CN110829622A - 一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统及计算方法 - Google Patents

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CN110829622A CN201911034689.9A CN201911034689A CN110829622A CN 110829622 A CN110829622 A CN 110829622A CN 201911034689 A CN201911034689 A CN 201911034689A CN 110829622 A CN110829622 A CN 110829622A
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Abstract

本发明属于高压输电线路大功率取电技术领域，具体涉及一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统及计算方法。针对现有高压输电线路铁塔导线取电系统不适宜应用于5G通信的不足，本发明采用如下技术方案：本发明的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，所述取电系统包括：变压器，所述变压器原边侧从高压输电线路输电线引线，所述变压器副边侧输出220V交流电；机房，所述机房中设有电压变化装置；负载装置；所述负载装置包括有源天线单元；所述变压器副边侧接入电压变化装置的输入端，所述电压变化装置的输出端连接有源天线单元。本发明的高压输电线路铁塔导线取电系统，实现铁塔共享，供电可靠稳定。

Description

一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统及计算方法
技术领域
本发明属于高压输电线路大功率取电技术领域，具体涉及一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，该取电系统可用于5G通信基站的供电。本发明同时涉及一种天线挂高或覆盖半径的计算方法。
背景技术
当前我国正处于一个“后4G”与5G开端的时代，而这一切需要庞大的、全覆盖的无线通信网络支撑。相比4G信号，5G信号虽然在速度、时延等多个方面有着全面提升，但单个基站信号覆盖范围相对较小，若要实现5G信号全面覆盖，势必需要大量的铁塔搭载天线。
5G相关通信设备相对旧设备有如下的升级：
(1)搭载在铁塔上的有源天线单元(Active Antenna Unit,AAU)需新增，因为5G在旧有频段的基础上启用了新频段，而现有的通信设备仍会继续使用。
(2)机柜可能需要新增或者更换。5G通信技术的基带处理单元(Bandwidthbasedunit,BBU)相对前代功能更强，同时功耗也更大，这就需要机柜提供额外的空间用以承载BBU(基带处理单元)和散热。
(3)更加集成化的设备。传统通信基站中天线和射频拉远单元(Remote RadioUnit，RRU)之间通过馈线连接。5G通信技术应用的Massive MIMO技术促使大规模的天线阵列和RRU集成为有源天线单元(Active Antenna Unit,AAU)，
“共享铁塔”，顾名思义，就是在电力系统的架空输电线路铁塔上加装通信基站，但基站的功耗高这一特点对现有的取电技术发起了挑战。设备的更新换代致使宏基站的功耗也有很大的提升，若选择某座铁塔架设基站为三家通讯商服务，每家通讯商需要三台AAU，一台AAU的功率为5kW，则此处的基站功率至少会达到45kW。
功率的提高相应地对取电方式也提出了高要求。电力铁塔上通讯设备的取电方式需要满足电源输出的功率不受电网电流波动和环境变化的影响，并能够保证稳定的电能输出，还要尽量做到体积小、重量轻、安全环保和易于安装。当下针对高压线路的取电方式主要有电流互感器取电、电压互感器取电、无线电能传输。
