一種高壓架空輸電線路電磁散射的阻抗加載點(diǎn)選取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高壓輸變電工程電磁兼容領(lǐng)域，具體涉及一種高壓架空輸電線路電磁 散射的阻抗加載點(diǎn)選取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓架空輸電線路對(duì)無線電臺(tái)站的電磁散射主要來自高壓架空導(dǎo)線和鐵塔受無 線電信號(hào)的電磁場(chǎng)激勵(lì)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，此感應(yīng)電流通過金屬構(gòu)架向空間輻射電磁波，輻 射電磁波與源信號(hào)產(chǎn)生的同頻干擾會(huì)改變?cè)瓱o線電信號(hào)的幅值和相位。
[0003] 減小高壓輸電線路電磁散射的方法一般保持一定的防護(hù)間距，延長高壓輸電線路 與需要保護(hù)的無線臺(tái)站之間的距離，利用電磁波的自然衰減來規(guī)避高壓輸電線路電磁散射 對(duì)無線臺(tái)站的影響。這種防護(hù)間距具有較大的安全裕度，但在土地資源稀缺的地區(qū)很難滿 足對(duì)防護(hù)間距的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高壓架空輸電線路電磁散射的阻抗加載點(diǎn) 選取方法，具有較高準(zhǔn)確性，可應(yīng)用于抑制高壓輸電線路對(duì)特定頻率電磁波電磁散射時(shí)的 最優(yōu)負(fù)載加載點(diǎn)的選取，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)、高效的抑制高壓輸電線路對(duì)不同類型無線臺(tái)站電 磁散射的效果。
[0005] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種高壓架空輸電線路電磁散射的阻抗加載點(diǎn)選取方法，其改進(jìn)之處在于，包 括：
[0007] (1)建立輸電線路上金屬導(dǎo)體入射場(chǎng)激勵(lì)產(chǎn)生的感應(yīng)電流電場(chǎng)積分方程；
[0008] (2)按矩量法將所述電場(chǎng)積分方程轉(zhuǎn)換為金屬導(dǎo)體的矩陣方程組；
[0009] (3)按頻域多導(dǎo)體傳輸線法建立架空線路的矩陣方程組；
[0010] (4)建立所述金屬導(dǎo)體的矩陣方程組與所述架空線路的矩陣方程組的混合方程 組；
[0011] (5)用所述混合方程組確定高壓架空輸電線路電磁散射的阻抗加載點(diǎn)。
[0012] 優(yōu)選的，所述步驟（1)包括：
[0013] 以輸電線路方向?yàn)閄軸，以平行水平面且垂直X軸方向?yàn)閥軸，以垂直X軸和y軸 方向?yàn)閦軸建立坐標(biāo)系，r'為所述輸電線路上任意一點(diǎn)，r為空間中任意一點(diǎn)，對(duì)分布于所 述輸電線路上金屬導(dǎo)體的面電流Js(r')沿導(dǎo)體表面dS'積分，所述輸電線路金屬導(dǎo)體的 面單元電場(chǎng)積分用下式表示：
[0014]
[0015] 式（1)中，Es(r)為的r點(diǎn)的散射電場(chǎng)強(qiáng)度，ω為角頻率，μ為所述輸電線路所處 空間的磁導(dǎo)率，ε為所述輸電線路所處空間的介電常數(shù)，V為哈密頓算子，g(r，r')為格林 函數(shù)，公式為：
[0016]
(2)
[0017] 式⑵中，々=，冗為波數(shù)；
[0018] 對(duì)分布于所述輸電線路上金屬導(dǎo)體入射場(chǎng)激勵(lì)產(chǎn)生的感應(yīng)電流I0-)沿導(dǎo)體軸 線Γ積分，所述輸電線路上金屬導(dǎo)體的線單元電場(chǎng)積分用下式表示：
[0019]
(3)
[0020] 式（3)中，r'0-)為r'沿導(dǎo)體軸線Γ方向的投影，1為沿導(dǎo)體軸線Γ方向 的單位矢量；
[0021] 按下式（4)確定所述金屬導(dǎo)體表面切向電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度切向連續(xù)的邊界條件：
[0022] t· (Es (r) +E； (r)) = 0 (4)
[0023] 式⑷中，t為單位切向矢量，Es(r)為的r點(diǎn)的散射電場(chǎng)強(qiáng)度，Ejr)為r點(diǎn)的入 射場(chǎng)強(qiáng)度；
[0024]將式（1)和式（3)代入式（4)，獲取所述輸電線路上金屬導(dǎo)體入射場(chǎng)激勵(lì)產(chǎn)生的感 應(yīng)電流的電場(chǎng)積分方程，公式為：
[0025]
[0026] 優(yōu)選的，所述步驟（2)包括：
