CN105403775A - 一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，该方法是确定大雨到好天气的差值；包括以下步骤：获取无线电干扰数据和气象数据；获取好天气下的无线电干扰统计值；确定大雨条件下的无线电干扰计算值；确定大雨到好天气的差值。本发明通过获取了一个确定的大雨到好天气的差值，将该值代入后可通过CISPR激发函数法直接计算特高压单回路好天气下的无线电干扰，从而实现对无线电干扰水平的有效评估，可使特高压输电线路在无线电干扰满足环保要求的前提下具备较好的经济性。

Description

一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法

技术领域：

本发明涉及一种确定输电线路无线电干扰的差值方法，更具体涉及一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法。

背景技术：

为满足经济不断发展的要求，建设特高压电网已成为我国建设坚强电网的战略规划之一。在此过程中，特高压输电线路上电晕放电造成的无线电干扰已成为线路设计和运行的一个重要问题。

对于交流输电线路无线电干扰的计算，现在广泛采用的主要有经验公式和激发函数2种方法，而对于CISPR激发函数法计算特高压交流输电线路的无线电干扰，得到的直接结果为大雨条件下的值，同时该方法给出的大雨到好天气的差值范围很广，为16-25(80％时间、具有80％置信度(双80％)的无线电干扰场强值可由大雨条件下的值减去10～15dB(μV/m)得到，好天气下的无线电干扰平均值可由双80％值的减去6～10dB(μV/m)得到)，而我国对特高压交流输电线路无线电干扰的环保限值为好天气值(即晴天0.5MHz无线电干扰限值55dB(μV/m))，同时交流超、特高压输电线路测试已表明好天气下的无线电变化范围较大，而各国对大雨到好天气的差值选取差别很大，有取接近下限16、17，也有取接近上限25的，因此需要开展长期测试进行统计分析获取一个确定的大雨到好天气的差值并提出一种特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值确定方法，以便对好天气下的无线电干扰水平进行有效评估，使特高压工程在保障无线电干扰满足环保要求的前提下具备较好的经济性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值确定方法，该方法用于计算好天气下评价点处的无线电干扰，同时也可以参照计算得到其他位置好天气下的无线电干扰。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，该方法是确定大雨到好天气的差值；包括以下步骤：

(1)获取无线电干扰数据和气象数据；

(2)获取好天气下的无线电干扰统计值；

(3)确定大雨条件下的无线电干扰计算值；

(4)确定大雨到好天气的差值。

本发明提供的一种一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，所述步骤(1)中的数据通过建立在某一区域的特高压单回输电线路电磁环境下的长期观测站获得。

本发明提供的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，所述长期观测站测试所述数据的时间不少于一年。

本发明提供的另一优选的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，所述长期观测站通过其设有的测试系统获取所述数据；所述测试系统包括数据采集系统、分别与所述数据采集系统连接的网络分析仪、无线电天线、摄像头、气象站连接和远程控制系统；所述网络分析仪与噪声探头连接；所述无线电天线通过接收机与所述数据采集系统连接；所述数据采集系统通过Internet网络与所述远程控制系统连接。

本发明提供的再一优选的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，所述噪声探头包括至少三个；所述长期观测站通过接收机和无线电天线对输电线路边相导线投影外20m处进行0.5MHz的无线电干扰测试，所述接收机和无线电天线每分钟获取一个数据，每隔4小时测试一次9k-30MHz的频谱分布；所述气象站测试的环境气象参数包括温度、湿度、雨量和风速风向。

本发明提供的又一优选的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，所述步骤(2)通过筛选所述数据并统计分析获取好天气下的无线电干扰统计值。

本发明提供的又一优选的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，所述步骤(3)采用CISPR激发函数法建立无线电干扰计算模型，计算所述观测站所在位置的无线电干扰，得到大雨条件下的无线电干扰计算值。

本发明提供的又一优选的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，所述大雨条件下的无线电干扰计算值通过下式确定：

载流导线在对地投影距离y处产生的电场确定：

$E=60I[\frac{h}{h^2+y^2}+\frac{h+2p}{(h+2p)+y^2}]$

式中：E为电场，p为磁场穿透深度；I为相电流；h为载流导体的高度，即导线的实际高度，或最低高度；y为测点到导线对地投影的水平距离；即确定每一相产生的无线电干扰；

三相线路的无线电干扰场强按下述步骤计算：

如果某一相的场强比其余两相至少大3dB，那么后者可以忽略，三相线路的无线电干扰场强等于最大的一相的场强；否则通过下式确定：

$E=\frac{E_a+E_b}{2}+1.5$

式中：E_a、E_b为三相中两相较大的场强值，单位为分贝；

所述相电流通过导线中产生干扰场强的来源的电晕脉冲电流i₀确定，所述电晕脉冲电流i₀通过激发函数确定：

[i₀]＝[C][Γ_大雨]/2πε₀

式中：C为导线电容矩阵；Γ_大雨为大雨条件下的激发函数；

Γ_大雨＝70-(585/g_max)+35lg(d)-10lg(n)