电流互感器感应取电是当前研究最多的高压端取电方式，利用电磁感应原理，电流互感器也有着较显著的缺点：一是当流过输电线路的电流比较小甚至输电电路空载、电流为零时，取电电路输出功率不足；二是当流过输电线路的电流比较大、超过互感器线圈额定电流，特别是短路电流时，取电CT严重饱和，取电装置发热严重。电压互感器是通过变换电压，将高电压转换成可供测量或继保装置直接使用的低电压，但是受到测量精度和成本要求的限制，电压互感器容量一般只有几十伏安，输出能量有限。无线电能传播即使在不高的供电电压下，因为发生谐振，也能产生较大的电流，从而建立起较强的电磁场。但无线电能传输所受的影响因素太多，如高频电源、线圈材质，线圈耐压，线圈方位等，尤其是线圈耐压问题带来的功率受限。
现有几种取电方式均不能满足5G基站对于高功耗的需求，解决5G基站大功率供电问题，需要一种既能够给基站提供充足的电能，而且在供电的安全稳定方面比较可靠，可以保证基站正常运行的取电方式。
发明内容
本发明针对现有高压输电线路共享铁塔导线取电系统不适宜应用于5G通信的不足，提供一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，能够给基站提供充足的电能，而且在供电的安全稳定方面比较可靠，可以保证基站正常运行。本发明同时提供一种天线挂高或覆盖半径的计算方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，所述取电系统包括：
变压器，所述变压器原边侧从高压输电线路输电线引线，所述变压器副边侧输出220V交流电，所述变压器的外壳接地；
机房，所述机房中设有电压变化装置；
负载装置，所述负载装置包括有源天线单元，所述有源天线单元设于铁塔上；
所述变压器副边侧接入电压变化装置的输入端，所述电压变化装置的输出端连接有源天线单元。
本发明的高压输电线路共享铁塔导线取电系统，借用电力系统原有的输电线路铁塔，在电力系统的架空输电线路铁塔上加装通信基站，实现铁塔共享；采用变压器和电压变化装置对有源天线单元进行供电，输出功率大，供电可靠稳定，可以为三个运营商同时加装宏基站提供条件。
作为改进，所述变压器为单相变压器。高压输电线路为三相输电线路，通常配电系统中采用的变压器为三相变压器，以220kV高压输电线路为例，三相变压器可以通过多级变压实现从220kV交流电到220V交流电的变换，然后再通过桥式整流电路得到48V直流电，但是多级变压的三相变压器体积太大，若每个铁塔(即铁塔)取电系统都采用三相变压器，从成本、装设以及后期运维方面考虑都是不合适的，因此需要一种占地面积小且绝缘性能良好的变压器来替代三相变压器，本申请采用的是单相变压器，原边输入220kV，副边输出220V，变压器原副边匝比是1000：1。由于变压器的变比较高，应将变压器的原边绕组匝间绝缘问题妥善解决，尤其是匝间绝缘。相对于常规三相变压器的设计，此种变压器的优势在于变比相对很高，而体积比较小，在变压器的装设以及运维方面可以节约很大成本。
作为改进，所述变压器架设于铁塔离地面两米处的支架上。如果将变压器置于地面，可能会遭受动物侵袭以及雨水倒灌，此类情况往往会造成变压器短路，另一方面变压器置于两米的支架上也方便后期的运维检修。
作为改进，所述取电系统还包括机房空调，所述变压器副边侧连接机房空调。安装机房空调，保证机房内有足够的散热性，机房空调由变压器副边侧直接供电。
作为改进，所述变压器的原边对双回路铁塔两侧分别进行两相的引线。如果选择在铁塔同一侧引下两相线路，可能会造成输电线路两相短路故障发生，出于安全角度考虑，应在铁塔的两侧分别进行两相的引线。
作为改进，相邻的多个变压器直接取电时的原边侧与铁塔三相线路连接顺序为AB、BC、CA循环或者AB、CA、BC循环。高压输电线路一般采用三相交流线路，如果在每个输电塔处直接取电皆从A相引出，随着功率不断增加将造成输电线路严重的三相不平衡，对电网的安全运行带来较大影响。此处所说的三相不平衡现象与电力系统中输电线路通过换相来避免的三相不平衡并不是一个概念，电力系统输电线路中的三相不平衡是由于电力系统正常运行时存在电流和电压的不对称现象，因此要求线路沿途将三相线路换相。本申请提出的三相循环取电原则是为了避免只从同一相多次取电而导致的三相不平衡。相邻的多个变压器的直接取电顺序还可以是AB、BC、CA、AB、BC、CA等其它等同方式，只要输电线路各相引电的次数接近，达到基本平衡即可。
