（通信与信息系统专业论文）110kv高压系统对广播电台发射天线的无源干扰研究.pdf

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v o l t a g e t r a n s m i s s i o ns y s t e m sf o r t h ed i r e c t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f a n t e n n a sa r ec o n c e m e d ，s ot h a th i g h - v o l t a g et r a n s m i s s i o ns y s t e m sf o rt h ed i r e c t i o n c h a r a c t e r i s t i c so fa n t e n n a sb e c o m em a n ys c h o l a r s r e s e a r c ht o p i c s t h em a i nj o bo ft h i s a r t i c l ei ss i m u l a t e i n ga b o u t1 lo k vh i g h v o l t a g et r a n s m i s s i o ns y s t e m sf o rt h e d i r e c t i o n c h a r a c t e r i s t i c so fm e d i u m w a v ea n t e n n a s ，a n a l y s i s i n gs i m p l ya b o u t1lo k vh i g h - v o l t a g e t r a n s m i s s i o ns y s t e m sf o rt h ed i r e c t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fs h o r t - w a v ea n t e n n a s m e a n w h i l e ， s t u d y i n ga b o u t1 - 10 k vh i g h v o l t a g et r a n s m i s s i o ns y s t e m sf o rt h ed i r e c t i o nc h a r a c t e r i s t i c s o fm e d i u m w a v ea n t e n n a so nt h ea c t u a lt e r r a i n ，t h e ng i v i n gar e c o m m e n d a t i o np o i n to f a n t e n n ab a s e do nr e s e a r c hr e s u l t sa n da c t u a ls i t u a t i o n t h i st h e s i si sd i v i d e di n t of i v ep a r t s f i r s to fa l l ，t h ep a p e ri n t r o d u c e st h es i g n i f i c a n c e a n ds t a t u so fh i g h v o l t a g et r a n s m i s s i o ns y s t e m sf o rt h ea n t e n n a s t h ei n t e r f e r e n c eo f l l i g h v o l t a g et r a n s m i s s i o ns y s t e m st oa n t e n n a sh a st w oc a s e s ，o n ei sa c t i v ei n t e r f e r e n c e ，t h e o t h e ri sp a s s i v ei n t e r f e r e n c e ( r e r a d i a t ea f f e c t ) t h er e s e a r c ho na c t i v ei n t e r f e r e n c e a r e s o p h i s t i c a t e da n de x t e n s i v e ，b u tt h er e s e a r c ho np a s s i v ei n t e r f e r e n c eh a v en o tc a r r i e do u t e x t e n s i v e l y t h i sp a p e rf o c u s e so nt h es t u d y o fp a s s i v ei n t e r f e r e n c eo fh i g h 。