【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及特高壓輸變電工程電磁兼容，具體涉及一種抑制特高壓輸電線路電磁散射場(chǎng)的方法。
技術(shù)介紹
1、輸電線路的金屬構(gòu)件在無線電臺(tái)站發(fā)射的電磁波激勵(lì)下，其金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生與原入射場(chǎng)同頻的散射場(chǎng)，該散射場(chǎng)與原入射場(chǎng)疊加可對(duì)無線電臺(tái)站造成電磁干擾。該干擾可能導(dǎo)致無線電信號(hào)嚴(yán)重失真，甚至影響無線電臺(tái)站的正常運(yùn)行，成為電磁兼容領(lǐng)域制約特高壓輸電線路與無線電臺(tái)站建設(shè)的重要因素。因此，針對(duì)輸電線路無源干擾問題，制定有效的輸電線路電磁散射場(chǎng)抑制措施對(duì)于電力系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)具有重要的科學(xué)與工程意義。
2、當(dāng)前，輸電線路的電磁散射場(chǎng)抑制措施可分為被動(dòng)抑制方法和主動(dòng)抑制方法。被動(dòng)抑制方法的核心思想是根據(jù)電磁波自然衰減的規(guī)律，通過制定輸電線路與無線電臺(tái)站之間的防護(hù)距離，以期規(guī)避輸電線路散射場(chǎng)的影響，從而確保無線電臺(tái)站的正常運(yùn)行。然而，這種通過空間避讓的方法存在以下兩方面的問題：受地理環(huán)境，土地資源的影響，在某些防護(hù)間距過大的情況下難以實(shí)施；無法適用于已建成的輸電線路和無線電臺(tái)站。
3、相比于被動(dòng)抑制的方法，主動(dòng)抑制方法主要是通過改變輸電線路檔距、塔高等輸電線路本體結(jié)構(gòu)，從而改變輸電線路的電磁散射的諧振特性，以達(dá)到減小輸電線路散射場(chǎng)的目的。但是，這種通過輸電線路改型，從而改變線路整體干擾諧振頻率的方法僅適用于特定工作頻率的無線電臺(tái)站。也即，針對(duì)某一頻率，通過輸電線路改型，輸電線路的散射場(chǎng)顯著下降了，但是在寬頻帶內(nèi)的其他頻點(diǎn)上有可能還會(huì)出現(xiàn)散射場(chǎng)較大的情況。同樣地，由于輸電線路改型較為困難，上述方法也僅適用與輸電線路
4、因此，尋求一種能剖析輸電線路電磁散射特性與其結(jié)構(gòu)特征關(guān)聯(lián)關(guān)系，且簡單易行的方法，從而從源頭上抑制輸電線路散射場(chǎng)是研究的重點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種抑制特高壓輸電線路電磁散射場(chǎng)的方法，能夠靈活有效的抑制因輸電線路電磁散射對(duì)鄰近無線電設(shè)施造成的無源干擾，為靈活有效地解決輸電線路電磁散射帶來的干擾問題提供依據(jù)。
2、本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案為：
3、一種抑制特高壓輸電線路電磁散射場(chǎng)的方法，包括以下步驟：
4、步驟1：獨(dú)立于外界激勵(lì)源，構(gòu)建反映輸電線路固有電磁散射特性的廣義特征值方程，求解出反映輸電線路的固有電流分布形式的特征電流；
5、步驟2：根據(jù)步驟1求解輸電線路特征電流的加權(quán)正交特性，將外界激勵(lì)下輸電線路的散射場(chǎng)分解為特征電場(chǎng)的加權(quán)疊加，并分析與特征電場(chǎng)相關(guān)的特征參數(shù)對(duì)輸電線路電磁散射特性的影響；
6、步驟3：根據(jù)特征電場(chǎng)的源特性，即特征電流的分布，針對(duì)性地進(jìn)行阻抗加載以改變輸電線路的特征參數(shù)，從而改變輸電線路的電磁散射特性，達(dá)到抑制輸電線路電磁散射場(chǎng)的目的。
7、所述步驟1包括以下步驟：
8、s1.1：對(duì)于任意輸電線路所構(gòu)成的電磁散射系統(tǒng)，其對(duì)應(yīng)的散射場(chǎng)esca的表達(dá)式為：
9、
10、式(1)中，l為聯(lián)系場(chǎng)源的線性算子；j(r′)為在外界電磁波激勵(lì)下，輸電線路金屬表面產(chǎn)生的感應(yīng)電流；g(r,r′)為格林函數(shù)；r′和r分別表示源點(diǎn)和場(chǎng)點(diǎn)所在的位置；為哈密頓算子；sd表示輸電線路金屬結(jié)構(gòu)的表面積分域；ω表示角頻率；μ0為磁導(dǎo)率；ε0為介電常數(shù)。
11、s1.2：根據(jù)式(1)定義阻抗算子z[j(r′)]＝l[j(r′)]tan，其中，“tan”表示切向分量，阻抗算子z僅與輸電線路的本體結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)。令z的實(shí)部和虛部分別為r和x，即：z＝r+jx，則能夠構(gòu)造與輸電線路本體結(jié)構(gòu)相關(guān)的廣義特征值方程：
12、x(jn)＝λnr(jn)????????????(2)；
13、式(2)中，jn為待求的特征函數(shù)，即輸電線路的特征電流，n＝1,2,3,…；根據(jù)阻抗算子z的定義，x(jn)和r(jn)分別表示散射場(chǎng)esca的虛部和實(shí)部的切向分量；λn為特征電流jn對(duì)應(yīng)的特征值；
14、s1.3：求解式(2)，可得到滿足如下正交關(guān)系的特征電流：
15、
16、式(3)中，m＝1,2,3,…；jm表示第m階特征電流，表示第m階特征電流的共軛；
17、z(jn)為散射場(chǎng)esca阻抗形式的切向分量；
18、
19、
20、j為虛數(shù)單位；δmn是kronecker?delta函數(shù)，當(dāng)m＝n時(shí),δmn＝1，當(dāng)m≠n,δmn＝0。
