CN112652473A - 一种基于负载波动的变压器噪声抑制方法 - Google Patents

一种基于负载波动的变压器噪声抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于负载波动的变压器噪声抑制方法，其步骤为，首先对变压器运行时的一些特定数据进行实时采集，分析计算得到负载波动系数，根据负载波动系数推导出负载波动传递函数，将采集的数据输入到变压器有源降噪***控制器中，根据负载波动传递函数，有源降噪***输出次级声源，次级声源与变压器噪声声波，通过相互叠加，可有效对降低变压器噪声。

Description

一种基于负载波动的变压器噪声抑制方法
技术领域
本发明属于电力***领域，涉及一种变压器噪声抑制方法，尤其是对大载荷状态下配电变压器本体及基础连接部位噪声的抑制，提出基于负载波动的变压器噪声抑制方法。
背景技术
噪声污染在社会经济的快速发展下而日益增加，成为环境污染的三大公害之一。从人体健康的角度考虑，长久生活在噪声环境下，会影响人的身心健康。从生产生活的角度考虑，噪声的存在是影响生产进度的一大重要因素。相较于国外日益成熟发展的技术，国内关于变压器降噪技术的研究则起步较晚，于上世纪中后期才开始起步。国内针对此项技术研究众多，但是仍面临现有理论研究尚不能向工程应用转化的困境。变压器在满负载下连续不断地运行是不常见的,负载是经常波动的，负载波动时会对变压器振动和噪声产生影响，目前大载荷状态下配电变压器本体及基础连接部位的噪声和振动问题，缺乏有效解决方法。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供一种基于负载波动的变压器噪声抑制方法，首先对变压器运行时的一些特定数据进行实时采集，分析计算得到负载波动系数，根据负载波动系数推导出负载波动传递函数，将采集的数据输入到变压器有源降噪***控制器中，根据负载波动传递函数，有源降噪***输出次级声源，次级声源与变压器噪声声波，通过相互叠加，可有效对降低变压器噪声。
本发明一种基于负载波动的变压器噪声抑制方法，包括下述步骤：
步骤1：采用多种传感器在t时刻对变压器振动和噪声数据进行采集，负载电流I1，负载功率P1，涂层厚度系数H1，铁心固有频率F1，变压器铁心的磁通密度Φ1，铁心重量W1，工作磁密变化系数Φ2，变压器油箱壁的振动频率F2，电力变压器油箱壁的振动噪声G1，防振接头的固有频率F3，变压器噪声声压的有效值N1；
步骤2：将采集到的负载电流、负载功率、涂层厚度、铁心固有频率、变压器铁心的磁通密度、铁心重量、工作磁密变化系数、变压器油箱壁的振动频率、电力变压器油箱壁的振动噪声、防振接头的固有频率、变压器噪声声压的有效值，经过数据筛选后，用于构建负载波动系数；
步骤3：三次负载波动系数相加取均值，得到负载波动系数
Figure BDA0002828383280000011
由此推导出负载波动传递函数
S(t)＝et-1+2et-2+et-4 (4)
步骤4：将采集的数据输入到变压器有源降噪***控制器中，根据负载波动传递函数，有源降噪***输出次级声源。
所述的步骤2中构建负载波动系数包括下述步骤：
首先将获取的涂层厚度系数H1与铁心固有频率F1取偏差值H1-F1，利用其反正弦关系arcsin(H1-F1)，结合将结合拉普拉斯变换得到的频率与工频相同的基波分量，以及频率为工频整数倍的k次谐波分量
Figure BDA0002828383280000012
进行加权处理，在供电电流越限时间T1内进行积分，乘上其反正弦关系，推导出一次负载波动系数A1，
Figure BDA0002828383280000021
式中：t为采集数据时间，T1为供电电流越限时间，T2为变压器故障时间，I2为基波电流均方根值；
其次在供电电流越限时间T1内进行积分，利用变压器铁心的磁通密度Φ1，铁心重量W1的反正弦关系arcsin(Φ1+W1),在供电电流越限时间T1的范围内总结出最大相电流I2和最小相电流值I3，考虑最大、最小相电流的差值I2-I3并取正弦，结合最大、最小电流的余弦化比值，以供电电流越限时间T1为上限进行积分，推导出二次负载波动系数B1，
Figure BDA0002828383280000022
式中：I2为最大相电流值，I3为最小相电流值；