v o l t a g e t r a n s m i s s i o ns y s t e m sf o rt h ea n t e n n a s e c o n d l y ，t h er e s e a r c hm e t h o d sa n ds t e p so fp a s s i v ei n t e r f e r e n c ea r ea n a l y z e da n d d i s c u s s e d t h es t r u c t u r eo fh i g h v o l t a g et o w e r sa n da n t e n n a si sc o m p l e x ，i no r d e rt o s i m u l a t et h er e r a d i a t ea f f e c tm u s tl o o kf o rm e t h o d st os i m p l i f yt h es t r u c t u r e ；s t u d y i n ga n d a n a l y z i n gt h ee f f e c to fe a c hp a r a m e t e r ，b a s e do i lt h er e s u l t st od e t e r m i n et h es p e c i f i c p r a r a m e t e r so ft o w e r s ；b a s e do nt h er e s e a r c ht o b u i l dm o d e l s ，s i m u l a t em o d e l s ，t h e o b t a i n e ds i m u l a t i o nr e s u l t si nc o m p a r i s o nt ot h er e s u l t so fl i t e r a t u r e ，a d j u s tm o d e l s ，t h e n d e t e r m i n et h ef i n a lm o d e l s t h es t u d yo ft h i sp a r ti st h ef o u n d a t i o no ft h ef o l l o wr e s e a r c h t h i r d l y ，t h i sp a p e rf o c u s e so nt h ep a s s i v ei n t e r f e r e n c eo f1lo k vh i g h - v o l t a g es y s t e m s i i i a b s t r a c t1l o k v 高压系统对广播电台发射天线的无源干扰研究 t ot h ed i r e c t i o nc h a r a c t e r i s t i co fm e d i u m w a v ea n t e n n a s s i n g l e l o o ph i 曲一v o l t a g es y s t e m s g e n e r a l l yu s ec a t t y p et o w e r s ，a n dd o u b l e l o o ph i 曲- v o l t a g es y s t e m sg e n e r a l l y u s e d r u m t y p et o w e r s ，s ow er e s p e c t i v e l yc o n s i d e rt h ep a s s i v ea f e e c to fc a t - t y p et o w e r sa n d d r u m t y p et o w e r sh i 曲- v o l t a g es y s t e m st ot h ed i r e c t i o no fm e d i u ma n t e n n a s t h ea n t e n n a s w o r kf r e q u e n c i e s5 3 l k h z 、6 0 0 k h z 、8 6 0 k h z 、1 m h z 、7 11 1 3 5 9 k h z 、1 4 0 8k h z 、1 6 0 6 k h za l ei n t oa c c o u n t t h ep a s s i v ei n t e r f e r e n c es i t u a t i o ni sm a i n l yg i v e nt h ea n t e n n a sp a r e r w i t hh i g h - v o l t a g es y s t e m sa n dt h ea f f e c tp a r e rb yh i g h v o l t a g es y s t e m s ，b u td r u m - t y p e h i g h v o l t a g es y s t e m sa f f e c ts i t u a t i o no n l yg i v et h ef f e c tp a r e rb yh i g h v o l t a g es y s t e m s n e x t ，s i m p l ys