[0027] 將所述電場(chǎng)積分方程中的感應(yīng)電流1(1')展開成一組線性無關(guān)的基函數(shù)t/：， η 基于矩量法將所述電場(chǎng)積分方程轉(zhuǎn)換為矩陣方程組，公式為：
[0028]ΚτXατ=Ετ(6)
[0029] 式（6)中，Κτ為金屬導(dǎo)體內(nèi)部幾何元的關(guān)聯(lián)矩陣，ατ為金屬導(dǎo)體電流分布的待 定系數(shù)，Ετ為金屬導(dǎo)體幾何元表面電場(chǎng)切向分量加權(quán)后的列向量；
[0030] 其中，所述金屬導(dǎo)體內(nèi)部幾何元的關(guān)聯(lián)矩陣Κτ*的元素km為：
[0031] knn=<〇n,A(fn)> (7)
[0032] 式（7)中，〈> 表示內(nèi)積運(yùn)算，為檢驗(yàn)權(quán)函數(shù)，A(fn)為將基函數(shù)代入所述電場(chǎng)積 分方程后積分所獲取的計(jì)算式，meM，Μ為所述檢驗(yàn)權(quán)函數(shù)的總數(shù)，neN，N為所述基函數(shù) 的總數(shù)；
[0033] 所述金屬導(dǎo)體幾何元表面電場(chǎng)切向分量加權(quán)后的列向量Ετ*的元素e"為：
[0034] em= <ωm,-t·E； (r) > (8)
[0035] 式⑶中，Ei(r)為r點(diǎn)的入射場(chǎng)強(qiáng)度，t為單位切向矢量。
[0036] 優(yōu)選的，所述步驟（3)包括：
[0037] 確定η條架空線路的均勻多導(dǎo)體傳輸線的電報(bào)方程，公式為：
[0038]
(9)
[0039] 式（9)中，z為架空線路中電磁波的傳播方向，V(z)為架空線路上任意點(diǎn)的電壓 列向量，I(z)為架空線路上任意點(diǎn)的電流列向量，VF(z)為外界電磁場(chǎng)在架空線路上形成的 等效分布電壓源列向量，IF(z)為外界電磁場(chǎng)在架空線路上形成的等效分布電流源列向量， Z為架空線路的單位長阻抗陣，其中，Z=jc〇L+R，L為架空線路的單位長電感陣，R為架空 線路的單位長電阻陣，Y為架空線路的單位長導(dǎo)納陣，其中，Y=jωC+G，C為架空線路的單 位長電容陣，G為架空線路的單位長電導(dǎo)陣；
[0040] 以架空線路的方向?yàn)閄軸，架空線路上任意點(diǎn)坐標(biāo)為xs，xf為場(chǎng)點(diǎn)坐標(biāo)，采用格林 函數(shù)確定所述架空線路上任意點(diǎn)Xs的電壓列向量及架空線路上任意點(diǎn)Xs的電流列向量，公 式為：
[0041]
(W)
[0042] 式（10)中，x<為坐標(biāo)數(shù)值小于\的部分，x>為坐標(biāo)數(shù)值大于\的部分jJw) 為所述架空線路上任意點(diǎn)Xs的電流列向量的格林函數(shù)，Gv (X，xs)為所述架空線路上任意點(diǎn) Xs的電壓列向量的格林函數(shù)，1為所述架空線路的長度，P:為電流源與場(chǎng)點(diǎn)Xf的距離，P2 為Pi的鏡像與場(chǎng)點(diǎn)Xf的距離，γ=j?/c為傳播系數(shù)，其中，C為光速，601n(20/a) 為架空線路的特性阻抗，其中，a為所述架空線路的半徑，1為所述架空線路的長度，δ的函 數(shù)表達(dá)式為：
[0043]
(11)
[0044]將所述式（10)代入所述式（9)，獲取空間磁場(chǎng)Ε。激勵(lì)下架空線路上任意點(diǎn)的電流 響應(yīng)I(X)和電壓響應(yīng)Vsra(X)，公式為：
[0045]
(1-)
[0046] 式（12)中，Gjx，。）為所述架空線路上首端電流的格林函數(shù)，Gjx，1)為所述架空 線路上末端電流的格林函數(shù)，Gv(x，0)為所述架空線路上首端電壓的格林函數(shù)，Gv(x，l)為 所述架空線路上末端電壓的格林函數(shù)，1為所述架空線路上首端電壓，V2S所述架空線路 上末端電壓，V'SC]為完純導(dǎo)體地面上方的空間電場(chǎng)在導(dǎo)線上任意位置的響應(yīng)；
[0047] 其中，按下式計(jì)算所述架空線路上首端電壓I:
[0048]
(13)
[0049]式（13)中，E。為空間磁場(chǎng)，Φi為波矢量為k的空間電磁波的傳播方向所在平面 與地平面的交線和所述架空線路的夾角，即入射電磁波的入射角，α為空間入射電磁場(chǎng)的 入射平面與其電場(chǎng)分量之間的夾角，k為波矢量，h為所述架空線路的高度；
[0050] 所述架空線路上末端電壓V2的計(jì)算公式為：
[0051]
(14)
[0052] 式（14)中，的為空間電磁場(chǎng)的入射方向與地平面之間的夾角，即空間電磁場(chǎng)的入 射仰角；
[0053] 按下式計(jì)算所述完純導(dǎo)體地面上方的空間電場(chǎng)在導(dǎo)線上任意位置的響應(yīng)… s。：
[0054] (15)；
[0055] 建立所述架空線路的矩陣方程組：<