電力變壓器有源降噪系統(tǒng)及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及變壓器噪聲處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種電力變壓器有源降噪系統(tǒng)及 工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 變壓器噪聲是由本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選型布局、安裝、使用過(guò)程中，變壓器本體及冷卻 系統(tǒng)產(chǎn)生的不規(guī)則、間歇、連續(xù)或隨機(jī)引起的機(jī)械噪聲及空氣噪聲總和。變壓器所產(chǎn)生的噪 聲廣泛影響住宅小區(qū)、商業(yè)中屯、、輕站、機(jī)場(chǎng)、廠礦、企業(yè)、醫(yī)院、學(xué)校等場(chǎng)所。隨著人們環(huán)境 意識(shí)的提高和環(huán)保部口對(duì)各類(lèi)噪聲的限制，特別是由于城市的不斷擴(kuò)大和城區(qū)電網(wǎng)改造的 需求，一些變電站有時(shí)就要建于商業(yè)區(qū)和居民區(qū)內(nèi)，于是變壓器噪聲問(wèn)題就變的十分突出 了。變壓器的噪聲不但污染環(huán)境，危害人類(lèi)身體健康，影響設(shè)備正常運(yùn)行，而且與變電站的 占地面積密切相關(guān)。有必要提供一種變壓器降噪處理的系統(tǒng)，便能滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)噪聲的要求，

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供了一種電力變壓器有源降噪系統(tǒng)及工 作方法，利用數(shù)據(jù)采集模塊采集初級(jí)噪聲信號(hào)和誤差信號(hào)，并完成A/D轉(zhuǎn)換后給控制單元 提供控制的數(shù)據(jù)來(lái)源，經(jīng)過(guò)控制單元的自適應(yīng)控制后由無(wú)源音箱發(fā)出，該樣就將初級(jí)噪聲 信號(hào)進(jìn)行了有效降低，減少了對(duì)環(huán)境的影響。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] 電力變壓器有源降噪系統(tǒng)，包括；傳聲器，所述傳聲器與前置功率放大器連接，所 述前置功率放大器與數(shù)據(jù)采集卡的采集通道連接，所述數(shù)據(jù)采集卡對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后 傳送給控制單元，所述控制單元的輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡的輸出通道連接后置功率放大 器，所述后置功率放大器的輸出端連接音箱；
[0006]所述控制單元包括數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端口與所述數(shù)據(jù)采集 卡連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和自適應(yīng)算法模塊， 所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊連接數(shù)據(jù)檢索模塊，所述數(shù)據(jù)檢索模塊連接數(shù)據(jù)分析模塊，所述自適應(yīng) 算法模塊連接信號(hào)輸出模塊，所述信號(hào)輸出模塊連接數(shù)據(jù)采集卡的輸出通道；所述數(shù)據(jù)分 析模塊的輸出端連接顯示屏。
[0007] 所述傳聲器包括采集初級(jí)聲源的參考信號(hào)傳聲器和采集次級(jí)聲源的誤差信號(hào)傳 聲器。
[0008] 所述音箱為無(wú)源音箱。
[0009] 所述前置功率放大器通過(guò)接有BNC連接器的電纜連接數(shù)據(jù)采集卡。
[0010] 所述傳聲器為電容式傳聲器。
[0011] 所述前置功率放大器的輸出端還與聲級(jí)校準(zhǔn)器連接。
[0012] 電力變壓器有源降噪系統(tǒng)的工作方法，包括W下步驟：
[0013] 步驟一，傳聲器將采集的初級(jí)噪聲信號(hào)和誤差信號(hào)輸送給前置功率放大器，前置 功率放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大；
[0014] 步驟二，創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集模塊的虛擬通道，并設(shè)置其緩存大小和定時(shí)，設(shè)定采樣頻 率，數(shù)據(jù)采集卡按設(shè)定的采樣頻率和定時(shí)將前置功率放大器傳送來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)由數(shù)據(jù)采集模塊的虛擬通道傳送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和自適 應(yīng)算法模塊；