t u d yt h ep a s s i v ea f f e c to f110 k vc a t - t y p et o w e r sh i g h v o l t a g es y s t e m s t os h o r t w a v ea n t e n n a s w ec o n s i d e rt h e r et y p e s o p e r a t i n gf r e q u e n c yo f2 4 m h z s h o r t w a v ea n t e n n a s ，h r 4 2 0 5 ，h r 4 4 0 5 ，h r 8 4 1 ，a n t e n n a sd i s t a n c ef r o mh i i g h - v o l t a g e s y s t e m sa r e1l ，3 九，5 九，5 0 0 m ，l0 0 0 m ，2 0 0 0 mr e s p e c t i v e l y t h e n ，t h i sp a p e rs t u d i e st h ep a s s i v ei n t e r f e r e n c eo fl10 k vh i g h - v o l t a g es y s t e m s st o t h ed i r e c t i o nc h a r a c t e r i s t i co fm e d i u m w a v ea n t e n n a so na c t u a lt e r r a i n t h i st e r r a i ni st h e n e ws t a t i o no fm u d a n ji a n gr a d i oa n dt e l e v i s i o ns t a t i o n s i m u l a t et h em o d e l ，b a s eo nt h e r e s u l t sa n da c t u a ls t a t i o n ，t h e ng i v ear e c o m m e n d a t i o np o i n to fa n t e n n a f i n a l l y ，t h et h e s i ss u m m a r i z e st h ee n t i r ew o r ka n dt h ef u t u r ep r o s p e c to ft h er e l e v a n t r e s e a r c hw o r k k e y w o r d s ：110 k vh i g h - v o l t a g e s y s t e m s ，c a t t y p et o w e r s ，d r u m t y p et o w e r s ， m e d i u m - w a v ea n t e n n a s ，s h o r t w a v ea n t e n n a s ，r e r a d i a t ec o m p u t a t i o ni n t e r f e r e n c e i v w r i t t e nb y ：w a n gl i p i n g s u p e r v i s e db y ：g u oh u i p i n g 目录 第一章绪论1 1 1 研究背景及意义1 1 2 高压输电线路对无线电台发射天线干扰研究的历史与发展现状【5 】- 【2 0 1 2 1 3 本论文主要内容与结构安排4 第二章研究方法和校模6 2 1 研究方法与步骤6 2 2 计算模型的处理【4 】【2 5 1 7 2 2 1 发射天线的等效。7 2 2 2 高压输电线路的等效【2 5 】。9 2 2 3 本节小结18 2 3 计算模型的校正1 9 2 4 本章小结2 1 第三章猫型塔高压系统对中波电台发射天线的无源干扰2 2 3 11 1 0 k v 猫型塔高压输电线路对单塔发射天线无源干扰2 2 3 21 1 0 k v 猫型塔高压输电线路对双塔天线无源干扰3 0 3 31 1 0 k v 猫型塔高压输电线路对四塔天线无源干扰3 8 3 41 1 0 k v 猫型塔高压输电线路对八塔天线无源干扰4 5 3 5 本章小结5 3 第四章鼓型高压系统对中波天线无源干扰研究5 4 4 11 1 0 k v 鼓型高压输电线路对单塔天线无源干扰5 4 4 21 1 0 k v 鼓型高压输电线路对双塔天线无源干扰5 9 4 31 1 0 k v 鼓型高压输电线路对四塔天线无源干扰6 4 4 41 1 0 k v 鼓型高压输电线路对八塔天线无源干扰6 9 4 5 本章小结7 4 第五章高压系统对短波天线无源干扰研究7 6 5 1 高压输电线路对h r 4 2 0 5 天线无源干扰7 6 5 2 高压输电线路对h r 4 4 0 5 天线无源干扰7 8 高压输电线路对h r 8 4 1 天线无源干扰8 0 本章小结8 2 实际地形上高压系统对天线无源干扰研究8 3 实际地形及其建模8 3 实际地形上高压输电线路对中波天线无源干扰。