CN115048787B - 一种基于正交试验的特高压输电线路中各类属性因素对无源干扰影响的评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于正交试验的特高压输电线路中各类属性因素对无源干扰影响的评估方法。通过考虑地面粗糙程度、特高压电压等级中输电铁塔的构型和辅材角钢、以及架空导线和地线的弧垂特性等产生电磁散射的因素，对特高压输电线路的无源干扰计算模型进行了完善。通过设计正交试验，将上述各类因素的不同实验水平进行均衡的组合。一方面实现了于多种因素电磁散射共同作用下的无源干扰分析，另一方面大幅降低了建模的工程量和实验的仿真次数。最后利用极差和方差分析法，得出上述特高压输电线路中的各类属性变量因素，对观测点处无源干扰水平的影响。该方法适用于实际特高压输电线路工程下的无源干扰分析计算，其中发生电磁散射的各类属性因素的变量可随实际情况变动修改，最终能够有效、全面、快速地评估出各类因素的电磁散射作用对无源干扰结果是否有显著性影响，为后续特高压输电线路无源干扰研究中的主动抑制和被动避让距离的确定提供了参考。
Description
技术领域
本发明涉及特高压输电线路的电磁兼容技术领域，具体涉及一种基于正交试验的特高压输电线路中各因素对无源干扰结果的影响评估。
背景技术
不断涌现的特高压输变电工程对周边无线电通讯设备带来的无源干扰问题日益突出，其中用于制定抑制措施和防护间距的无源干扰计算模型，随着计算机能力的提升而不断完善并逐渐贴合实际。然而大多研究仅针对模型完成单一变量作用时效果探讨，而实际特高压输电线路因电磁散射作用对空间电磁波造成无源干扰时，是多类变量因素共同作用的效果。例如：特高压输电线路走廊所面临的粗糙地面、铁塔模型中的角钢或圆钢等辅材结构、架空地线和避雷线的绞线形式及相应的弧垂特性以及无线电台站收、发信号的极化方式等。一方面，这些因素各自的水平数会随着实际输变电工程变化而增多，若建模分析时按传统“控制单一变量”的统计方法，相应的建模工程量和试验次数都是十分惊人的；另一方面，特高压输电线路对无源干扰水平影响中的大多数因素都为非数值型的属性因素，无法用传统多元线性回归的方法量化对结果的影响比重。因此在完善特高压输电线路的无源干扰计算模型时，需要设计一种试验数量少且能够充分代表各类因素作用效果的试验方案，进而确定特高压输电线路的无源干扰作用中的显著性影响因素，为主动抑制措施和被动避让距离的确定提供参考。
发明内容
为了解决：特高压输电线路的无源干扰计算模型中——“单一电磁散射变量因素分析”与“多类电磁散射因素同时作用的实际情况”有出入、传统“控制单一变量”法致使建模工作量增加和试验次数增多等弊端，本发明提出一种基于正交试验的特高压输电线路中各类属性因素对无源干扰影响的评估方法。
本发明所采用的技术方案为：提出一种基于正交试验的特高压输电线路中各类属性因素对无源干扰影响的评估方法，其步骤如下：步骤1)确定所研究的特高压输变电工程中，发生电磁散射的各类属性因素及其相关水平数，并制定相应的因素和水平表；步骤2)根据因素数和水平数，以及各电磁散射体间是否有电磁耦合等相互作用，选择合适的正交表类型并确定用于无源干扰计算的试验方案，实现各类研究变量因素及其水平数之间的均衡组合。根据每组试验方案的设计相应的特高压输电线路的无源干扰计算的组合模型，最终仿真测量出每组的归一化无源干扰值。步骤3)利用极差分析和方差分析法，得到各类因素及误差的偏差平方和，然后求出对应的F值，利用F检验法确定该变量因素对结果的显著性影响程度，从而评估该因素的电磁散射作用效果对无源干扰结果的影响。
附图说明
图1为评估整体步骤图
图2为四种粗糙程度不同的地面模型
图3为为单基铁塔建模效果
图4为正交试验方案7时的无源干扰组合计算模型
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个具体的实施例，对本发明所提出的“一种基于正交试验的特高压输电线路中各类属性因素对无源干扰的影响评估方法”做进一步阐述。
