[发明专利]特高压直流输电线路与无线台站之间防护间距的确定方法

说明书

技术领域

本发明属于高压输变电工程电磁兼容领域，具体地讲是一种±800kV特高压直流输电线路与无线台站之间防护间距的确定方法。

背景技术

为了满足我国经济社会可持续发展的用电需求，建设以特高压电网为核心的加强电网已成为国家电力建设的战略目标。在采用长距离、大容量输电时，特高压输电能够有效地节省线路走廊、有助于改善网络结构、减少输电瓶颈和实现大范围的资源优化配置，经济和社会效益十分明显。但特高压的电磁环境不同于500kV线路，国家标准尚未有±800kV特高压直流输电线路对邻近无线电台站防护间距的标准，这不但给直流输电工程的路径选择和工程造价增加很多不确定的因素和不必要的困难，而且也可能影响临近无线电台站的正常工作，因此研究±800kV特高压直流输电线路对线路附近无线台站的影响，确定防护距离显得非常必要。

高压架空输电线路对无线电台站可能形成的干扰分为有源干扰和无源干扰。有源干扰是由在导线和大地间形成的干扰电磁场产生的，主要来自导线的电晕放电；无源干扰是指高压架空导线和铁塔受无线电信号的电磁场激励产生伴生电流，并向空间辐射，此二次辐射将改变原无线电信号的幅值和相位。

目前对于有源干扰已有成熟的计算模型，但对无源干扰的研究工作还很有限。专利200710168958.1的“特高压交流线路与短波无线电测向台间防护距离确定方法”和专利200710168959.6的“特高压交流线路与中波导航台间防护距离确定方法”针对特高压交流线路与临近具体台站之间的防护距离求解方法进行了阐述，计算采用的是传统意义上的输电线路无源干扰线模型，适用的无线电频率不超过16.7MHz。为解决线模型无法应用于16.7MHz以上的无源干扰求解问题，更好地体现线路铁塔局部特征并保证感应电流的连续性，专利200710168958.1和专利200710168959.6采用输电线路无源干扰线模型进行求解。从线模型的相关理论上看，存在如下问题：

1)从线模型的等效前提看，Hallen方法仅研究了截面为正方形和条形的导体等效成线模型的问题，并未研究类似于铁塔角钢横截面为型的导体等效问题。因此，铁塔角钢等效成线模型时，线模型的半径取值多少还需要斟酌。当前国内研究特高压交流输电线路无源干扰问题时，角钢半径等效为0.05m。

2)从线模型电场积分方程的推导过程看，采用线模型的前提是认为输电线路各导体的感应电流都完全集中在导线轴线上，且只沿轴向方向分布，这和实际情况有一定差异。

3)从线模型无源干扰水平的计算过程看，采用脉冲基函数对感应电流进行离散也会引起计算偏差。采用脉冲基函数其实人为地定义了线模型各线单元上的电流是不连续的，即认为线单元中心的电流为常数，而分段的边界处电流为0，从而破坏了感应整体电流分布的连续性；同时，还破坏了实际感应电流函数的微分特性，用脉冲基函数展开的近似函数是零阶可导，并且在子域边界为无穷大。因此，为精确表达连续光滑的函数，必须将子域划分的非常细，即必须将输电线路铁塔、导线和地线线模型划分地非常细。然而，对于以百米为单位的输电线路线模型来说，过细的线单元划分将造成线单元数量过大，未知函数感应电流的数目将过多，计算机无法完成按矩量法展开后的矩阵运算。

4)从天线原理的角度看，过粗的等效圆柱天线上的电流与理想无限细天线上的电流不同。根据NEC软件的计算建议，线模型划分大量的线单元后，线单元的长度一般不超过0.1λ。随着激励频率的升高，线模型划分单元后的线单元长度缩短，从而造成线单元长径比(l/a)过小的线单元数量增多。这种过粗的线单元已不是理想天线导体，感应电流呈驻波出现，已不符合实际感应电流形式。显然，频率越高，出现驻波电流的过粗线单元数目也将越多，造成计算结果的偏差越来越大。

本发明提出了建立基于三角面元的特高压直流线路角钢铁塔面模型的方法，并以此为基础，制定了特高压直流输电线路对各类无线电台站无源干扰防护间距的求解方法。

发明内容

本发明的目的是从分析无源干扰产生的机理出发，建立了基于RWG基函数和伽略金检验的输电线路无源干扰水平求解的铁塔面模型，从而提供一种特高压直流输电线路与无线台站之间防护间距的确定方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的方法是：