8 4 6 2 1 实际地形对中波天线方向特性的影响8 4 6 2 2 实际地形上高压输电线路对中波天线方向特性的影响8 6 本章小结8 8 结论与展望8 9 7 1 本论文的主要工作8 9 7 2 未来工作展望8 9 参考文献9 1 攻读硕士学位期间的学术成果9 3 附勇乏9 4 致谢9 5 11 0 k v 高压系统对广播电台发射天线的无源干扰研究第一章绪论 第一章绪论 本章首先阐述本文的研究背景和意义；然后介绍高压输电线路对广播电台发射天 线无源干扰的研究历史及发展现状；最后给出了本文所做的研究工作以及论文的组成 结构。 1 1 研究背景及意义 电已成为现今人们日常生活中必不可少的物质需求，高压输电输电线路也成为生 活中常见的风景。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 为核心的坚强电网已成为国家电力建设的战略目标；高压输电输电线路电压等级从 11 0 k v 、2 2 0k v 、3 3 0k v 发展到5 0 0k v 、7 5 0 k v 、1 0 0 0l ( v ，同时向更高等级发展i l j 。 交流高压输电线路对周边广播发射台正常工作会产生两种干扰，即有源干扰和无 源干扰。输电线路的有源干扰是指带电输电线路产生的电磁辐射对处于电台工作频段 所产生的干扰，主要是由导线、绝缘子或线路金具等的电晕放电产生，电晕形成的电 流脉冲注入导线，并沿导线向注入点两边流动，从而在导线周围产生磁场，如图1 所示【2 j 【引。， 导线 图卜l电晕产生的无线电干扰 由于高压架空送电线的导线上沿线“均匀地 出现电晕放电和电流注入点，根据 其合成效应考虑，导线中形成了一种脉冲重复率很高的“稳态电流，因此架空高压 输电线周围就形成了的脉冲重复率很高的“稳态有源干扰场，从而影响所处电台正 常工作【4 】。 天线是一个开放的输电线路，理论上，在其周围存在的任何物体都会对天线的性 能产生影响，特别是当物体的尺寸与天线的尺寸相当、距离较近时，它们对天线的性 能会造成较大影响，甚至影响正常通信的进行。 无源干扰主要是指输电线路的存在对发射天线方向特性的影响。这是因为高压输 1 1 0 k v 高压系统对广播电台发射天线的无源干扰研究 接地线或输电线的尺寸正好与中短波广播台发射天线的尺寸相当，从而使 路成为电台辐射天线的无源振子，从而造成天线辐射方向图的畸变，输电 系统离得越近，则这种干扰可能越严重【3 1 。 在高压输电系统存在前提下确保所需方向接收点可以接收到所需要的电磁波的 强度，使通信顺利进行是高压输电技术和通信技术的共同研究项目。 综上所述，高压输电线路对广播电台发射天线干扰的研究无论是在电力事业上还 是在无线通信技术上都有着广泛的应用和重大的现实意义。 1 2 高压输电线路对无线电台发射天线干扰研究的历史与发展现状【5 卜 2 0 】 高压输电线路对无线电台发射天线干扰有两种影响，即有源干扰和无源干扰。 目前对于有源干扰的研究主要是通过实测计算特高压输电线路对无线发射台的 有源干扰，即在选择的测量路径上，进行了工频电场、无线电干扰、可听噪声的测量， 根据c i s p r 推荐的架空电力线路电晕干扰横向传播衰减特性计算公式计算有源干扰 防护间距，在实际工程计算中，根据参数不同又可分为两种计算方法。 1 直接计算法1 直接计算法根据无线电台正常工作时的最低可用信号场强和信噪比直接计算防 护间距。计算公式如下： ( 1 2 q ：坠：墨k 0 8 5 ) d = 1 0 e 2 0 ( 1 1 ) e 2 02 4 1 + 4 ( g 。x 一1 5 3 ) + 4 0 l g 斋 ( 1 - 2 ) 如= e 2 0 + 1 6 5 l g ( 1 + ( 等) 2 ) ( 1 3 ) 上述式中，d p 为调幅广播收音台所需的防护间距，m ；s p 为无线收信台接收 的最低可用信号场强( 基准| lv m ，下同) ，d b ；r p 为无线收信台正常工作时所 需信噪比，d b ；e 2 。为距架空电力线边相导线2 0m 处无线电干扰场强，d b ；e ：。为 距离架空电力线边相导线地面投影2 0m 处lm h z 频率的无线电干扰场强，d b ； g m 觚为架空电力线导线表面最大电位梯度，k v c m ；d 为单根导线直径，c m ；h 为 架空电力线路导线对地平均高度，m ，6 h 2 0 。 2 控制背景计算法b 1 2 1 1 0 k v 高压系统对广播电台发射天线的无源干扰研究第一章绪论 控制背景计算法以架空电力线架设前的环境背景场强测量统计值为基本参量，通 过计算控制背景场强的变化，以保证收信台接收效果基本不变，计算公式如下： d 。：10 0 ! g n 。l o l g ( 1 0 0 1 心一眦0 6 ) ( 1 4 ) 式中，n 。为架空电力线路架设前环境背景场强统计值，d b ；a n 为允许背景场 强增量，d b 。考虑到各级线路运行电压等级的导线架设高度不同，会对近区场造成 干扰场强变化产生影响，其防护距离可用下式计算： 。p = 器( 篙) ； ( 1 - 5 ) 直接计算法和控制背景噪声法都是当离开无线电干扰源一定距离，无线电干扰场 强衰减到某一要求电平时，计算该点离无线电干扰源的距离，即保护间距。