作为改进，所述电压变化装置包括整流模块、滤波模块和降压模块以输出48V直流电给有源天线单元供电。
作为改进，所述整流模块采用桥式不可控整流电路，所述滤波模块采用LC电路，所述降压模块采用IGBT参与的BUCK电路。在其它实施例中，降压模块可以采用MOSFET参与的BUCK电路。
作为改进，从输电线路引下导线后视不同的电压等级装设熔断器或者断路器后接到变压器的原边侧。从输电线路引下导线后视不同的电压等级装设熔断器或者断路器后接到变压器的原边侧，以便故障时及时从输电网断开，不影响输电网运行。当输电线路电压等级较低在35kV及以下时，应选用熔断器，具体型号为RW5-35kV跌落式熔断器，可安装在35kV配电线路分支线上，因其有一个高压跌落式熔断器明显的断开点，具备了隔离开关的功能，给检修段线路和设备创造了一个安全作业环境，增加了检修人员的安全感。安装在配电变压器上，可以作为配电变压器的主保护。当输电线路电压等级较高在35kV以上时，应选用SF6断路器，对于SF6断路器，要有SF6气体密度继电器和SF6气体压力表装置，在气体密度继电器和本体之间要求加装截止阀，并能事故报警，及闭锁操作机构，断路器的二次回路应能防止电磁感应，断路器SF6气体系统应便于取样、安装和维修，并配备气体取样阀及接头，断路器应有一个补气口。
作为改进，从引下导线另外分接出一条线路装设避雷器并接地。根据不同的电压等级也应选择不同型号的避雷器。当输电线路电压等级为220kV时，避雷器采用HY10WZ-216/562 220kV高压避雷器，HY10WZ-216/562 220kV高压避雷器称可在工作电流范围内进行频繁的操作或多次开断短路电流，机械寿命可高达30000次，满容量短路电流开断次数可达50次，220kV高压避雷器适于重合闸操作并有极高的操作可靠性与使用寿命。当输电线路电压等级220kV以下时，采用YH5WX-54/150避雷器，此种避雷器可用于交流220kV以下发电、输电、变电、配电系统，用于将雷电和系统内部操作过电压的幅值限制到规定水平。
一种高压输电线路共享铁塔天线挂高或覆盖半径的计算方法，所述高压输电线路共享铁塔天线挂高或覆盖半径的计算方法应用于前述的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，所述天线挂高或覆盖半径的计算方法包括以下步骤：
S1、确定基站天线的基础参数，所述基础参数包括发射功率、增益和接收灵敏度。
S2、确定基站天线所需要覆盖的地区，从而判断穿透损耗、干扰余量的取值；
S3、计算出最大允许路径损耗，
S4、通过信号的传播模型确定出天线覆盖半径(挂高已知)或者天线挂高(覆盖半径已知)。
作为计算方法的改进：S3中，最大允许路径损耗PLMAX(dB)计算公式为：
PLMAX＝PTx-Lf+GTx-Mf-Ml+GRx-LP-Lb-SRx+ΔL1-ΔL2 (1)
ΔL1＝20lghBS (2)
ΔL2＝-1.4d+20.9 (3)
PTx为基站发射功率，上行时为基站接收功率；
Lf为馈线损耗；
GTx为基站天线增益；
Mf为阴影衰落和快衰落余量；
Ml为干扰余量；
GRx为手机天线增益；
LP为建筑物穿透损耗；
Lb为人体损耗；
SRx，下行时为手机接收灵敏度，上行时为手机发射功率；
d为平均树间距；
S4中，通过信号的传播模型确定出天线覆盖半径(挂高已知)或者天线挂高(覆盖半径已知)，计算方式如下：
Figure BDA0002251131760000051
Figure BDA0002251131760000052
其中：PLRma-NLOS取为公式(1)中求得的最大允许路径损耗(dB)；
fc为工作频率(GHz)；
hBS为基站天线有效高度(m)；
hUT为移动台天线有效高度(m)；
d2D为基站天线与移动台天线直线距离(m)；
W为街道宽度(m)；
h为平均建筑物高度(m)。
