CN106443276A - 一种交流高压多回输电线路无线电干扰计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线电干扰计算方法，用于对交流高压多回输电线路无线电干扰进行计算，包括：将超高压和特高压多回输电线路分为第一线路组和第二线路组；分别利用CISPR经验公式法和CISPR激发函数法计算第一线路组的无线电干扰值；利用气象修正因子将激发函数法计算的无线电干扰值转换为好天气下的值，将该值与经验公式计算结果进行比较得到激发函数修正因子；采用CISPR激发函数法建立无线电干扰计算模型，并分别计算第一线路组和第二线路组在大雨条件下的激发函数，并利用激发函数修正因子对第一线路组在大雨条件下的激发函数进行修正；以及利用上述数据计算大雨条件下总的无线电干扰值，并利用气象修正因子进行修正得到好天气下线路总的无线电干扰值。

Description

一种交流高压多回输电线路无线电干扰计算方法及系统

技术领域

本发明涉及高压输变电工程电磁兼容领域，并且更具体地，涉及一种交流超高压和特高压多回输电线路无线电干扰计算方法及系统。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，对电力的需求越来越大，而土地资源日趋紧张，输电走廊的选取日益困难。2009年以来，我国交流1000kV特高压单回输电线路和同塔双回输电线路先后建成投运，我国电网已进入特高压电网建设与发展的新时代。如何在发展特高压输电技术的同时，进一步节约输电走廊，成为当今输电技术领域的一个重要研究课题。

220kV、500kV、750kV等超高压输电线路在我国已经广泛建设和运行，特别是同塔多回输电线路的广泛应用，大大节约了输电走廊，产生了良好的经济和社会效益，今后随着特高压线路的广泛建设，在华东地区等经济发达、输电走廊选取困难地区可能会出现许多特高压与超高压输电线路同塔架设或平行交叉的情况。而目前随着社会经济发展和人们的环保意识不断增强，超/特高压输电线路电磁环境影响受到社会各界广泛关注，作为电磁环境的一项重要指标无线电干扰已成为超/特高压输电线路导线选型和排列方式确定的重要因素。

发明内容

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种无线电干扰计算方法，用于对交流超高压和特高压多回输电线路无线电干扰进行计算，所述方法包括：

将超高压和特高压多回输电线路分为第一线路组和第二线路组；

分别利用CISPR经验公式法和CISPR激发函数法计算第一线路组的无线电干扰值，其中，利用CISPR经验公式法计算的无线电干扰值为第一无线电干扰值，利用CISPR激发函数法计算的无线电干扰值为第二无线电干扰值；

利用气象修正因子将第二无线电干扰值转换为好天气下的第二无线电干扰值，并与第一无线电干扰值进行比较得到激发函数修正因子；

采用CISPR激发函数法建立无线电干扰计算模型并分别计算第一线路组和第二线路组在大雨条件下的激发函数，并利用激发函数修正因子对第一线路组在大雨条件下的激发函数进行修正；

利用上述修正的第一线路组在大雨条件下的激发函数和第二线路组在大雨条件下的激发函数计算大雨条件下总的无线电干扰值，并利用气象修正因子进行修正得到好天气下线路总的无线电干扰值。

优选地，其中按照分裂导线数对输电线路进行分组，所述第一线路组的分裂导线数不大于4，所述第二线路在的分裂导线数大于4。

优选地，其中所述气象修正因子的阈值为20.5dB。

根据本发明的另一个方面，提供了一种无线电干扰计算系统，用于对交流高压多回输电线路无线电干扰进行计算，所述系统包括：

线路分组单元，将超高压和特高压多回输电线路分为第一线路组和第二线路组；

第一无线电干扰值计算单元，分别利用CISPR经验公式法和CISPR激发函数法计算第一线路组的无线电干扰值，其中，利用CISPR经验公式法计算的无线电干扰值为第一无线电干扰值，利用CISPR激发函数法计算的无线电干扰值为第二无线电干扰值；

激发函数修正因子计算单元，利用气象修正因子将第二无线电干扰值转换为好天气下的第二无线电干扰值，并与第一无线电干扰值进行比较得到激发函数修正因子；

无线电干扰计算模型建立单元，采用CISPR激发函数法建立无线电干扰计算模型并分别计算第一线路组和第二线路组在大雨条件下的激发函数，并利用激发函数修正因子对第一线路组在大雨条件下的激发函数进行修正；

好天气下无线电干扰值计算单元，利用上述修正的第一线路组在大雨条件下的激发函数和第二线路组在大雨条件下的激发函数计算大雨条件下总的无线电干扰值，并利用气象修正因子进行修正得到好天气下线路总的无线电干扰值。

