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、選型布局、安裝、使用過程中，變壓器本體及冷卻 系統(tǒng)產(chǎn)生的不規(guī)則、間歇、連續(xù)或隨機引起的機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、機場、廠礦、企業(yè)、醫(yī)院、學校等場所。隨著人們環(huán)境 意識的提高和環(huán)保部口對各類噪聲的限制，特別是由于城市的不斷擴大和城區(qū)電網(wǎng)改造的 需求，一些變電站有時就要建于商業(yè)區(qū)和居民區(qū)內(nèi)，于是變壓器噪聲問題就變的十分突出 了。變壓器的噪聲不但污染環(huán)境，危害人類身體健康，影響設(shè)備正常運行，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)，便能滿足用戶對噪聲的要求，

【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)采集模塊采集初級噪聲信號和誤差信號，并完成A/D轉(zhuǎn)換后給控制單元 提供控制的數(shù)據(jù)來源，經(jīng)過控制單元的自適應(yīng)控制后由無源音箱發(fā)出，該樣就將初級噪聲 信號進行了有效降低，減少了對環(huán)境的影響。
[0004] 為了實現(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)采集卡對數(shù)據(jù)進行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) 算法模塊連接信號輸出模塊，所述信號輸出模塊連接數(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聲源的參考信號傳聲器和采集次級聲源的誤差信號傳 聲器。
[0008] 所述音箱為無源音箱。
[0009] 所述前置功率放大器通過接有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校準器連接。
[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噪聲信號和誤差信號輸送給前置功率放大器，前置 功率放大器對信號進行放大；
[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，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將前置功率放大器傳送來的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號，轉(zhuǎn)換后的信號由數(shù)據(jù)采集模塊的虛擬通道傳送給數(shù)據(jù)存儲模塊、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進行噪聲水平分析，并對噪聲進行頻域分 析和倍頻程分析，將分析的結(jié)果由顯示屏進行顯示；
[0016] 步驟四，數(shù)據(jù)存儲模塊首先判斷是否存在data文件夾，否則會建立文件夾存儲 數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)，W TDMS格式存儲，用于后期對噪聲的查詢；數(shù)據(jù)采集模塊作 為生產(chǎn)者將數(shù)據(jù)寫入隊列，數(shù)據(jù)存儲模塊作為消費者從隊列中讀取數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準確 性；
[0017] 步驟五，數(shù)據(jù)檢索模塊用于對數(shù)據(jù)存儲模塊存儲的數(shù)據(jù)進行檢索，讀取所需的數(shù) 據(jù)送到數(shù)據(jù)分析模塊進行分析，通過顯示屏顯示噪聲信號和誤差信號的時域波形，然后會 對其進行快速傅立葉分析，得出信號的幅頻特性；
[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噪聲信號和誤差信號進 行自適應(yīng)控制，并產(chǎn)生控制信號，控制信號由信號輸出模塊和數(shù)據(jù)采集卡的輸出通道傳遞 給后置功率放大器，控制信號被放大后驅(qū)動音箱發(fā)出次級噪聲，實現(xiàn)有源降噪。
[0019] 初級噪聲信號和誤差信號的輸入范圍設(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S化來描述噪聲的強度= 其中P。為待測聲壓 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)明通過參考信號傳聲器采集到初級噪聲，經(jīng)過功率放大和A/D轉(zhuǎn)換后將信號 送到控制單元中，控制單元完成噪聲信號的分析處理、數(shù)據(jù)存儲W及產(chǎn)生控制信號，將控制 信號通過數(shù)據(jù)采集卡進行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 反饋控制得到次級噪聲，達到很好地有源降噪效果。通過誤差信號傳聲器能夠采集音箱產(chǎn) 生的次級聲源，聲級校準器能夠?qū)ο到y(tǒng)的靈敏性進行校準，提高了系統(tǒng)的準確性。
【附圖說明】
[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。
【具體實施方式】：
[0026] 下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步說明：
[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)采集卡對數(shù)據(jù)進 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) 算法模塊連接信號輸出模塊，所述信號輸出模塊連接數(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聲源的參考信號傳聲器和采集次級聲源的誤差信號傳 聲器。
[0030] 所述音箱為無源音箱。
[0031] 所述前置功率放大器通過接有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校準器連接。
[0034] 數(shù)據(jù)采集卡采用美國國家儀器公司生產(chǎn)的PCI-4461高性能動態(tài)信號采集卡，它 具有兩個24位的同步采樣模擬通道，可作為初級信號和誤差信號的輸入，并可在高分辨率 下提供高達204. 8kS/s的采樣率，能夠準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PCI-4461采集卡還具有兩路模擬 輸出通道，可W作為次級信號的輸出。
[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聲源的參考信號傳聲器和 采集次級聲源的誤差信號傳聲器。傳聲器是一種將聲音物理量轉(zhuǎn)換為電信號的敏感元件。 本實施例中選用愛華儀器生產(chǎn)的AWA14423型測試電容傳聲器，它可W產(chǎn)生一個與聲波成 正比的交變電壓信號。
[0036] 所述音箱為無源音箱。采用CS-410型無源音箱，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，完全滿足了系統(tǒng)對次級聲源的要求。
[0037] 所述前置功率放大器通過接有BNC連接器的電纜連接數(shù)據(jù)采集卡。本實施例中前 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 傳聲器的準確度。具有頻率響應(yīng)范圍大、工作溫度范圍寬的特點，通過螺紋可W方便地與測 試電容傳聲器連接，且信號在電纜中衰減緩慢，適合在各類環(huán)境中使用。
[0038] 前置功率放大器的輸出端還與聲級校準器連接。由于測試電容傳聲器在生產(chǎn)時會 略有差異，且前置放大器的信號在傳輸時也會有一定的衰減，因此需要對其靈敏度進行校 準。本實施例中使用AWA6221A型聲級校準器對采集裝置進行校準，校準時測試電容器會接 收到一個聲音信號，若在1000化處為94地則校準成功。
[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，完全滿足本系統(tǒng)的要求。
[0040] 參考信號傳聲器與前置放大器可通過螺紋連接，須置于電力變壓器之前。其采集 的變壓器噪聲信號可通過BNC電纜傳輸給數(shù)據(jù)采集卡進行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，完成噪聲信號的分析處理、數(shù)據(jù)存儲W及產(chǎn)生控制信號 等工作。控制信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡D/A轉(zhuǎn)換后送至信號輸出系統(tǒng)，信號輸出系統(tǒng)則可置于 需要降噪的區(qū)域，根據(jù)控制信號發(fā)出次級噪聲實現(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] 步驟一，參考信號傳聲器采集到的初級噪聲信號和誤差信號傳聲器采集到的誤差 信號都輸送給前置功率放大器，前置功率放大器對信號進行放大；
[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，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將前置功率放大器傳送來的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號，轉(zhuǎn)換后的信號由數(shù)據(jù)采集模塊的虛擬通道傳送給數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析