式中：Γ_大雨为大雨条件下的激发函数，g_max为子导线最大表面电位梯度有效值，单位为千伏/厘米；d为子导线直径，单位为厘米；n为分裂导线数。本发明提供的又一优选的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，所述步骤(4)的差值通过大雨条件下的无线电干扰计算值与好天气下的无线电干扰统计值进行比较确定。

本发明提供的又一优选的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，所述数据根据天气情况筛选出好天气下的无线电干扰有效数据；无线电干扰无效数据的剔除通过现场所述接收机发出的声音和测试结果的图形文件来判别；当有电台干扰时，所述无线电干扰无效数据的值比无线电干扰有效数据的正常值大；当无线电天线掉电时，无线电干扰数据会迅速减小到接近本底值。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明用于计算好天气下评价点处的无线电干扰，同时也可以参照计算得到其他位置好天气下的无线电干扰；

2、本发明通过一年的实测得到了无线电干扰计算确定的差值，使用的数据样本量大，结果有效性很高；

3、本发明适用于今后特高压单回路无线电干扰的计算评估；

4、本发明可应用于1000kV特高压领域单回交流输电线路电磁环境评估和特高压工程设计与建设；

5、本发明使特高压工程在保障无线电干扰满足环保要求的前提下具备较好的经济性。

附图说明

图1为本发明的长期观测站测试系统示意图；

图2为本发明的中间有电台干扰的无线电干扰测试结果图；

图3为本发明的钟祥观测站好天气下的无线电干扰测试结果图；

图4为本发明的好天气下无线电干扰计算值与实测值的比较图；

图5为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1-5所示，本例的的实施例是我国已建成投运的特高压交流单回路为特高压交流试验示范工程输电线路，该线路主要采用8×LGJ-500/35导线，分裂间距400mm。线路全长640km，途径山西、河南、湖北三省。

首先，在特高压输电线路上的湖北钟祥和湖北枣阳选取了两处典型区域，建立了两处长期观测站。通过所述长期观测站中获得数据无线电干扰数据和气象数据。

所述长期观测站通过其设有的测试系统获取所述数据，如图2所示；所述测试系统包括数据采集系统、分别与所述数据采集系统连接的网络分析仪、无线电天线、摄像头、气象站连接和远程控制系统；所述网络分析仪与噪声探头连接；所述无线电天线通过接收机与所述数据采集系统连接；所述数据采集系统通过Internet网络与所述远程控制系统连接。所述噪声探头包括至少三个；采用EMI接收机和有源环状天线对输电线路边相导线投影外20m处的无线电干扰进行测试，主要测试0.5MHz的无线电干扰，接收机和无线电天线每分钟获取一个数据，同时每隔4小时测试一次9k-30MHz的频谱分布，采用HOBO气象站测试环境气象参数，包括温度、湿度、雨量、风速风向等。对输电线路边相导线投影外20m处(20m处为环境评价点)的无线电干扰开展了历时一年的长期测试。

通过历时一年的长期测试，获取了几十万组数据。在测试结果中不仅包括不同天气的无线电干扰有效数据，而且还有不少无效数据。因此首先根据天气情况筛选出好天气下的数据，同时由于测试点附近偶尔会出现其他干扰，如电台或者因天线掉电导致的故障无效数据，需要对数据进行甄别从而获取有效数据。电台无效数据的剔除可通过现场听无线电干扰接收机发出的声音和从测试结果的图形文件来判别，有电台干扰时，无线电干扰无效数据将的值较正常值大些，在测试曲线上表现为一条粗实线，展开后可见数据有规律的上下波动，有电台干扰的数据如图2所示。天线掉电时测试结果的图上无线电干扰数据会迅速减小到接近本底值(20dB以下)。

通过筛选得到钟祥和枣阳观测站获取的一年中0.5MHz无线电干扰好天气有效数据分别为18万组和11万组，数据量非常大。采用统计软件SPSS对有效数据进行了统计分析，钟祥观测站的统计结果如图3所示。

测试期间同时测试了观测站所在位置线路的相间距离、弧垂和土壤电阻率等，根据线路实测参数，采用CISPR激发函数法建立无线电干扰计算模型，可以计算得到观测站所在位置0.5MHz大雨条件下的无线电干扰计算值。所述大雨条件下的无线电干扰计算值通过下式确定：

Γ_大雨＝70-(585/g_max)+35lg(d)-10lg(n)

式中：Γ_大雨为大雨条件下的激发函数，g_max为子导线最大表面电位梯度有效值，kV/cm；d为子导线直径，cm；n为分裂导线数。

由激发函数可求出导线中的电晕脉冲电流i₀，而这种电流是产生干扰场强的来源。

[i₀]＝[C][Γ]/2πε₀

式中：C为导线电容矩阵；Γ为激发函数。

载流导体周围存在磁场H，高频电场和磁场存在一定的关系，磁场强度(无线电干扰)与电流的关系为：

$H=\frac{I}{2\mathrm{\π}\sqrt{h^2+y^2}}$

式中：h为载流导体的高度(即导线的实际高度，或最低高度)；Y为测点到导线对地投影的水平距离。

所以载流导线在对地投影距离y处产生的电场为：

$E=60I[\frac{h}{h^2+y^2}+\frac{h+2p}{(h+2p)+y^2}]$

式中：p为磁场穿透深度。

将相电流代入前式，即可求出每一相产生的无线电干扰。

三相线路的无线电干扰场强按下列方式计算：如果某一相的场强比其余两相至少大3dB，那么后者可以忽略，三相线路的无线电干扰场强可认为等于最大的一相的场强；否则有下式：

