隨著城市電網(wǎng)負(fù)荷的增加，部分變電站不得不選址在人口密集區(qū)域，由變壓器工作時(shí)產(chǎn)生的噪聲將會(huì)對(duì)附近人們的工作和生活產(chǎn)生影響。目前，應(yīng)對(duì)變電站噪聲，主要有吸聲、隔聲等無源技術(shù)和有源降噪技術(shù)這兩大類噪聲抑制手段。經(jīng)過國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究，變電站噪聲主要由變壓器產(chǎn)生，且其噪聲具有低頻特性，聲波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，穿透以及繞射能力強(qiáng)。

傳統(tǒng)無源降噪方式需要在變電站外圍加裝隔聲構(gòu)件（如隔音墻），成本高昂。相比傳統(tǒng)的無源技術(shù)，有源降噪（active noise control, ANC）技術(shù)基于聲波干涉相消理論，對(duì)以低頻噪聲為主的變壓器噪聲可實(shí)現(xiàn)良好的降噪效果，并且隨著數(shù)字信號(hào)處理器件高速化和小型化的發(fā)展，有源降噪系統(tǒng)成本逐漸降低，效率不斷提高。

近年國(guó)內(nèi)已有學(xué)者對(duì)電力變壓器噪聲的產(chǎn)生原因以及噪聲特性作了研究，發(fā)現(xiàn)電力變壓器噪聲主要源于鐵心勵(lì)磁時(shí)硅鋼片磁致伸縮引起的鐵心振動(dòng)，并且頻率集中在100Hz及其整數(shù)倍的低頻段。因此，對(duì)于變壓器噪聲只需對(duì)有限的若干個(gè)頻點(diǎn)附近范圍的噪聲進(jìn)行消除即可。

傳統(tǒng)窄帶有源降噪（narrow-band active noise control, NANC）技術(shù)利用多個(gè)并聯(lián)的二權(quán)值有限脈沖響應(yīng)（finit inpulse response, FIR）濾波器對(duì)每個(gè)頻率信號(hào)進(jìn)行單獨(dú)處理，構(gòu)建了經(jīng)典的前饋并行參考輸入NANC系統(tǒng)。

• 有學(xué)者結(jié)合變壓器噪聲頻率固定的特點(diǎn)，使用波形合成的方法，直接由有源降噪系統(tǒng)內(nèi)部生成的與待消噪噪聲信號(hào)同頻的各個(gè)頻率正弦信號(hào)的疊加作為系統(tǒng)的參考信號(hào)，從而節(jié)約一個(gè)高精度參考送話器，降低系統(tǒng)硬件成本，且無需補(bǔ)償次級(jí)聲源對(duì)參考送話器的有害聲反饋，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
• 有學(xué)者提出一種變步長(zhǎng)有源降噪算法，結(jié)合了sigmoid函數(shù)，提出誤差相關(guān)的變步長(zhǎng)策略，提升了有源降噪算法收斂速度以及穩(wěn)態(tài)性能。

結(jié)合變壓器噪聲特性以及變電站環(huán)境的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)NANC方法的基礎(chǔ)上，本文以經(jīng)典并行參考輸入的窄帶有源降噪技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合波形合成的方法，利用多個(gè)二權(quán)值FIR濾波器的并聯(lián)，對(duì)變壓器噪聲所含的各頻率信號(hào)進(jìn)行單獨(dú)處理，并對(duì)殘余誤差信號(hào)中所含的各頻率分量殘余誤差進(jìn)行自適應(yīng)估計(jì)，結(jié)合基于sigmoid函數(shù)的誤差信號(hào)相關(guān)的變步長(zhǎng)策略，對(duì)每個(gè)二權(quán)值FIR濾波器的權(quán)值以互相獨(dú)立的變收斂步長(zhǎng)進(jìn)行更新，在維持低穩(wěn)態(tài)誤差的同時(shí)，提高算法在降噪初始階段的收斂速度。

為進(jìn)一步說明算法性能及可實(shí)現(xiàn)性，本文實(shí)地采集了變壓器噪聲信號(hào)，并搭建了基于數(shù)字信號(hào)處理器（digital signal processing, DSP）芯片的硬件平臺(tái)，進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，在誤差送話器處取得了總體6.4dB的降噪效果。

圖8 變壓器有源降噪系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)布置圖

結(jié)論

本文提出改進(jìn)的基于NANC變壓器有源降噪算法引入了殘余誤差各頻率分量的估計(jì)，對(duì)NANC系統(tǒng)中各頻率通道的步長(zhǎng)因子采用了互相獨(dú)立的變步長(zhǎng)策略，在減小穩(wěn)態(tài)誤差的情況下能提高算法收斂速度和有源降噪系統(tǒng)的性能。在基于DSP的硬件平臺(tái)上進(jìn)行了模擬變壓器噪聲的有源降噪實(shí)驗(yàn)，在誤差送話器處取得約6.4dB的總體降噪效果。