优选地，其中在线路分组单元按照分裂导线数对输电线路进行分组，所述第一线路组的分裂导线数不大于4，并且所述第二线路在的分裂导线数大于4。

优选地，其中所述气象修正因子的阈值为20.5dB。

本方面的有益效果在于：

本发明提出了一种改进型的激发函数法，对大于4分裂的线路部分激发函数保持不变，而对于不大于4分裂的线路部分采用激发函数法与经验公式之间的差值对激发函数进行修正，再一起进行计算汇总获得总的无线电干扰水平，计算结果完全考虑到超/特高压线路之间的电磁耦合。克服了单纯直接采用激发函数法或经验公式法计算或分别计算后再叠加的不足，可更为准确的获取了交流超高压和特高压同塔多回线路或平行架设的输电线路无线电干扰水平。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明实施方式的计算方法100的流程图；

图2为根据本发明实施方式的导线到测点距离的示意图；

图3为根据本发明实施方式的激发函数法计算过程中磁场与电流关系的示意图；

图4为根据本发明实施方式的一种获取经验公式和激发函数法差值的示例图；以及

图5为根据本发明实施方式的计算系统500的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

目前对于输电线路的无线电干扰计算500kV以下的4分裂导线多采用国际无线电干扰特别委员会CISPR(International Special Committee on Radio Interference，CISPR)经验公式，计算的直接结果为好天气下的值，而对750kV、1000kV等4分裂以上导线多采用CISPR激发函数法，计算的直接结果为大雨条件下的值。没有可应用于4分裂上下导线混合架设的超/特高压同塔多回输电线路无线电干扰的计算方法。如采用经验公式和激发函数法分别对超/特高压输电线路无线电干扰分别计算后再进行叠加，未考虑到超/特高压线路之间较强的电磁耦合，难以代表输电线路实际的无线电干扰水平。因此，需要提出一种可以反映相互间电磁耦合的超/特高压输电线路无线电干扰计算方法以解决这一难题。

图1为根据本发明实施方式的计算方法100的流程图。如图1所示，所述计算方法100从步骤101处开始，在步骤101将超高压和特高压多回输电线路分为第一线路组和第二线路组。优选地，其中按照分裂导线数对输电线路进行分组，所述第一线路组的分裂导线数不大于4，所述第二线路在的分裂导线数大于4。分裂导线数不大于4的线路通常为超高压线路，分裂导线数大于4的通常为750kV或特高压线路。

优选地，在步骤102用CISPR经验公式法计算的无线电干扰值为第一无线电干扰值，利用CISPR激发函数法计算的无线电干扰值为第二无线电干扰值。优选地，其中所述利用CISPR经验公式法计算每一相的无线电干扰值的公式为：

其中，E_i为距离第i相导线直接距离D_i处的无线电干扰值，单位为dB/(μV/m)；g_maxi为第i相导线最大表面电位梯度，单位为kV/cm；D_i为第i相导线到参考点处的直接距离，单位为m；r_i为第i相导线子导线半径，单位为cm。

其中，所述第i相导线到参考点处的直接距离D_i的计算公式为：

其中，x_i为参考点到第i相导线的投影距离，单位为m。

其中，如果某一相的场强值比其余两相至少大3dB，则三相线路的无线电干扰值为最大的一相的场强值；否则，三相线路的无线电干扰值为：

其中，E_a和E_b分别为三相中两相较大的场强值，单位为dB/(μV/m)。对于同杆架设的多回路线路，相导线产生的无线电干扰场强按照上述公式计算，然后将各相导线产生的场强几何相加，得到叠加后的三相的无线电干扰值E_a，E_b和E_c。此时的计算结果为好天气下的无线电干扰值，频率为0.5MHz的无线电干扰场强的平均值。其中，好天气代表了导线干燥时的情况，即指无雨、无雪、无雾的天气。

激发函数法基于试验线路或电晕笼测量而得的大雨条件下的激发函数，通过一定的模量变换，得出各相导线的电晕电流，再获得这些电流产生的场，即无线电干扰。计算步骤包括：激发函数的计算及气象影响的修正；根据模传播原理计算干扰场强的分布。

其中，所述激发函数的计算公式为：

Γ_大雨＝70-(585/g_max)+35lg(d)-10lg(n),

其中，Г为激发函数；g_max为子导线最大表面电位梯度有效值，单位为kV/cm；d为子导线的直径，单位为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，其中电晕脉冲电流i₀的计算公式为：

