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高压直流输电系统可听噪声预测系统的研究

魏浩征  
【摘要】: 近年来直流输电技术在我国和世界其它地区迅速发展,其在长距离输电、跨联网及调度等方面的优势日趋显现。随着我国的环保意识不断加强,环境影响将是高压直流输电工程必须考虑的关键因素。过去不为人重视的噪声污染已经成为直流输电工程建设规划中必须考虑的一个重要问题,故研究直流换流站设备的噪声对保护人民利益,保障直流输电工程规划、建设和运行具有重大意义。由于实地测量声级法要求项目已经建设完成,而对建成后的后期降噪处理及相关改造的成本也会很高,因此在项目设计阶段通过计算来评估噪声水平是非常重要的。 本文通过对直流换流站主要设备噪声辐射特性的测试分析与研究,以及对国外通用噪声预测软件的分析,建立直流换流站主要设备噪声计权频谱数据等数据库和适合高压直流换流输电站可听噪声的计算声学模型,对噪声预测计算系统核心算法、以及软件的开发实现等一些相关的问题进行了深入研究,进而编制出具有自主知识产权的一款适合高压换流站的噪声预测专用软件,最后通过对所编写的软件与多个环境噪声软件的预测值和现场实测值的对比,验证了本软件与国外各软件处于同级精度水平和实用性。 本文的主要工作体现在以下五个方面: 一、研究了高压直流换流站内的主要噪声源设备的噪声产生机理,并通过对直流换流站主要设备噪声辐射特性的测试分析与研究,对交流滤波场的复杂声场的叠加噪声进行了分离修正,建立了直流换流站主要设备噪声计权频谱数据库,为高压直流换流站的噪声预测计算和预测系统的数据库的建立提供了重要的参考数据。对比了确定换流站主要设备噪声声功率的多种计算和测量方法以及各自存在的优缺点,并针对电容器的声功率提出一种简单的测量方法。 二、讨论了国外通用噪声预测软件的常用算法策略,提出了等角度扫描线算法,并对算法中遇到的相关的计算几何学问题进行了探讨。通过对换流站内主要声源设备的模拟声学模型形式进行研究,在保证计算精度的前提下简化了声学模型搭建形式,为快速准确地建立适合高压直流换流站可听噪声的计算模型提供重要的依据。 三、着重深入地研究了噪声预测计算系统的核心算法的一些相关重要问题,对计算时的屏障衰减、指向性校正等问题分别进行了研究,并对目前常用的垂直线声源算法存在的问题进行了改进,使得对垂直线声源的计算更加准确合理。以及就提高软件的计算效率的一些策略进行了探讨和研究,提高了软件的计算速度。 四、按照噪声预测计算系统所包含的主要功能模块,探讨了各系统功能的开发及相关问题。为提高软件的实用性,针对换流站加入了噪声分解等一些实用功能,并对软件的容错性的相关措施进行了探讨和研究。 五、通过使用本软件与国外同类噪声预测软件对实际的算例进行计算,对换流站及其周围区域的计算噪声分布图以及特定点的详细噪声声压级计算结果进行比较,以便对本软件的核心算法的计算精度进行评估,并为进一步的改进提供依据。


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