设一频率调制系统,载波振幅为100v「声驻波的科学原理」

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交流输电线路产生的可听噪声包含宽频噪声和“100Hz”纯声分量，“100Hz”纯声由于大地折反射的作用产生驻波。为对纯声噪声源进行评估，中国电力科学研究院有限公司、电网环境保护国家重点实验室、武汉大学电气工程学院、平顶山学院电气与机械工程学院的研究人员卫李静、张业茂、周文俊、李鹏飞、路遥，在2019年第23期《电工技术学报》上撰文，提出了基于粒子群算法的“100Hz”纯声声功率计算方法，即纯声驻波的逆问题求解方法。通过该方法能准确地反推出“100Hz”纯声声功率，在本文算例情况下，绝对误差小于2.66×10–7dB。

在交流输电线路导线发生电晕的过程中，宽频带噪声主要由流注产生，而“100Hz”纯声主要由辉光放电产生。在高海拔地区，空气密度降低，导线起晕场强降低，“100Hz”纯声噪有增加的风险。各相导线产生的纯声声波存在相位差，在大地的反射作用下，纯声声波的幅值在地面上某些位置增加，某些位置相互抵消，形成驻波。在传播过程中不易衰减，致使影响范围更远。

输电线路产生的“100Hz”纯声，好天气下不明显，在坏天气下比较突出。比如大雨条件下会增加，更容易引起居民的投诉。

国内对于输电线路产生的可听噪声的研究，主要集中于宽频带噪声。

有学者对特高压试验线段产生的宽频带可听噪声，以及和实际线路的等效性进行了研究。有学者采用电晕笼研究了导线的电晕特性，提出了我国交流输电线路的宽频带可听噪声预测公式。有学者对我国特高压试验线段和实际运行的特高压线路的可听噪声进行了长期测量，积累了数十万组数据，进行了统计分析，得到了累积概率分布曲线，并得到了BPA的可听噪声预测公式的计算值和我国实际输电线路产生的可听噪声的差值。

国外对于输电线路产生的可听噪声开展的研究较早，也主要集中于宽频带噪声。

有学者推导了诸多国家广泛采用的美国邦维尔电力局（Bonneville Power Administration, BPA）的输电线路可听噪声的计算公式。有学者对各国的输电线路的可听噪声计算方法进行了比较。有学者规范了输电线路产生的可听噪声的测量方法。日本关于输电线路产生的纯声的投诉较多，有学者提出了输电线路纯声计算的空间漫步模型，模型比较复杂，实用性有待提高。有学者对电晕笼和试验线段的纯声噪声进行了比较。美国电力科学研究院（Electric Power Research Institute，EPRI）的输电线路参考手册给出了纯声产生量的计算公式和传播模型。

上述研究成果仅对线路产生的“100Hz”纯声的强度、分布等特征进行了研究，如何通过在输电线路下方声压的测值量，获得其声功率，尚未见到相关文献。

中国电力科学研究院有限公司、电网环境保护国家重点实验室、武汉大学电气工程学院、平顶山学院电气与机械工程学院的研究人员，采用美国EPRI提出的纯声声功率产生量计算公式，建立了特高压同塔双回线路的纯声传播模型，得到了特高压输电线路纯声的驻波分布。在此基础上，对其逆问题，即由线路下方“100Hz”纯声的声压值，如何反推“100Hz”声功率产生量的问题，提出一种在线路横断面上布测点，根据其传播特性联立方程组，再通过粒子群算法，求取声功率产生量的方法，准确地实现了纯声声功率的溯源。

图1 芜湖特高压电磁环境长期观测站噪声频谱

图2 双回输电线路声波的直射和反射路径

图3 同塔双回线路导线布置示意图

研究人员最后得出以下结论：

1）提出了根据输电线路横断面上观测点的声压级，通过距离及相位关系，联立得到复系数矩阵方程，建立“100Hz”纯声声功率的产生量求解模型。

2）提出了基于粒子群算法的复系数方程组求解算法，准确地获得了各相导线的声功率，本算例绝对误差小于2.66×10–7dB。

3）通过增加测点的数量，能降低方程组伪解的出现频次。算例表明，当测点数量为6时能完全去除伪解。

以上研究成果发表在2019年第23期《电工技术学报》，论文标题为“输电线路产生的“100Hz”纯声驻波的逆问题求解”，作者为卫李静、张业茂、周文俊、李鹏飞、路遥。