本发明的高压输电线路共享铁塔导线取电系统的有益效果是：1.此种取电方式满足宏基站的运行功率要求，既能够给基站提供充足的电能，而且在供电的安全稳定方面比较可靠，可以保证基站的正常运行；2.“电力塔”“通信塔”开放共享，对于推动电力和通信基础设施协调发展，特别是对于即将到来的5G网络部署，构成巨大利好，可谓一举数得。进一步地，各技术特征组合后还具有的有益效果是：3.采用的是单相变压器，相对于传统配电系统中的三相变压器，这种电力变压器效率较高并且体积较小，架设以及后期的运维成本低，变压器的容量可达到50kW，满足宏基站的功率需求；4.采取三相循环取电的原则，避免了输电线路的三相不平衡，能够在不对固有的高压输电线路造成影响的前提下对基站提供稳定持续的电能供应。
本发明的高压输电线路共享铁塔天线挂高或覆盖半径的计算方法的有益效果是：给出具体方程组来描述了AAU架设高度与信号覆盖范围的关系，通过方程组可以根据具体的实地因素以及信号的要求覆盖范围来计算出最合适AAU架设高度，从而制定出合理的搭载方案最大限度地满足通信要求，既满足通讯商的信号覆盖范围的要求，又保证信号的高效稳定传输。
附图说明
图1是本发明实施例一的取电系统的结构示意图。
图2是本发明实施例二的取电系统的结构示意图。
图3是本发明实施例的取电系统的电路原理图。
图4是本发明实施例的计算方法的信号3D传播路径示意图。
图中，1、铁塔，
2、有源天线单元，
3、断路器，
4、避雷器，
5、变压器，
6、机房，
7、接地线，
8、熔断器，
9、支架。
具体实施方式
下面结合本发明创造实施例的附图，对本发明创造实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明创造的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明创造的保护范围。
参见图1至图3，本发明的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，所述取电系统包括：
变压器，所述变压器原边侧从高压输电线路输电线引线，所述变压器副边侧输出220V交流电，所述变压器的外壳接地；
机房，所述机房中设有电压变化装置；
负载装置，所述负载装置包括有源天线单元，所述有源天线单元设于铁塔上；
所述变压器副边侧接入电压变化装置的输入端，所述电压变化装置的输出端连接有源天线单元。
发展5G是当今社会的大趋势，但由于现有基站信号覆盖范围相对较小，若要5G信号大面积覆盖我国，势必需要大量的铁塔搭载天线。“共享铁塔”，顾名思义，就是在电力系统的架空输电线路杆塔上加装通信基站，但基站的功耗高这一特点对现有的取电技术发起了挑战，电流互感、电流互感技术取电以及无线电能传播技术均不能满足基站的稳定功率需求，本发明针对5G基站对于高功耗的需求，提出了一种高压输电线路共享铁塔导线直接取电系统，通过单相变压器从高压输电线路直接进行大功率取电，改变了传统意义上对于用电设备的供电方式。本发明的高压输电线路共享铁塔导线取电系统，借用电力系统原有的输电线路铁塔，在电力系统的架空输电线路铁塔上加装通信基站，实现共享；采用变压器和电压变化装置对有源天线单元进行供电，供电可靠稳定，可以为三个运营商同时加装宏基站提供条件。
高压输电线路共享铁塔导线取电系统的实施例一
本发明的一种高压输电线路共享铁塔1导线取电系统，所述取电系统包括：
变压器5，所述变压器5原边侧从高压输电线路输电线引线，所述变压器5副边侧输出220V交流电，所述变压器5的外壳接地7；
机房6，所述机房6中设有电压变化装置；
负载装置，所述负载装置包括有源天线单元2，所述有源天线单元2设于铁塔1上；
所述变压器5副边侧接入电压变化装置的输入端，所述电压变化装置的输出端连接有源天线单元2。
参见图1和图3，作为改进，所述变压器5为单相变压器5。高压输电线路为三相输电线路，通常配电系统中采用的变压器5为三相变压器5，以220kV高压输电线路为例，三相变压器5可以通过多级变压实现从220kV交流电到220V交流电的变换，然后再通过桥式整流电路得到48V直流电，但是多级变压的三相变压器5体积太大，若每个铁塔1(即铁塔1)取电系统都采用三相变压器5，从成本、装设以及后期运维方面考虑都是不合适的，因此需要一种占地面积小且绝缘性能良好的变压器5来替代三相变压器5，本申请采用的是单相变压器5，原边输入220kV，副边输出220V，变压器5原副边匝比是1000：1。由于变压器5的变比较高，应将变压器5的原边绕组匝间绝缘问题妥善解决，尤其是匝间绝缘。相对于常规三相变压器5的设计，此种变压器5的优势在于变比相对很高，而体积比较小，在变压器5的装设以及运维方面可以节约很大成本。