最后根据工作磁密变化系数Φ2与变压器油箱壁的振动频率F2分别取余切和正切做和cosΦ2+sinF2，负载电流I1，电力变压器油箱壁的振动噪声G1，分别取余弦和正弦做和cotI1+tanG1，防振接头的固有频率F3，变压器噪声声压的有效值N1，负载功率P1,分别取余切、正切和正弦做和cotF3+tanN1+sinP1，以供电电流越限时间T1为上限进行积分,推导出三次负载波动系数C1，
Figure BDA0002828383280000023
式中：I2为最大相电流值，I3为最小相电流值。
本发明的优点效果如下：
本发明根据负载波动传递函数，有源降噪***输出次级声源，次级声源与变压器噪声声波，通过相互叠加，有效降低变压器本体及基础连接部位的噪声和振动问题，提升配电变压器运行可靠性
附图说明
图1为降噪前的噪声信号频谱示意图。
图2为降噪后的噪声信号频谱示意图。
具体实施方式
实施例
步骤1：采用多种传感器在t时刻对变压器振动和噪声等数据进行采集，负载电流I1，负载功率P1，涂层厚度系数H1，铁心固有频率F1，变压器铁心的磁通密度Φ1，铁心重量W1，工作磁密变化系数Φ2，变压器油箱壁的振动频率F2，电力变压器油箱壁的振动噪声G1，防振接头的固有频率F3，变压器噪声声压的有效值N1。
步骤2：将采集到的负载电流、负载功率、涂层厚度、铁心固有频率、变压器铁心的磁通密度、铁心重量、工作磁密变化系数、变压器油箱壁的振动频率、电力变压器油箱壁的振动噪声、防振接头的固有频率、变压器噪声声压的有效值，经过数据筛选后，用于构建负载波动系数。
步骤2.1：负载波动时，根据负载电流、负载功率、涂层厚度、铁心固有频率、变压器铁心的磁通密度、铁心重量、工作磁密变化系数、变压器油箱壁的振动频率、电力变压器油箱壁的振动噪声、防振接头的固有频率、变压器噪声声压的有效值构建负载波动系数。
首先将获取的涂层厚度系数H1与铁心固有频率F1取偏差值H1-F1，利用其反正弦关系arcsin(H1-F1)，结合将结合拉普拉斯变换得到的频率与工频相同的基波分量，以及频率为工频整数倍的k次谐波分量
Figure BDA0002828383280000031
进行加权处理，在供电电流越限时间T1内进行积分，乘上其反正弦关系，推导出一次负载波动系数A1：
Figure BDA0002828383280000032
式中：t为采集数据时间，T1为供电电流越限时间，T2为变压器故障时间，I2为基波电流均方根值。
其次在供电电流越限时间T1内进行积分，利用变压器铁心的磁通密度Φ1，铁心重量W1的反正弦关系arcsin(Φ1+W1),在供电电流越限时间T1的范围内总结出最大相电流I2和最小相电流值I3，考虑最大、最小相电流的差值I2-I3并取正弦，结合最大、最小电流的余弦化比值，以供电电流越限时间T1为上限进行积分，推导出二次负载波动系数B1：
Figure BDA0002828383280000033
式中：I2为最大相电流值，I3为最小相电流值。
最后根据工作磁密变化系数Φ2与变压器油箱壁的振动频率F2分别取余切和正切做和cosΦ2+sinF2，负载电流I1，电力变压器油箱壁的振动噪声G1，分别取余弦和正弦做和cotI1+tanG1，防振接头的固有频率F3，变压器噪声声压的有效值N1，负载功率P1,分别取余切、正切和正弦做和cotF3+tanN1+sinP1，以供电电流越限时间T1为上限进行积分,推导出三次负载波动系数C1：
Figure BDA0002828383280000041
式中：I2为最大相电流值，I3为最小相电流值。
步骤3：三次负载波动系数相加取均值，得到负载波动系数
Figure BDA0002828383280000042
由此推导出负载波动传递函数
S(t)＝et-1+2et-2+et-4 (4)
步骤4：将采集的数据输入到变压器有源降噪***控制器中，根据负载波动传递函数，有源降噪***输出次级声源。
应用实例计算
测得供电电流越限时间T1＝20.5h，负载电流I1＝60.3A，最大相电流值I2＝27.5A，最小相电流值I3＝28.9A，负载功率P1＝253.26kw，涂层厚度系数H1＝5.23，铁心固有频率F1＝12.5Hz，变压器铁心的磁通密度Φ1＝11.4Wb，铁心重量W1＝1600kg，工作磁密变化系数Φ2＝5.8，变压器油箱壁的振动频率F2＝19.3Hz，负载波动系数F1＝33，电力变压器油箱壁的振动噪声系数G1＝6.35，防振接头的固有频率F3＝6.78Hz，变压器噪声声压的有效值N1＝98。