其中，C为导线电容矩阵；Γ为激发函数。

图2为根据本发明实施方式的导线到测点距离的示意图。如图2所示，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：

其中，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。

图3为根据本发明实施方式的激发函数法计算过程中磁场与电流关系的示意图。如图3所示，载流导线在对地投影距离y处产生的无线电干扰值为：

其中，p为磁场穿透深度。

第1相导线电晕时，[Γ]＝[Γ,0,0]^T。通过模变换，电晕电流转换成模电流：

[i0m]＝[N]^-1[i0]，

其中，[N]为模转换矩阵，[N]^-1[N]＝1，m＝1,2,3；根据计算，三相导线排列方式不同，[N]的元素有一定差别。

电流注入导线后，由入点向两边传播，向参考点传播的电流为：

其中，L_m＝α_m+jβ_m为模电流的传播常数(α_m和β_m为传播常数的实部和虚部)，由[B]＝[Y][Z]的特征值得到，即通过[N]^-1[B][N]把[B]对角化后而得，[Y]和[Z]分别为线路的并联导纳矩阵和串联阻抗矩阵，把计算的模传播电流反变换成相电流：

[i(x)]＝[N][im(x)]，

将相电流代入上诉无线电干扰值计算公式，即可求出每一相产生的无线电干扰场强E₁(x,y)：

其中，h₁为天线高度；Z_j为第j相导线对地高度；p为磁场穿透深度，m；ρ为土壤电阻率，单位为Ω·m；i_j为第j相导线中电流；y_j为第j相导线对地投影到测点的距离。

其中，三相线路或同塔多回线路叠加方法与不大于4分裂的输电线路无线电干扰利用CISPR经验公式的计算方法相同。

此时，计算结果为大雨条件下的频率为0.5MHz无线电干扰数值。其中，所述大雨条件为：CISPR认为降雨量超过0.6mm/h就可作为大雨，大雨时的无线电干扰平均水平是最稳定且能再现的。

优选地，在步骤103利用气象修正因子将第二无线电干扰值转换为好天气下的第二无线电干扰值，并与第一无线电干扰值进行比较得到激发函数修正因子。优选地，其中所述气象修正因子的阈值为20.5dB。

CISPR指出：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，而我国研究表明，好天气下的50％无线电干扰值可由双80％值减去6-10dB(μV/m)得到。即对大雨条件到好天气下无线电干扰的气象修正因子，实际上为16～25，这个范围太大。根据我们对特高压输电线路无线电干扰的长期测试结果，采用激发函数法计算特高压线路无线电干扰大雨到好天气下的气象修正因子取20.5dB较为合理，因此，这里采用激发函数法计算不大于4分裂的输电线路无线电干扰时，将大雨到好天气下差值取20.5dB，从而得到好天气下的无线电干扰。并与经验公式计算结果进行比较。从而得到二者在评价点处的差值，即激发函数修正因子。图4为根据本发明实施方式的一种获取经验公式和激发函数法差值的示例图。如图4所示，此时的激发函数修正因子的阈值为：45.55-34.53＝12.02。

这里需要说明的是，若超/特高压多塔多回线路因为相序布置导致线路中央两侧不完全对称，左右评价点处无线电干扰不相等，则取左右两侧差值的平均值作为后续计算的激发函数修正因子。

优选地，在步骤104采用CISPR激发函数法建立无线电干扰计算模型并分别计算第一线路组和第二线路组在大雨条件下的激发函数，并利用激发函数修正因子对第一线路组在大雨条件下的激发函数进行修正。其中，分裂数不大于4的线路部分采用激发函数进行计算时，应再减去刚才得到的激发函数修正因子。

优选地，在步骤105利用上述修正的第一线路组在大雨条件下的激发函数和第二线路组在大雨条件下的激发函数计算大雨条件下总的无线电干扰值，并利用气象修正因子进行修正得到好天气下总的无线电干扰值。

本发明对于超/特高压无线电干扰的计算实际上采用的是一种改进型的激发函数法，即对大于4分裂的线路部分激发函数保持不变，而对于不大于4分裂的线路部分采用激发函数法与经验公式之间的差值对激发函数进行修正，再一起进行计算汇总。计算结果完全考虑到线路之间的相互影响。对于实际的不大于4分裂的输电线路，直接采用激发函数法计算结果一般大于经验公式计算结果，即本方法对于不大于4分裂的输电线路部分激发函数是采用减一个常数进行了修正。通常线路评价点处的无线电干扰水平主要由大于4分裂的特高压线路决定，因此，实际使用本方法时，该常数可以对每种线路情况都作计算得到，也可以采用典型线路布置得到了一个较为通用的常数。