作为改进，所述变压器5架设于铁塔1离地面两米处的支架9上。如果将变压器5置于地面，可能会遭受动物侵袭以及雨水倒灌，此类情况往往会造成变压器5短路，另一方面变压器5置于两米的支架9上也方便后期的运维检修。支架9离地高度可以在高于两米或低于两米。
作为改进，所述取电系统还包括机房6空调，所述变压器5副边侧连接机房6空调。安装机房6空调，保证机房6内有足够的散热性，机房6空调由变压器5副边侧直接供电。
作为改进，所述变压器5的原边对双回路铁塔1两侧分别进行两相的引线。如果选择在铁塔1同一侧引下两相线路，可能会造成输电线路两相短路故障发生，出于安全角度考虑，应在铁塔1的两侧分别进行两相的引线。
作为改进，相邻的多个变压器5直接取电时的原边侧与铁塔三相线路连接顺序为AB、BC、CA循环或者AB、CA、BC循环。高压输电线路一般采用三相交流线路，如果在每个输电塔处直接取电皆从A相引出，随着功率不断增加将造成输电线路严重的三相不平衡，对电网的安全运行带来较大影响。此处所说的三相不平衡现象与电力系统中输电线路通过换相来避免的三相不平衡并不是一个概念，电力系统输电线路中的三相不平衡是由于电力系统正常运行时存在电流和电压的不对称现象，因此要求线路沿途将三相线路换相。本申请提出的三相循环取电原则是为了避免只从同一相多次取电而导致的三相不平衡。相邻的多个变压器5的直接取电顺序还可以是AB、BC、CA、AB、BC、CA等其它等同方式，只要输电线路各相引电的次数接近，达到基本平衡即可。
作为改进，所述电压变化装置包括整流模块、滤波模块和降压模块以输出48V直流电给有源天线单元2供电。
作为改进，所述整流模块采用桥式不可控整流电路，所述滤波模块采用LC电路，所述降压模块采用MOSFET参与的BUCK电路。
作为改进，从输电线路引下导线后视不同的电压等级装设熔断器8或者断路器3后接到变压器5的原边侧。从输电线路引下导线后视不同的电压等级装设熔断器8或者断路器3后接到变压器5的原边侧，以便故障时及时从输电网断开，不影响输电网运行。输电线路电压等级较高在35kV以上时，选用SF6断路器3，对于SF6断路器3，要有SF6气体密度继电器和SF6气体压力表装置，在气体密度继电器和本体之间要求加装截止阀，并能事故报警，及闭锁操作机构，断路器3的二次回路应能防止电磁感应，断路器3SF6气体系统应便于取样、安装和维修，并配备气体取样阀及接头，断路器3应有一个补气口。
作为改进，从引下导线另外分接出一条线路装设避雷器4并接地。根据不同的电压等级也应选择不同型号的避雷器4。当输电线路电压等级为220kV时，避雷器4采用HY10WZ-216/562 220kV高压避雷器4，HY10WZ-216/562 220kV高压避雷器4称可在工作电流范围内进行频繁的操作或多次开断短路电流，机械寿命可高达30000次，满容量短路电流开断次数可达50次，220kV高压避雷器4适于重合闸操作并有极高的操作可靠性与使用寿命。当输电线路电压等级220kV以下时，采用YH5WX-54/150避雷器4，此种避雷器4可用于交流220kV以下发电、输电、变电、配电系统，用于将雷电和系统内部操作过电压的幅值限制到规定水平。
在应用的过程中，本发明实施例一的的取电系统，至少解决了如下问题：1.取电位置怎么确定？将高压线路的直接取电位置定于杆塔绝缘子吊接输电线路处。2.高压电如何转变为220V交流电以及如何将200V交流电转变为48V直流电？选用单相变压器5将高电压转变为220V交流电，选用整流模块、滤波模以及降压模块进行200V交流电至48V直流电的变换。3.怎样避免取电有可能带来的三相不平衡问题？采取三相循环取电的原则，避免了输电线路的三相不平衡，能够在不对固有的高压输电线路造成影响的前提下对宏基站提供稳定持续的电能供应。