[0015] 步驟=，數(shù)據(jù)分析模塊將接收到的信號(hào)進(jìn)行噪聲水平分析，并對(duì)噪聲進(jìn)行頻域分 析和倍頻程分析，將分析的結(jié)果由顯示屏進(jìn)行顯示；
[0016] 步驟四，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊首先判斷是否存在data文件夾，否則會(huì)建立文件夾存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)，W TDMS格式存儲(chǔ)，用于后期對(duì)噪聲的查詢(xún)；數(shù)據(jù)采集模塊作 為生產(chǎn)者將數(shù)據(jù)寫(xiě)入隊(duì)列，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊作為消費(fèi)者從隊(duì)列中讀取數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確 性；
[0017] 步驟五，數(shù)據(jù)檢索模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，讀取所需的數(shù) 據(jù)送到數(shù)據(jù)分析模塊進(jìn)行分析，通過(guò)顯示屏顯示噪聲信號(hào)和誤差信號(hào)的時(shí)域波形，然后會(huì) 對(duì)其進(jìn)行快速傅立葉分析，得出信號(hào)的幅頻特性；
[0018] 步驟六，自適應(yīng)算法模塊根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊采集到的初級(jí)噪聲信號(hào)和誤差信號(hào)進(jìn) 行自適應(yīng)控制，并產(chǎn)生控制信號(hào)，控制信號(hào)由信號(hào)輸出模塊和數(shù)據(jù)采集卡的輸出通道傳遞 給后置功率放大器，控制信號(hào)被放大后驅(qū)動(dòng)音箱發(fā)出次級(jí)噪聲，實(shí)現(xiàn)有源降噪。
[0019] 初級(jí)噪聲信號(hào)和誤差信號(hào)的輸入范圍設(shè)為± 10V。
[0020] 采樣頻率設(shè)定為10曲Z。
[0021] 噪聲水平利用聲壓級(jí)S化來(lái)描述噪聲的強(qiáng)度= 其中P。為待測(cè)聲壓 Fret 有效值；Pref為參考聲壓，取2 X 10 -中a。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 本發(fā)明通過(guò)參考信號(hào)傳聲器采集到初級(jí)噪聲，經(jīng)過(guò)功率放大和A/D轉(zhuǎn)換后將信號(hào) 送到控制單元中，控制單元完成噪聲信號(hào)的分析處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)W及產(chǎn)生控制信號(hào)，將控制 信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換和放大后由音箱輸出，并且反饋給控制單元，該樣通過(guò) 反饋控制得到次級(jí)噪聲，達(dá)到很好地有源降噪效果。通過(guò)誤差信號(hào)傳聲器能夠采集音箱產(chǎn) 生的次級(jí)聲源，聲級(jí)校準(zhǔn)器能夠?qū)ο到y(tǒng)的靈敏性進(jìn)行校準(zhǔn)，提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[00巧]圖2為控制單元組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0026] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：
[0027] 如圖1所示，電力變壓器有源降噪系統(tǒng)，包括；傳聲器，所述傳聲器與前置功率放 大器連接，所述前置功率放大器與數(shù)據(jù)采集卡的采集通道連接，所述數(shù)據(jù)采集卡對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn) 行A/D轉(zhuǎn)換后傳送給控制單元，所述控制單元的輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡的輸出通道連接后 置功率放大器，所述后置功率放大器的輸出端連接音箱；所述控制單元連接顯示屏；
[0028]所述控制單元包括數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端口與所述數(shù)據(jù)采集 卡連接，所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和自適應(yīng)算法模塊， 所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊連接數(shù)據(jù)檢索模塊，所述數(shù)據(jù)檢索模塊連接數(shù)據(jù)分析模塊，所述自適應(yīng) 算法模塊連接信號(hào)輸出模塊，所述信號(hào)輸出模塊連接數(shù)據(jù)采集卡的輸出通道；所述數(shù)據(jù)分 析模塊的輸出端連接顯示屏。