图5为根据本发明实施方式的计算系统500的结构示意图。如图5所示，所述系统500包括：线路分组单元501、第一无线电干扰值计算单元502、激发函数修正因子计算单元503、无线电干扰计算模型建立单元504和好天气下无线电干扰值计算单元505。优选地，在线路分组单元，将超高压和特高压多回输电线路分为第一线路组和第二线路组。

优选地，在第一无线电干扰值计算单元502分别利用CISPR经验公式法和CISPR激发函数法计算第一线路组的无线电干扰值，其中，利用CISPR经验公式法计算的无线电干扰值为第一无线电干扰值，利用CISPR激发函数法计算的无线电干扰值为第二无线电干扰值。

优选地，在激发函数修正因子计算单元503利用气象修正因子将第二无线电干扰值转换为好天气下的第二无线电干扰值，并与第一无线电干扰值进行比较得到激发函数修正因子。

优选地，在无线电干扰计算模型建立单元504采用CISPR激发函数法建立无线电干扰计算模型并分别计算第一线路组和第二线路组在大雨条件下的激发函数，并利用激发函数修正因子对第一线路组在大雨条件下的激发函数进行修正。

优选地，在好天气下无线电干扰值计算单元505利用上述修正的第一线路组在大雨条件下的激发函数和第二线路组在大雨条件下的激发函数计算大雨条件下总的无线电干扰值，并利用气象修正因子进行修正得到好天气下总的无线电干扰值。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (6)

1.一种无线电干扰计算方法，用于对交流超高压和特高压多回输电线路无线电干扰进行计算，所述方法包括：

步骤1，将超高压和特高压多回输电线路分为第一线路组和第二线路组；

步骤2，分别利用国际无线电干扰特别委员会CISPR经验公式法和CISPR激发函数法计算第一线路组的无线电干扰值，其中，利用CISPR经验公式法计算的无线电干扰值为第一无线电干扰值，利用CISPR激发函数法计算的无线电干扰值为第二无线电干扰值；

步骤3，利用气象修正因子将第二无线电干扰值转换为好天气下的第二无线电干扰值，将所述好天气下的第二无线电干扰值与第一无线电干扰值进行比较得到激发函数修正因子；

步骤4，采用CISPR激发函数法建立无线电干扰计算模型并分别计算第一线路组和第二线路组在大雨条件下的激发函数，并利用激发函数修正因子对第一线路组在大雨条件下的激发函数进行修正；

步骤5，利用上述修正的第一线路组在大雨条件下的激发函数和第二线路组在大雨条件下的激发函数计算大雨条件下总的无线电干扰值，并利用气象修正因子进行修正得到好天气下线路总的无线电干扰值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中按照分裂导线数对输电线路进行分组，所述第一线路组的分裂导线数不大于4，所述第二线路在的分裂导线数大于4。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述气象修正因子的阈值为20.5dB。

4.一种无线电干扰计算系统，用于对交流高压多回输电线路无线电干扰进行计算，所述系统包括：

线路分组单元，将超高压和特高压多回输电线路分为第一线路组和第二线路组；

第一无线电干扰值计算单元，分别利用CISPR经验公式法和CISPR激发函数法计算第一线路组的无线电干扰值，其中，利用CISPR经验公式法计算的无线电干扰值为第一无线电干扰值，利用CISPR激发函数法计算的无线电干扰值为第二无线电干扰值；

激发函数修正因子计算单元，利用气象修正因子将第二无线电干扰值转换为好天气下的第二无线电干扰值，将所述好天气下的第二无线电干扰值与第一无线电干扰值进行比较得到激发函数修正因子；

无线电干扰计算模型建立单元，采用CISPR激发函数法建立无线电干扰计算模型并分别计算第一线路组和第二线路组在大雨条件下的激发函数，并利用激发函数修正因子对第一线路组在大雨条件下的激发函数进行修正；

好天气下无线电干扰值计算单元，利用上述修正的第一线路组在大雨条件下的激发函数，和第二线路组在大雨条件下的激发函数，计算大雨条件下总的无线电干扰值，并利用气象修正因子进行修正得到好天气下线路总的无线电干扰值。

5.根据权利要求4所述的系统，其中在线路分组单元按照分裂导线数对输电线路进行分组，所述第一线路组的分裂导线数不大于4，并且所述第二线路在的分裂导线数大于4。

6.根据权利要求4所述的系统，其中所述气象修正因子的阈值为20.5dB。