本发明实施例一的高压输电线路共享铁塔1导线取电系统的有益效果是：1.此种取电方式满足宏基站的运行功率要求，既能够给基站提供充足的电能，而且在供电的安全稳定方面比较可靠，可以保证基站的正常运行；2.“电力塔”“通信塔”开放共享，对于推动电力和通信基础设施协调发展，特别是对于即将到来的5G网络部署，构成巨大利好，可谓一举数得；3.采用的是单相变压器5，相对于传统配电系统中的三相变压器5，这种电力变压器5效率较高并且体积较小，架设以及后期的运维成本低，变压器5的容量可达到50kW，满足宏基站的功率需求；4.采取三相循环取电的原则，避免了输电线路的三相不平衡，能够在不对固有的高压输电线路造成影响的前提下对宏基站提供稳定持续的电能供应。
高压输电线路共享铁塔1导线取电系统的实施例二
实施例二与实施例一的不同在于高压输电线路电压等级。
参见图2和图3，当输电线路电压等级较低在35kV及以下时，选用熔断器8，具体型号为RW5-35kV跌落式熔断器8，安装在35kV配电线路分支线上，因其有一个高压跌落式熔断器8明显的断开点，具备了隔离开关的功能，给检修段线路和设备创造了一个安全作业环境，增加了检修人员的安全感。安装在配电变压器5上，可以作为配电变压器5的主保护。
高压输电线路共享铁塔天线挂高或覆盖半径的计算方法的实施例
参见图4，一种高压输电线路共享铁塔天线挂高或覆盖半径的计算方法，所述高压输电线路共享铁塔计算天线挂高的计算方法应用于前述的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，所述天线挂高或覆盖半径的计算方法包括以下步骤：
S1、确定基站天线的基础参数，所述基础参数包括发射功率、增益和接收灵敏度。
S2、确定基站天线所需要覆盖的地区，从而判断穿透损耗、干扰余量的取值；
S3、计算出最大允许路径损耗，
S4、通过信号的传播模型确定出天线覆盖半径(挂高已知)或者天线挂高(覆盖
半径已知)。
AAU架设高度与宏基站信号覆盖范围的关系可通过5G NR 3.5GHz的频段链路预算和传播模型计算得出。
作为计算方法的改进：S3中，链路预算模型计算中最大允许路径损耗PLMAX(dB)计算公式为：
PLMAX＝PTx-Lf+GTx-Mf-Ml+GRx-LP-Lb-SRx+ΔL1-ΔL2 (1)
ΔL1＝20lghBS (2)
ΔL2＝-1.4d+20.9 (3)
PTx为基站发射功率，上行时为基站接收功率；
Lf为馈线损耗；
GTx为基站天线增益；
Mf为阴影衰落和快衰落余量；
Ml为干扰余量；
GRx为手机天线增益；
LP为建筑物穿透损耗；
Lb为人体损耗；
SRx，下行时为手机接收灵敏度，上行时为手机发射功率；
d为平均树间距。
鉴于高压铁塔的位置分布，本专利基于3GPP中规定的5G NR农村宏蜂窝(Rma-NLOS)传播模型，
S4中，通过信号的传播模型确定出天线覆盖半径(挂高已知)或者天线挂高(覆盖半径已知)，计算方式如下：
Figure BDA0002251131760000101
其中：PLRma-NLOS取为公式(1)中求得的最大允许路径损耗(dB)；
fc为工作频率(GHz)；
hBS为基站天线有效高度(m)；
hUT为移动台天线有效高度(m)；
d2D为基站天线与移动台天线直线距离(m)；
W为街道宽度(m)；
h为平均建筑物高度(m)。
本发明的高压输电线路共享铁塔天线挂高或覆盖半径的计算方法的有益效果是：给出具体方程组来描述了AAU架设高度与信号覆盖范围的关系，通过方程组可以根据具体的实地因素以及信号的要求覆盖范围来计算出最合适AAU架设高度，从而制定出合理的搭载方案最大限度地满足通信要求。
以上所述，仅为本发明创造的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明创造包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明创造的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，其特征在于：所述取电系统包括：
变压器(5)，所述变压器(5)原边侧从高压输电线路输电线引线，所述变压器(5)副边侧输出220V交流电，所述变压器(5)的外壳接地；