[0029] 所述傳聲器包括采集初級(jí)聲源的參考信號(hào)傳聲器和采集次級(jí)聲源的誤差信號(hào)傳 聲器。
[0030] 所述音箱為無(wú)源音箱。
[0031] 所述前置功率放大器通過(guò)接有BNC連接器的電纜連接數(shù)據(jù)采集卡。
[0032] 所述傳聲器為電容式傳聲器。
[0033] 所述前置功率放大器的輸出端還與聲級(jí)校準(zhǔn)器連接。
[0034] 數(shù)據(jù)采集卡采用美國(guó)國(guó)家儀器公司生產(chǎn)的PCI-4461高性能動(dòng)態(tài)信號(hào)采集卡，它 具有兩個(gè)24位的同步采樣模擬通道，可作為初級(jí)信號(hào)和誤差信號(hào)的輸入，并可在高分辨率 下提供高達(dá)204. 8kS/s的采樣率，能夠準(zhǔn)確反映電力變壓器噪聲信息。該采集卡還可W提 供± 10V的輸出電壓，作為前置放大器的工作電壓。同時(shí)PCI-4461采集卡還具有兩路模擬 輸出通道，可W作為次級(jí)信號(hào)的輸出。
[00巧]所述傳聲器為電容式傳聲器。所述傳聲器包括采集初級(jí)聲源的參考信號(hào)傳聲器和 采集次級(jí)聲源的誤差信號(hào)傳聲器。傳聲器是一種將聲音物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的敏感元件。 本實(shí)施例中選用愛(ài)華儀器生產(chǎn)的AWA14423型測(cè)試電容傳聲器，它可W產(chǎn)生一個(gè)與聲波成 正比的交變電壓信號(hào)。
[0036] 所述音箱為無(wú)源音箱。采用CS-410型無(wú)源音箱，它的輸入阻抗為8,輸入功率為 200W，輸出頻率范圍40~18曲Z，具有良好的低頻特性，并且可W連續(xù)發(fā)出109地的最大聲 音，完全滿(mǎn)足了系統(tǒng)對(duì)次級(jí)聲源的要求。
[0037] 所述前置功率放大器通過(guò)接有BNC連接器的電纜連接數(shù)據(jù)采集卡。本實(shí)施例中前 置功率放大器選用AWA14604型前置放大器該型前置放大器輸入阻抗很大，可W保證電容 傳聲器的準(zhǔn)確度。具有頻率響應(yīng)范圍大、工作溫度范圍寬的特點(diǎn)，通過(guò)螺紋可W方便地與測(cè) 試電容傳聲器連接，且信號(hào)在電纜中衰減緩慢，適合在各類(lèi)環(huán)境中使用。
[0038] 前置功率放大器的輸出端還與聲級(jí)校準(zhǔn)器連接。由于測(cè)試電容傳聲器在生產(chǎn)時(shí)會(huì) 略有差異，且前置放大器的信號(hào)在傳輸時(shí)也會(huì)有一定的衰減，因此需要對(duì)其靈敏度進(jìn)行校 準(zhǔn)。本實(shí)施例中使用AWA6221A型聲級(jí)校準(zhǔn)器對(duì)采集裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)測(cè)試電容器會(huì)接 收到一個(gè)聲音信號(hào)，若在1000化處為94地則校準(zhǔn)成功。
[0039] 后置功率放大器選用服-8200KAII型功率放大器，該功放可W帶4或8的負(fù)載，分 別有300W和200W的輸出功率，且頻率響應(yīng)范圍為20~20曲Z，完全滿(mǎn)足本系統(tǒng)的要求。
[0040] 參考信號(hào)傳聲器與前置放大器可通過(guò)螺紋連接，須置于電力變壓器之前。其采集 的變壓器噪聲信號(hào)可通過(guò)BNC電纜傳輸給數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)采集卡與控制單 元相連，控制單元可置于中控室中，完成噪聲信號(hào)的分析處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)W及產(chǎn)生控制信號(hào) 等工作?？刂菩盘?hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集卡D/A轉(zhuǎn)換后送至信號(hào)輸出系統(tǒng)，信號(hào)輸出系統(tǒng)則可置于 需要降噪的區(qū)域，根據(jù)控制信號(hào)發(fā)出次級(jí)噪聲實(shí)現(xiàn)有源降噪。
[0041] 電力變壓器有源降噪系統(tǒng)的工作方法，包括W下步驟：
[0042] 步驟一，參考信號(hào)傳聲器采集到的初級(jí)噪聲信號(hào)和誤差信號(hào)傳聲器采集到的誤差 信號(hào)都輸送給前置功率放大器，前置功率放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大；
[0043] 步驟二，創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集模塊的虛擬通道，并設(shè)置其緩存大小和定時(shí)，設(shè)定采樣頻 率，數(shù)據(jù)采集卡按設(shè)定的采樣頻率和定時(shí)將前置功率放大器傳送來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)由數(shù)據(jù)采集模塊的虛擬通道傳送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析