【摘要】：基于實(shí)驗(yàn)室搭建的可聽噪聲時域測試平臺,獲得了正極性單點(diǎn)電暈放電產(chǎn)生可聽噪聲的時域波形。根據(jù)可聽噪聲時域波形的脈沖特性,提出了采用分段雙指數(shù)函數(shù)來擬合單個可聽噪聲時域脈沖波形的經(jīng)驗(yàn)波形,通過在時域和頻域上對擬合結(jié)果和測量結(jié)果的對比研究,驗(yàn)證了所提出擬合波形的合理性。最后,基于長時間可聽噪聲時域測試結(jié)果分析了不同電壓下分段雙指數(shù)函數(shù)中的擬合參數(shù)和可聽噪聲波形參數(shù)的統(tǒng)計特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,由于電暈放電的隨機(jī)性,在同一電壓下脈沖波形參數(shù)及波形擬合參數(shù)具有較大的波動性;可聽噪聲脈沖的時間間隔隨著電壓的增加有所降低,而脈沖寬度及視在持續(xù)時間在不同電壓下變化不大。
【圖文】：

1544李學(xué)寶等：正極性單點(diǎn)電暈放電可聽噪聲時域波形擬合及分析Vol.38No.62可聽噪聲時域波形擬合2.1可聽噪聲測量結(jié)果實(shí)驗(yàn)時環(huán)境溫度22.4℃，相對濕度為43%。將傳聲器正對放電點(diǎn)放置，與導(dǎo)線保持相同高度，傳聲器距地面的高度為1.4m，距導(dǎo)線的水平距離為70cm。實(shí)驗(yàn)中采用聲屏蔽箱來屏蔽直流源的噪聲，防止其對電暈放電可聽噪聲測試產(chǎn)生影響。圖4為電壓52.8kV下測量得到的可聽噪聲的時域波形，圖中也給出了單個可聽噪聲脈沖的局部放大圖。可以看出單點(diǎn)放電產(chǎn)生的可聽噪聲由一系列具有雙極性脈沖特性的信號組成，可聽噪聲的每個脈沖對應(yīng)著一次電暈放電過程[5]。放電過程中產(chǎn)生的空間電荷特別是電子遷移速度很快，在與空氣分子發(fā)生碰撞時突然的能量轉(zhuǎn)換會引起導(dǎo)線附近空氣分子的振動，從而在導(dǎo)線附近產(chǎn)生具有脈沖特性的脈沖聲波，同時由于正極性電暈放電會往復(fù)經(jīng)歷著放電起始、發(fā)展和抑制3個階段。因此，在時域上電暈放電產(chǎn)生的可聽噪聲波形呈現(xiàn)出間歇性脈沖特性。需要注意的是，圖4中當(dāng)無可聽噪聲脈沖時，仍能測量到噪聲信號，這些噪聲主要由實(shí)驗(yàn)室背景噪聲引起。為更為準(zhǔn)確地獲得可聽噪聲的特性，采用語音增強(qiáng)算法[16-17]提取了可聽噪聲脈沖波形，有效地減小了背景噪聲的影響。圖4可聽噪聲測量波形及局部放大Fig.4Waveformoftheaudiblenoiseandthelocalamplifiedfigure需要說明的是實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件下，周圍物體及墻面對可聽噪聲的測量可能會產(chǎn)生一定的影響，由于實(shí)驗(yàn)時放電點(diǎn)距地面最近，因此本文重點(diǎn)討論地面反射的影響。若將電暈放電點(diǎn)視為一個點(diǎn)聲源，而地面的影響可以用一個鏡像聲源來模擬[18]，點(diǎn)聲源及其鏡像聲源到傳聲器的距離差會造成地面的反射聲波在時間上滯后于直達(dá)聲波，，傳聲器與放電點(diǎn)距地面高度?

dthelocalamplifiedfigure需要說明的是實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件下，周圍物體及墻面對可聽噪聲的測量可能會產(chǎn)生一定的影響，由于實(shí)驗(yàn)時放電點(diǎn)距地面最近，因此本文重點(diǎn)討論地面反射的影響。若將電暈放電點(diǎn)視為一個點(diǎn)聲源，而地面的影響可以用一個鏡像聲源來模擬[18]，點(diǎn)聲源及其鏡像聲源到傳聲器的距離差會造成地面的反射聲波在時間上滯后于直達(dá)聲波，傳聲器與放電點(diǎn)距地面高度相同時，滯后的時間由式(1)確定。22((2H)SS)tc(1)式中：H為導(dǎo)線對地高度；S為傳聲器與放電點(diǎn)的水平距離；c為聲波傳播速度，m/s。圖5中給出了測量得到的電暈放電可聽噪聲脈沖及其地面反射聲波的波形，圖中脈沖2滯后于脈沖1的時間恰好對應(yīng)實(shí)驗(yàn)條件下反射聲波滯后直達(dá)聲波的時間Δt=6.34ms�？梢钥闯�，反射聲波脈沖幅值約為直達(dá)聲脈沖幅值的7%，已很接近背景噪聲水平，因此本文實(shí)驗(yàn)環(huán)境下地面反射對可聽噪聲測量的影響幾乎可以忽略。由于其他墻面或物體離放電點(diǎn)的距離更遠(yuǎn)，噪聲空間傳播衰減量較大，對可聽噪聲測量的影響也可以忽略。圖5可聽噪聲脈沖及其地面反射聲脈沖Fig.5Waveformsoftheaudiblenoisepulseanditsreflectionofnoisepulsefromtheground2.2可聽噪聲脈沖波形參數(shù)的定義為能夠描述可聽噪聲的時域波形，定義如圖6所示的脈沖波形參數(shù)：1）正半波10%時刻tp10和負(fù)半波10%時刻tn10，分別為正半波上升沿10%正峰值對應(yīng)時刻和負(fù)半波下降沿10%負(fù)峰值對應(yīng)時刻。由于背景噪聲的影響，可聽噪聲波形會存在一定的波動性，且在正半波初始時刻和負(fù)半波終止時刻附近波動較大，正半波初始過零時刻和負(fù)半波終止過零時刻不容易確定，因此定義正半波10%時刻和負(fù)半波10%時刻將作為后文中單個可聽噪聲脈沖表達(dá)式擬合的起點(diǎn)。2）正半波50%時
【作者單位】： 新能源電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué));高電壓與電磁兼容北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué));
【基金】：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項(xiàng)目(973項(xiàng)目)(2011CB209402)~~
【分類號】：TM83

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本文編號：2530302