复杂天气下特高压直流输电线路可听噪声的频谱统计规律和预测模型研究

目前我国已针对工程需求开展了部分特高压直流输电线路可听噪声研究，但对于复杂气象条件下的可听噪声频谱规律、输电线路起晕和发展过程中可听噪声的变化特性、可听噪声产生函数与预测模型等基础领域开展的研究尚属空白。本课题主要基于已建成的世界上最大的特高压直流输电线路电晕笼，研究复杂天气条件（降雨、降雾、降雪等）对特高压直流输电线路电晕噪声频谱的影响规律，并结合紫外成像仪所观察到的特高压直流导线的放电光子数，揭示特高压直流输电线路起晕和发展过程的外部特征。通过多种导线的电晕笼试验，以及电晕笼内离子流场的理论分析，研究特高压直流输电线路的可听噪声产生函数和预测模型，并通过理论推导将电晕笼内的试验结果转化为实际线路的结果，从而为我国特高压输电线路的设计提供理论和技术支撑。本课题的研究对于我国特高压直流输电线路可听噪声的研究具有重要的科学和工程意义。该研究成果适用于多种特高压工程常用导线系列。

利用国家电网公司特高压直流试验基地直流电晕笼，对特高压直流导线在正极、负极、正负双极电晕笼中的可听噪声测量方法进行了研究。对单双极电晕笼中的特高压直流正极、负极、正负双极导线的可听噪声进行了全电压测量与分析。结果表明，对于我国现有的直流线路来说，利用正单极电晕笼代替正负双极电晕笼进行可听噪声试验是可行的，其带来的误差在工程应用范围内是可以忽略不计的。为加快新架设导线的老化过程，使之尽快达到老化导线状态，利用直流电晕笼对特高压分裂导线的老化试验方法进行了研究。分别采用人工老化和电老化方法对户外大电晕笼内的6×720 mm2导线进行了可听噪声试验。研究结果表明，在进行新导线的老化工作时，如导线的老化时间要求比较严格时可采用人工老化法；如导线不易进行人工老化或人工老化成本过高时可采用电老化法。. 在户外进行高压直流输电线路的可听噪声测试时由于经常受到背景噪声的影响而测得较多的无效数据，给后期的数据分析造成了较大的困难。为判定测试数据的有效性，对特高压直流可听噪声信号的时域特性进行了统计和分析，设计了有限长单位冲击响应（FIR）数字滤波器，基于滤波后得出的阀值来判定数据的有效性。结果表明该方法仅会降低无效数据的最大值，而对50%值和95%值基本无影响。. 利用电晕笼对直流线路的电晕噪声和几种典型背景噪声的频谱进行了测量和分析，最终得到了在电晕笼内测量得到的电晕噪声A声级与其8kHz分量之差为11dB的数值关系。利用电晕笼中间网的可拆卸功能，对电晕笼内正极、负极、正负双极导线的可听噪声进行测试，分别得出了不同电压下正极噪声、负极噪声、临近正负极导线位置的噪声频谱特性规律，并进行了对比和分析。得出了8kHz分量噪声预测法可适用于正极噪声和双极噪声的结论。另外还对雨中和雪中导线的可听噪声频谱特性进行了分析和研究。. 对特高压直流线路起晕发展过程的可听噪声和光子数进行了研究，初步得出起晕电压的判断方法；对导线上水滴对起晕电压的影响进行了详细分析和研究，得出了导线上悬挂水滴的体积、相对介电常数和形状对起晕电压的影响规律。对特高压线路可听噪声与导线表面起晕场强之间的关系进行了详细研究；提出了一种4－8分裂导线的高压直流输电线路可听噪声计算方法，该方法可方便有效的计算出4－8分裂导线下方各位置处的可听噪声A声级。