式中：E_a、E_b为三相中两相较大的场强值，dB(μV/m)。

将两处输电线路边相导线外20m处实测的统计结果与无线电干扰大雨计算值减去20.5的得到的结果进行了比较，结果如图4所示，可见取中间值20.5得到的边相投影外20m处好天气无线电干扰与实测值符合的很好，因此在采用CISPR激发函数法计算我国特高压交流单回输电线路好天气无线电干扰时，差值可取20.5。

该差值主要用于计算好天气下评价点处的无线电干扰，同时也可以参照计算得到其他位置好天气下的无线电干扰。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，该方法是确定大雨到好天气的差值；其特征在于：包括以下步骤：

(1)获取无线电干扰数据和气象数据；

(2)获取好天气下的无线电干扰统计值；

(3)确定大雨条件下的无线电干扰计算值；

(4)确定大雨到好天气的差值。

2.如权利要求1所述的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，其特征在于：所述步骤(1)中的数据通过建立在某一区域的特高压单回输电线路电磁环境下的长期观测站获得。

3.如权利要求2所述的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，其特征在于：所述长期观测站测试所述数据的时间不少于一年。

4.如权利要求3所述的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，其特征在于：所述长期观测站通过其设有的测试系统获取所述数据；所述测试系统包括数据采集系统、分别与所述数据采集系统连接的网络分析仪、无线电天线、摄像头、气象站连接和远程控制系统；所述网络分析仪与噪声探头连接；所述无线电天线通过接收机与所述数据采集系统连接；所述数据采集系统通过Internet网络与所述远程控制系统连接。

5.如权利要求4所述的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，其特征在于：所述噪声探头包括至少三个；所述长期观测站通过接收机和无线电天线对输电线路边相导线投影外20m处进行0.5MHz的无线电干扰测试，所述接收机和无线电天线每分钟获取一个数据，每隔4小时测试一次9k-30MHz的频谱分布；所述气象站测试的环境气象参数包括温度、湿度、雨量和风速风向。

6.如权利要求1所述的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，其特征在于：所述步骤(2)通过筛选所述数据并统计分析获取好天气下的无线电干扰统计值。

7.如权利要求1所述的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，其特征在于：所述步骤(3)采用CISPR激发函数法建立无线电干扰计算模型，计算所述观测站所在位置的无线电干扰，得到大雨条件下的无线电干扰计算值。

8.如权利要求7所述的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，其特征在于：所述大雨条件下的无线电干扰计算值通过下列算法确定:

载流导线在对地投影距离y处产生的电场确定：

$E=60I[\frac{h}{h^2+y^2}+\frac{h+2p}{(h+2p)+y^2}]$

式中：E为电场，p为磁场穿透深度；I为相电流；h为载流导体的高度，即导线的实际高度，或最低高度；y为测点到导线对地投影的水平距离；即确定每一相产生的无线电干扰；

三相线路的无线电干扰场强按下述步骤计算：

如果某一相的场强比其余两相至少大3dB，那么后者可以忽略，三相线路的无线电干扰场强等于最大的一相的场强；否则通过下式确定：

$E=\frac{E_a+E_b}{2}+1.5$

式中：E_a、E_b为三相中两相较大的场强值，单位为分贝；

所述相电流通过导线中产生干扰场强的来源的电晕脉冲电流i₀确定，所述电晕脉冲电流i₀通过激发函数确定：

[i₀]＝[C][Γ_大雨]/2πε₀

式中：C为导线电容矩阵；Γ_大雨为大雨条件下的激发函数；

Γ_大雨＝70-(585/g_max)+35lg(d)-10lg(n)

式中：Γ_大雨为大雨条件下的激发函数，g_max为子导线最大表面电位梯度有效值，单位为千伏/厘米；d为子导线直径，单位为厘米；n为分裂导线数。

9.如权利要求1所述的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，其特征在于：所述步骤(4)的差值通过大雨条件下的无线电干扰计算值与好天气下的无线电干扰统计值进行比较确定。

10.如权利要求6所述的一种确定特高压交流单回输电线路无线电干扰的差值方法，其特征在于：所述数据根据天气情况筛选出好天气下的无线电干扰有效数据；无线电干扰无效数据的剔除通过现场所述接收机发出的声音和测试结果的图形文件来判别；当有电台干扰时，所述无线电干扰无效数据的值比无线电干扰有效数据的正常值大；当无线电天线掉电时，无线电干扰数据会迅速减小到接近本底值。