- 頭條輸電線路產生的“100Hz”純聲駐波的逆問題求解2021-03-09 作者：衛李靜 張業茂 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語交流輸電線路產生的可聽噪聲包含寬頻噪聲和“100Hz”純聲分量，“100Hz”純聲由于大地折反射的作用產生駐波。為對純聲噪聲源進行評估，中國電力科學研究院有限公司、電網環境保護國家重點實驗室、武漢大學電氣工程學院、平頂山學院電氣與機械工程學院的研究人員衛李靜、張業茂、周文俊、李鵬飛、路遙，在2019年第23期《電工技術學報》上撰文，提出了基于粒子群算法的“100Hz”純聲聲功率計算方法，即純聲駐波的逆問題求解方法。通過該方法能準確地反推出“100Hz”純聲聲功率，在本文算例情況下，絕對誤差小于2.66×10–7dB。
在交流輸電線路導線發生電暈的過程中，寬頻帶噪聲主要由流注產生，而“100Hz”純聲主要由輝光放電產生。在高海拔地區，空氣密度降低，導線起暈場強降低，“100Hz”純聲噪有增加的風險。各相導線產生的純聲聲波存在相位差，在大地的反射作用下，純聲聲波的幅值在地面上某些位置增加，某些位置相互抵消，形成駐波。在傳播過程中不易衰減，致使影響范圍更遠。
輸電線路產生的“100Hz”純聲，好天氣下不明顯，在壞天氣下比較突出。比如大雨條件下會增加，更容易引起居民的投訴。
國內對于輸電線路產生的可聽噪聲的研究，主要集中于寬頻帶噪聲。
- 有學者對特高壓試驗線段產生的寬頻帶可聽噪聲，以及和實際線路的等效性進行了研究。
- 有學者采用電暈籠研究了導線的電暈特性，提出了我國交流輸電線路的寬頻帶可聽噪聲預測公式。
- 有學者對我國特高壓試驗線段和實際運行的特高壓線路的可聽噪聲進行了長期測量，積累了數十萬組數據，進行了統計分析，得到了累積概率分布曲線，并得到了BPA的可聽噪聲預測公式的計算值和我國實際輸電線路產生的可聽噪聲的差值。
國外對于輸電線路產生的可聽噪聲開展的研究較早，也主要集中于寬頻帶噪聲。
- 有學者推導了諸多國家廣泛采用的美國邦維爾電力局（Bonneville Power Administration, BPA）的輸電線路可聽噪聲的計算公式。
- 有學者對各國的輸電線路的可聽噪聲計算方法進行了比較。
- 有學者規范了輸電線路產生的可聽噪聲的測量方法。
- 日本關于輸電線路產生的純聲的投訴較多，有學者提出了輸電線路純聲計算的空間漫步模型，模型比較復雜，實用性有待提高。
- 有學者對電暈籠和試驗線段的純聲噪聲進行了比較。
- 美國電力科學研究院（Electric Power Research Institute，EPRI）的輸電線路參考手冊給出了純聲產生量的計算公式和傳播模型。
上述研究成果僅對線路產生的“100Hz”純聲的強度、分布等特征進行了研究，如何通過在輸電線路下方聲壓的測值量，獲得其聲功率，尚未見到相關文獻。
中國電力科學研究院有限公司、電網環境保護國家重點實驗室、武漢大學電氣工程學院、平頂山學院電氣與機械工程學院的研究人員，采用美國EPRI提出的純聲聲功率產生量計算公式，建立了特高壓同塔雙回線路的純聲傳播模型，得到了特高壓輸電線路純聲的駐波分布。在此基礎上，對其逆問題，即由線路下方“100Hz”純聲的聲壓值，如何反推“100Hz”聲功率產生量的問題，提出一種在線路橫斷面上布測點，根據其傳播特性聯立方程組，再通過粒子群算法，求取聲功率產生量的方法，準確地實現了純聲聲功率的溯源。
圖1 蕪湖特高壓電磁環境長期觀測站噪聲頻譜
圖2 雙回輸電線路聲波的直射和反射路徑
圖3 同塔雙回線路導線布置示意圖
研究人員最后得出以下結論：
1）提出了根據輸電線路橫斷面上觀測點的聲壓級，通過距離及相位關系，聯立得到復系數矩陣方程，建立“100Hz”純聲聲功率的產生量求解模型。
2）提出了基于粒子群算法的復系數方程組求解算法，準確地獲得了各相導線的聲功率，本算例絕對誤差小于2.66×10–7dB。
3）通過增加測點的數量，能降低方程組偽解的出現頻次。算例表明，當測點數量為6時能完全去除偽解。
以上研究成果發表在2019年第23期《電工技術學報》，論文標題為“輸電線路產生的“100Hz”純聲駐波的逆問題求解”，作者為衛李靜、張業茂、周文俊、李鵬飛、路遙。