21、所述步驟2中，對(duì)于任意輸電線路所構(gòu)成電磁散射系統(tǒng)，在外界激勵(lì)下，輸電線路金屬表面的感應(yīng)電流可分解為特征電流的加權(quán)疊加：
22、
23、式(4)中，αn為j(r′)以特征電流jn展開的加權(quán)系數(shù)，與外界激勵(lì)相關(guān)，表示特征電流jn對(duì)感應(yīng)電流j(r′)的貢獻(xiàn)；n表示特征電流的總階數(shù)；n表示第n階特征電流。
24、將式(4)代入到式(1)中，能夠?qū)⑤旊娋€路的散射場(chǎng)分解為各特征電場(chǎng)的疊加：
25、
26、式(5)中，en＝-l(jn)，表示第n階特征電流jn產(chǎn)生的特征電場(chǎng)。
27、根據(jù)理想金屬導(dǎo)體表面切向電場(chǎng)為0的邊界條件，有：
28、
29、式(6)中，einc為入射電場(chǎng)，即外界激勵(lì)源；einc(r′)表示入射電場(chǎng)einc在源點(diǎn)r′處產(chǎn)生的電場(chǎng)。
30、利用式(3)特征電流的加權(quán)正交性，當(dāng)m＝n時(shí)，可將αn表示為：
31、
32、其中，表示的特征電流jn與einc(r′)的耦合程度。
33、基于式(7)，為輸電線路定義特征參數(shù)，即：
34、
35、特征顯著性系數(shù)msig_n僅與λn相關(guān)，表示輸電線路在頻段內(nèi)特征電場(chǎng)對(duì)總散射場(chǎng)的潛在貢獻(xiàn)能力；αn越大，對(duì)應(yīng)的特征電場(chǎng)對(duì)輸電線路散射場(chǎng)的貢獻(xiàn)越大。
36、所述步驟3中，通過阻抗加載的方式改變式(1)所述的廣義特征值方程，從而減小頻段內(nèi)msig_n的值，進(jìn)而減小加權(quán)系數(shù)αn，達(dá)到減小特征電場(chǎng)en潛在貢獻(xiàn)的目的，實(shí)現(xiàn)輸電線路的電磁散射場(chǎng)抑制。
37、具體如下：
38、在輸電線路鐵塔或架空地線任意位置處加載阻抗xload，輸電線路的廣義特征值方程將變?yōu)椋?/p>
39、(x+xload)(jn)＝μnr(jn)?(9)；
40、
41、其中：μn為經(jīng)阻抗加載后第n階特征電流對(duì)應(yīng)的特征值；f為外界激勵(lì)源的頻率；lload是加載的電感；cload是加載的電容；x表示未進(jìn)行阻抗加載前的阻抗算子z的虛部；xload表示在頻率f的lload或cload所對(duì)應(yīng)的電抗。
42、式(9)兩邊同時(shí)左乘特征電流jm的共軛可得：
43、
44、根據(jù)式(3)特征電流的加權(quán)正交關(guān)系，當(dāng)且僅當(dāng)m＝n時(shí)，可將式(11)簡化為：
45、
46、由于特征電流jn為輸電線路感應(yīng)電路的固有分布形式，在固定頻率時(shí)，jn可視為常量，由此，式本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種抑制特高壓輸電線路電磁散射場(chǎng)的方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種抑制特高壓輸電線路電磁散射場(chǎng)的方法，其特征在于：所述步驟1包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種抑制特高壓輸電線路電磁散射場(chǎng)的方法，其特征在于：所述步驟2中，對(duì)于任意輸電線路所構(gòu)成電磁散射系統(tǒng)，在外界激勵(lì)下，輸電線路金屬表面的感應(yīng)電流分解為特征電流的加權(quán)疊加：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種抑制特高壓輸電線路電磁散射場(chǎng)的方法，其特征在于：所述步驟3中，通過阻抗加載的方式改變式(1)所述的廣義特征值方程，從而減小頻段內(nèi)Msig_n的值，進(jìn)而減小加權(quán)系數(shù)αn，達(dá)到減小特征電場(chǎng)En潛在貢獻(xiàn)的目的，實(shí)現(xiàn)輸電線路的電磁散射場(chǎng)抑制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種抑制特高壓輸電線路電磁散射場(chǎng)的方法，其特征在于：在輸電線路鐵塔或架空地線任意位置處加載阻抗Xload，輸電線路的廣義特征值方程變?yōu)椋?/p>
【技術(shù)特征摘要】
1.一種抑制特高壓輸電線路電磁散射場(chǎng)的方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種抑制特高壓輸電線路電磁散射場(chǎng)的方法，其特征在于：所述步驟1包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種抑制特高壓輸電線路電磁散射場(chǎng)的方法，其特征在于：所述步驟2中，對(duì)于任意輸電線路所構(gòu)成電磁散射系統(tǒng)，在外界激勵(lì)下，輸電線路金屬表面的感應(yīng)電流分解為特征電流的加權(quán)疊加：
4.根據(jù)權(quán)利要求3...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王豐，唐波，張建功，張龍斌，朱振東，尚智宇，吳遂宜，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：三峽大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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