1.负载波动系数计算：H1＝5.23，F1＝12.5Hz，将T1＝20.5h，代入公式
Figure BDA0002828383280000043
解得A1＝4.32。
将T1＝20.5h，I2＝27.5A，I3＝28.9A，Φ1＝11.4Wb，W1＝1600kg代入公式
Figure BDA0002828383280000044
解得B1＝1.36。
将I1＝60.3A，I2＝27.5A,I3＝28.9A，T1＝20.5h，G1＝6.35，F2＝19.3Hz，F3＝6.78Hz，N1＝98，Φ2＝5.8，P1＝253.26kw代入公式
Figure BDA0002828383280000045
解得C1＝1.732。
2.将A1＝4，B1＝1，C1＝1.732，代入
Figure BDA0002828383280000046
得到负载波动系数e＝2.47。
此时负载波动传递函数为S(t)＝2.47t-1+e4.94t-2+2.47et-4。根据负载波动传递函数，有源降噪***输出次级声源。
由以下仿真结果可以看出，通过变压器噪声明显减小。
以上仅为本发明的实例而已，并不用于限制本发明，因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (2)

1.一种基于负载波动的变压器噪声抑制方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1：采用多种传感器在t时刻对变压器振动和噪声数据进行采集，负载电流I1，负载功率P1，涂层厚度系数H1，铁心固有频率F1，变压器铁心的磁通密度Φ1，铁心重量W1，工作磁密变化系数Φ2，变压器油箱壁的振动频率F2，电力变压器油箱壁的振动噪声G1，防振接头的固有频率F3，变压器噪声声压的有效值N1；
步骤2：将采集到的负载电流、负载功率、涂层厚度、铁心固有频率、变压器铁心的磁通密度、铁心重量、工作磁密变化系数、变压器油箱壁的振动频率、电力变压器油箱壁的振动噪声、防振接头的固有频率、变压器噪声声压的有效值，经过数据筛选后，用于构建负载波动系数；
步骤3：三次负载波动系数相加取均值，得到负载波动系数
Figure FDA0002828383270000011
由此推导出负载波动传递函数
S(t)＝et-1+2et-2+et-4 (4)
步骤4：将采集的数据输入到变压器有源降噪***控制器中，根据负载波动传递函数，有源降噪***输出次级声源。
2.根据权利要求1所述的一种基于负载波动的变压器噪声抑制方法，其特征在于所述的步骤2中构建负载波动系数包括下述步骤：
首先将获取的涂层厚度系数H1与铁心固有频率F1取偏差值H1-F1，利用其反正弦关系arcsin(H1-F1)，结合将结合拉普拉斯变换得到的频率与工频相同的基波分量，以及频率为工频整数倍的k次谐波分量
Figure FDA0002828383270000012
进行加权处理，在供电电流越限时间T1内进行积分，乘上其反正弦关系，推导出一次负载波动系数A1，
Figure FDA0002828383270000013
式中：t为采集数据时间，T1为供电电流越限时间，T2为变压器故障时间，I2为基波电流均方根值；
其次在供电电流越限时间T1内进行积分，利用变压器铁心的磁通密度Φ1，铁心重量W1的反正弦关系arcsin(Φ1+W1),在供电电流越限时间T1的范围内总结出最大相电流I2和最小相电流值I3，考虑最大、最小相电流的差值I2-I3并取正弦，结合最大、最小电流的余弦化比值，以供电电流越限时间T1为上限进行积分，推导出二次负载波动系数B1，
Figure FDA0002828383270000014
式中：I2为最大相电流值，I3为最小相电流值；
最后根据工作磁密变化系数Φ2与变压器油箱壁的振动频率F2分别取余切和正切做和cosΦ2+sinF2，负载电流I1，电力变压器油箱壁的振动噪声G1，分别取余弦和正弦做和cotI1+tanG1，防振接头的固有频率F3，变压器噪声声压的有效值N1，负载功率P1,分别取余切、正切和正弦做和cotF3+tanN1+sinP1，以供电电流越限时间T1为上限进行积分,推导出三次负载波动系数C1，
Figure FDA0002828383270000021
式中：I2为最大相电流值，I3为最小相电流值。
含在本发明的权利要求范围之内。
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