隨著城市電網(wǎng)負荷的增加，部分變電站不得不選址在人口密集區(qū)域，由變壓器工作時產(chǎn)生的噪聲將會對附近人們的工作和生活產(chǎn)生影響。目前，應(yīng)對變電站噪聲，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，聲波波長較長，穿透以及繞射能力強。

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，對以低頻噪聲為主的變壓器噪聲可實現(xiàn)良好的降噪效果，并且隨著數(shù)字信號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。

近年國內(nèi)已有學(xué)者對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磁時硅鋼片磁致伸縮引起的鐵心振動，并且頻率集中在100Hz及其整數(shù)倍的低頻段。因此，對于變壓器噪聲只需對有限的若干個頻點附近范圍的噪聲進行消除即可。

傳統(tǒng)窄帶有源降噪（narrow-band active noise control, NANC）技術(shù)利用多個并聯(lián)的二權(quán)值有限脈沖響應(yīng)（finit inpulse response, FIR）濾波器對每個頻率信號進行單獨處理，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，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同頻的各個頻率正弦信號的疊加作為系統(tǒng)的參考信號，從而節(jié)約一個高精度參考送話器，降低系統(tǒng)硬件成本，且無需補償次級聲源對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，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，利用多個二權(quán)值FIR濾波器的并聯(lián)，對變壓器噪聲所含的各頻率信號進行單獨處理，并對殘余誤差信號中所含的各頻率分量殘余誤差進行自適應(yīng)估計，結(jié)合基于sigmoid函數(shù)的誤差信號相關(guān)的變步長策略，對每個二權(quán)值FIR濾波器的權(quán)值以互相獨立的變收斂步長進行更新，在維持低穩(wěn)態(tài)誤差的同時，提高算法在降噪初始階段的收斂速度。

為進一步說明算法性能及可實現(xiàn)性，本文實地采集了變壓器噪聲信號，并搭建了基于數(shù)字信號處理器（digital signal processing, DSP）芯片的硬件平臺，進行了模擬實驗，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)實驗布置圖

結(jié)論

本文提出改進的基于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，對NANC系統(tǒng)中各頻率通道的步長因子采用了互相獨立的變步長策略，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的硬件平臺上進行了模擬變壓器噪聲的有源降噪實驗，在誤差送話器處取得約6.4dB的總體降噪效果。