机房(6)，所述机房(6)中设有电压变化装置；
负载装置，所述负载装置包括有源天线单元(2)，所述有源天线单元(2)设于铁塔(1)上；
所述变压器(5)副边侧接入电压变化装置的输入端，所述电压变化装置的输出端连接有源天线单元(2)。
2.根据权利要求1所述的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，其特征在于：所述变压器(5)为单相变压器(5)；所述变压器(5)架设于铁塔(1)离地面两米处的支架(9)上。
3.根据权利要求1所述的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，其特征在于：所述取电系统还包括机房(6)空调，所述变压器(5)副边侧连接机房(6)空调。
4.根据权利要求1所述的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，其特征在于：所述变压器(5)的原边对双回路铁塔(1)两侧分别进行两相的引线。
5.根据权利要求4所述的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，其特征在于：相邻的多个变压器(5)直接取电时的原边侧与铁塔(1)三相线路连接顺序为AB、BC、CA循环或者AB、CA、BC循环。
6.根据权利要求1所述的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，其特征在于：所述电压变化装置包括整流模块、滤波模块和降压模块以输出48V直流电给有源天线单元(2)供电。
7.根据权利要求6所述的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，其特征在于：所述整流模块采用桥式不可控整流电路，所述滤波模块采用LC电路，所述降压模块采用MOSFET参与的BUCK电路。
8.根据权利要求1所述的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，其特征在于：从输电线路引下导线后视不同的电压等级装设熔断器或者断路器后接到变压器(5)的原边侧；从引下导线另外分接出一条线路装设避雷器(4)并接地。
9.一种高压输电线路共享铁塔天线挂高或覆盖半径的计算方法，其特征在于：所述计算方法应用于权利要求1至8任一所述的一种高压输电线路共享铁塔导线取电系统，所述计算方法包括以下步骤：
S1、确定基站天线的基础参数，所述基础参数包括发射功率、增益和接收灵敏度。
S2、确定基站天线所需要覆盖的地区，从而判断穿透损耗、干扰余量的取值；
S3、计算出最大允许路径损耗，
S4、通过信号的传播模型确定出天线覆盖半径(挂高已知)或者天线挂高(覆盖半径已知)。
10.根据权利权利要求9所述的一种高压输电线路共享铁塔计算天线挂高或覆盖半径的计算方法，其特征在于：S3中，最大允许路径损耗PLMAX(dB)计算公式为：
PLMAX＝PTx-Lf+GTx-Mf-Ml+GRx-LP-Lb-SRx+ΔL1-ΔL2 (1)
ΔL1＝20lghBS (2)
ΔL2＝-1.4d+20.9 (3)
PTx为基站发射功率，上行时为基站接收功率；
Lf为馈线损耗；
GTx为基站天线增益；
Mf为阴影衰落和快衰落余量；
Ml为干扰余量；
GRx为手机天线增益；
LP为建筑物穿透损耗；
Lb为人体损耗；
SRx，下行时为手机接收灵敏度，上行时为手机发射功率；
d为平均树间距；
S4中，通过信号的传播模型确定出天线覆盖半径(挂高已知)或者天线挂高(覆盖半径已知)，计算方式如下：
Figure FDA0002251131750000022
其中：PLRma-NLOS取为公式(1)中求得的最大允许路径损耗(dB)；
fc为工作频率(GHz)；
hBS为基站天线有效高度(m)；
hUT为移动台天线有效高度(m)；
d2D为基站天线与移动台天线直线距离(m)；
W为街道宽度(m)；
h为平均建筑物高度(m)。
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