谱所对应的分贝数还原为声压值 再进行相减。

本发明提供的又一优选的一种高背景噪声下高压直流输电线路电晕可听噪 声的处理方法，所述背景噪声频谱为对所述电晕可听噪声有效数据测量前后的 背景噪声有效数据各频率下的数据进行统计，得出各频率下的有效背景噪声值。

本发明提供的又一优选的一种高背景噪声下高压直流输电线路电晕可听噪 声的处理方法，对所述有效背景噪声值选择95％值或50%值作为所述背景噪声 频谱。

本发明提供的又一优选的一种高背景噪声下高压直流输电线路电晕可听噪 声的处理方法，将所述步骤（3）中电晕噪声频谱还原为A声级并通过统计分析 得到真实的直流线路电晕可听噪声。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明利用FIR数字低通滤波器对所测得噪声数据进行了滤波，确定了 无效数据的阀值，使得在对线路可听噪声数据进行处理前就能够把无效数据剔 除，从而使所处理的数据大部分为有效数据，保证了对线路可听噪声数据分析 结果的可靠性；

2、本发明的方法简单易行、能够在进行直流线路可听噪声数据处理前筛选 出无效数据、且能将测量数据中的背景干扰大幅降低；

3、本发明中数字低通滤波器的截止频率是根据所测得的噪声信号中持续时 间较长的脉冲性噪声来选择的，这使得截止频率与所测的噪声数据有很大的相 关性，而当截止频率有多种取值时，选择值最小的为截止频率能剔除更多的无 效数据，保证了有效数据的真实性；

4、本发明不需要进行人工剔除，节省了人力、时间等，同时也避免了因人 的主观因素而使对测量数据的剔除标准不一致的问题。

附图说明

图1为本发明方法流程示意图；

图2为本发明剔除无效数据前的所有噪声测量数据波形示意图；

图3为本发明进行无效数据判断并剔除无效数据后的噪声数据波形示意 图；

图4为本发明不同截至频率下的滤波器滤波效果图示意图；

图5为本发明采用截至频率为1/60的滤波器判定无效数据效果图示意图；

图6、本发明采用截至频率为1/300的滤波器判定无效数据效果图示意图；

图7、本发明踢出无效数据后的可听噪声统计特性示意图；

图8、发明分别剔除原数据和背景噪声数据中的无效数据后得到的原数据 和背景噪声数据的频谱曲线，以及二者相减得到的电晕可听噪声的频谱曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1-8所示，本例的发明的方法包括以下步骤如下：

（1）根据获取的背景噪声和输电线路可听噪声测量数据中持续时间较长的脉 冲性噪声的周期来选择滤波器截止频率，所述较长的脉冲性噪声需根据测量场 地周围的具体情况而定，一般情况下指持续时间为1分钟～5分钟的交通噪声；

由于测量数据中持续时间较长的脉冲性噪声不尽相同，从而使得截止频率 的取值不同，一般选取值最小的为截止频率。

（2）根据所述背景噪声和高压直流线路可听噪声信号的时域统计特性规律确 定要使用的数字滤波器；

由于同一个电压等级、同一时间段内的电晕噪声相对比较稳定，而汽车等 背景噪声突发性强，持续时间一般都比较短，而有限冲击响应数字滤波器可将 平稳信号中的脉冲滤除掉，因而本发明中所使用的滤波器为线性相位有限冲击 响应（FIR）数字低通滤波器。

（3）根据所选择的滤波器得出所述可听噪声的平均水平，再在该平均水平上 考虑一定的裕量，确定无效数据的阀值；所考虑的裕量为1dB。

（4）根据步骤（3）中确定的无效数据的阀值剔除无效数据；

（5）对所述电晕可听噪声测量前后的背景噪声各频率下的数据进行统计，得 出各频率下的背景噪声值；

根据实际情况，可选用背景噪声的最小值（95％值）或平均值（50％值）。

（6）将测量得到的所述电晕可听噪声频谱减去背景噪声频谱，最终得出更准 确的电晕噪声频谱；

此处的频谱相减，是指将频谱所对应的分贝数还原为声压值再进行相减。

（7）将所述电晕噪声频谱还原为A声级，再进行统计分析，从而得到真实的 直流线路电晕可听噪声；

本实施例以对国家电网公司位于北京昌平的电晕笼中所测的特高压直流线 路的电晕可听噪声数据为例来说明：

对于较长的真型分裂导线，由于其电晕放电点较多，在安静环境下测得的 可听噪声稳定性都比较好，一般不会有较大的波动。现场的噪声测试经验也证 实所测数据中较大的尖脉冲一般都是由汽车行驶声、机器声及家畜叫声引起的， 这些多为无效数据。对于这些尖脉冲，一般持续时间都较短，而有限冲击响应 数字滤波器能将平稳信号中的脉冲性信号滤掉，从而确定选择FIR数字低通滤 波器对背景干扰噪声进行滤波。滤波器的截止频率是一个非常重要的参数，对 滤波结果有直接的影响，应谨慎选择。以导线表面场强为22.4kV/cm时所测得 噪声数据为例说明如何选择滤波器的截止频率。所述测量数据中较大的脉冲性 噪声一般都是由重型卡车造成的，而重型卡车一般都是多辆串行行驶。考虑滤 波器的截止频率时可分别假定卡车的通过时间为1分钟、2分钟和5分钟，经这 三种低通滤波器滤波后的数据如图4所示。分别利用截止频率为1/300Hz和 1/60Hz对图4所示表面场强为22.4kV/cm的可听噪声数据进行滤波，并设定滤 波后噪声加1dB为判定无效数据的阀值，可得到图5和图6所示的无效数据判 定结果。从图5和图6中可以看出截止频率为1/300的滤波器可以将更多的无 效数据判定出来，因而将可听噪声无效数据判定方法中的滤波器截止频率确定 为1/300Hz。本实施中，图2所示，其中量值较小的曲线代表导线表面电场强度 为22.4kV/cm时测得的噪声数据，量值较大的曲线代表导线表面电场强度为 30.5kV/cm时测得的噪声数据；图3所示为通过上述步骤得到的剔除无效数据后 的噪声数据波形，其中量值较小的曲线代表导线表面电场强度为22.4kV/cm时 测得的噪声数据，量值较大的曲线代表导线表面电场强度为30.5kV/cm时测得 的噪声数据；

将判定为无效数据剔除后，将数据处理前后可听噪声进行统计，可得出图7 所示的数据处理前后的噪声数据统计特性。从图7中可以看出，将无效数据剔 除后，可听噪声的最大值可降低较多，而50％值变化不大；其中截止频率为 1/300Hz的滤波器处理后效果更好。

选取特高压直流线路可听噪声测试前半小时内的带有所述背景噪声的数据 为背景噪声数据，对背景噪声数据的频谱进行统计，本实施例中选择95％值作 为较为保守的背景噪声频谱。将每个带有背景噪声的有效的电晕可听噪声频谱 数据转化为声压值后减去背景噪声频谱得到所述更准确的电晕噪声频谱，将所 述电晕噪声频谱还原为A声级，再进行统计分析，从而得到真实的直流线路电 晕可听噪声。可听噪声的频谱如图8所示，其中叉线“”为原数据剔除无 效数据后的频谱曲线，圆圈线“”为背景噪声数据剔除无效数据后的频谱 曲线，左三角线“”为由原数据和背景噪声数据剔除无效数据后相减得到 电晕可听噪声频谱曲线。

最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限 制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员 应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱 离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围 当中。