步骤1)确定影响特高压输电线路的无源干扰计算结果的各类因素及水平数：影响因素为地面粗糙类型、塔型、辅材角钢的有无和架空线路的最大弧垂长度，且认为该四类因素不存在相互作用，并建立相关模型。其中，粗糙地面利用高斯函数生成了四种粗糙(起伏)状态不同的地面，即粗糙地面(因素A)共有4种水平：沙瓤土地面、淤泥沃土地面、粉沙壤土地面、粉质粘土地面，如附图1所示。塔型(因素B)有2种水平，分别为：1000kV酒杯塔和1000kV干字型塔；辅材角钢的有无(因素C)有2种水平，分别为：仅含主材的模型和加入辅材角钢的模型。根据因素B和C，建立了如附图2所示的四种单基铁塔模型。架空线路的最大弧垂长度(因素D)有2种水平：8m和13m。根据前述所确定的在特高压输电线路中发生电磁散射作用的四类因素及其水平数，制定表A所示的因素水平表。
表A无源干扰计算模型的因素与水平表
步骤2)首先认为上述各因素在无源干扰计算中不存在电磁耦合作用，即各因素间无相互作用，由于因素B、C、D的水平数与因素A不一致，故选择混合水平数的正交表——L8(41×23)型正交表。对四个因素的各个水平进行均衡分配，确定试验方案并根据试验方案建立无源干扰分析的组合计算模型，得到观测点处的归一化无源干扰值及各因素的极差和方差水平，如下表B所示。
表B 30MHz入射波下无源干扰组合模型的正交试验方案及结果
例如试验方案6的各因素水平组合中，因素A为3、因素B为2、因素C为1，因素D为1。对应的特高压输电线路的无源干扰计算模型就应该为：地面为粉沙壤土地面、三基铁塔-两个档距中的铁塔类型为干字型塔且仅含主材、架空线路的最大弧垂长度8m。因此组合后的无源干扰联合仿真模型如附图3所示。根据8组试验方案建立8个无源干扰组合分析模型，并得到观测点处的归一化无源干扰结果
步骤3)根据表B中各因素的极差和方差水平，各类因素及误差的偏差平方和，然后求出对应的F值，与查F表值：F1-0.10(3,3)＝5.39、F1-0.10(1,3)＝10.1比较，推断出各因素对试验结果的显著性影响，如表C所示。
表C 30MHz电磁波入射下联合仿真结果方差分析表
通过上表C可以看出，在本实施例中，因素A也即地面粗糙程度的电磁散射作用效果，在特高压输电线路的无源干扰结果中有着显著性影响。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种基于正交试验的特高压输电线路中各类属性因素对无源干扰影响的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)确定所研究的特高压输变电工程中，发生电磁散射的各类属性因素及其相关水平数，并制定相应的因素和水平表；
2)根据因素数和水平数，以及各电磁散射体间是否有电磁耦合相互作用，确定正交表类型及用于无源干扰计算的试验方案，实现各类研究变量因素及其水平数之间的均衡组合；根据建立的每组特高压输电线路无源干扰计算的组合模型，最终仿真测量出每组的归一化无源干扰值；
3)利用极差分析和方差分析法，得到各类因素及其误差的偏差平方和；然后求出所研究各类因素的F值并利用F检验法确定变量因素对结果的显著性影响程度，从而评估因素的电磁散射作用效果对无源干扰结果的影响。
2.根据权利要求1所述一种基于正交试验的特高压输电线路中各类属性因素对无源干扰影响的评估方法，其特征在于：
所述步骤1)中，确定特高压输电线路中的产生电磁散射的属性因素包括：地面粗糙程度、塔型、辅材角钢的有无、架空导线及地线的最大弧垂长度，其各自的试验水平数根据实际工程需要或所建立的模型来确定。
3.根据权利要求1所述一种基于正交试验的特高压输电线路中各类属性因素对无源干扰影响的评估方法，其特征在于：
判断电磁散射体间是否存在电磁耦合相互作用；根据因素水平选择混合水平的L8(41×23)型正交表，其中下标数表明需要做的试验次数、括号内的底数为因素水平数、指数为正交表的纵列数，根据正交表提供的试验方案将各类因素的试验水平实现均衡搭配；最后建立每组特高压输电线路无源干扰计算的组合模型，利用电磁仿真软件得到上述模型在测量点处的归一化无源干扰水平。
4.根据权利要求1所述一种基于正交试验的特高压输电线路中各类属性因素对无源干扰影响的评估方法，其特征在于：
若各因素根据试验计算出的观测值满足：
则推断该因素对试验结果的影响显著，即该因素的电磁散射作用效果在特高压输电线路的无源干扰计算模型中不容忽视，其参数变化直接决定了观测点处的无源干扰水平。
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