两种计算 方法不同之处为两者所要求的衰减参考的对象不同，前者以要求接收的最低信号可用 电平和信噪比为依据，这种计算方法较简单，但没有考虑背景( 环境) 噪声的综合影 响，因此适合信号最低可用电平较背景噪声要高，接收的信号类型比较单一，即要求 信噪比比较确定的场合。 高压塔输电线路对无线发射电台无源干扰的研究从1 9 8 1 年c w t r u e m a n 提出对 高压塔的圆柱型等效方法，即对复杂的高压输电塔简单等效成长方体加棱台，再简化 为圆柱型。模型尺寸根据公式( 1 6 ) 计算，具体简化步骤见图1 2 所示【4 】。 击郇孚 1 t ( 1 - 6 ) 卜l b 卅 ( a )c o ) 图1 2 圆柱型简化模型 2 0 0 8 年国家电网武汉高压研究院干酷渊对特高压线路对调幅广播收音台无源干 扰进行了研究，主要研究无源干扰随入射角变化规律，并对1 2 1 m 、1 0 2 7 m 频率下 本文的主要工作是1 1 0 k v 高压输电线路对广播电台中波、短波发射天线的无源 干扰研究，工作重点有以下几个方面： 第一是研究分析了猫型塔对于5 3 1 k h z 、6 0 0 k h z 、8 6 0 k h z 、1 m h z 、7 11 1 3 5 9 z 、 1 4 0 8k h z 、1 6 0 6k h z 频率的单塔、双塔、四塔、八塔天线在与高压输电线路垂直距 离为1 九、2 九、3 九、4 九、5 九、6 九和1 0 k 的条件下无源干扰的影响，得出猫型塔对中波 主要频率的无源干扰的一般规律。 第二是重点研究了鼓型塔( 9 2 回路塔) 对于5 3 l k h z 、6 0 0 k h z 、8 6 0 k h z 、1 m h z 、 7 1 1 1 3 5 9 k h z 、1 4 0 8k h z 、1 6 0 6k h z 频率的单塔、双塔、四塔、八塔天线在与高压输 电线路垂直距离为1 九、2 九、3 九、4 九、5 九、6 九和l o 九的条件下无源干扰的影响，得出 鼓型塔对中波主要频率的无源干扰的一般规律。 第三是研究猫型塔对于2 4 m h z 的短波对于h r 4 2 0 5 、h r 4 4 0 5 、h r 8 4 1 三 1 0 0 0 m 、2 0 0 0 m 的条件下 11 0 k v 高压系统对广播电台发射天线的无源干扰研究第章绪论 第一章为绪论，阐述了选题背景和研究意义，对高压输电线路对无线电台发射天 线的无源干扰的发展历史及现状进行了简单介绍。 第二章首先阐述研究方法和步骤，再介绍高压塔各个部分和天线的等效方法，以 及研究档距和高压塔个数对天线方向图的影响，最后根据仿真结果确定高压塔的有效 模型；对所确定的等效模型进行校模，为后续研究打下基础。 第三章着重研究分析了猫型输电塔对工作在5 3 1 k h z 、6 0 0 k h z 、8 6 0 k h z 、1 m h z 、 7 11 1 3 5 9 k h z 、1 4 0 8k h z 、1 6 0 6k h z 频率的单塔、双塔、四塔、八塔天线在与高压输 电线路垂直距离为1 九、2 九、3 九、4 九、5 九、6 九和1 0 九的条件下无源干扰的影响，总结 出猫型塔对中波主要频率的无源干扰的一般规律。 第四章仿真研究鼓型塔( 双回路塔) 对于5 3l k h z 、6 0 0 k h z 、8 6 0 k h z 、1 m h z 、 7 11 1 3 5 9 k h z 、1 4 0 8k h z 、1 6 0 6k h z 频率的单塔、双塔、四塔、八塔天线在与高压输 电线路垂直距离为1 九、2 九、3 九、4 九、5 九、6 九和1 0 九的条件下天线方向图以及无源干 扰的影响，总结出鼓型塔对中波主要频率的无源干扰的一般规律。 第五章主要是就猫型塔对于2 4 m h z 的短波对于h r 4 2 0 5 、h r 4 4 0 5 、h r 8 4 1 三款天线在与高压输电线路垂直距离为1 九、3 九、5 3 , 、5 0 0 m 、1 0 0 0 m 、2 0 0 0 m 的条件 下无源干扰影响的研究，得出短波天线无源干扰的规律。 第六章考虑在实际地形上高压输电线路对中波天线方向特性的影响情况，结合仿 真结果和实际辐射要求给出一个天线建议架设点。 第七章为结论与展望，对全文的工作加以总结，并提出了文中尚未解决、需要改 进和进一步研究与探索的问题。 附录列举了常见无线通讯标准所用的频段。 第二章研究方法和校模 1i o k v 高压系统对广播电台发射天线的无源干扰研究 第二章研究方法和校模 本章首先介绍实施本项目的研究方法与步骤，然后分析讨论计算模型的简化处理 方法，接着计算了简化处理后的分析计算模型，通过与已有文献的测试结果进行比较， 结果表明：本研究采用的简化方法是有效的，从而实现了计算模型的校正。为实现后 续分析研究奠定基础。 2 1 研究方法与步骤 高压输电输电线路对无线广播电台天线的无源干扰主要体现在高压输电线路存 在情况下发射天线方向特性的变化，其本质是输电输电线路的塔架、塔高、相线、地 线等与发射天线之间的相互耦合。研究分析此无源干扰就是讨论分析在输电线路存在 的条件下电台发射天线方向图的畸变情况，同时研究此畸变特性与距离的关系，从而 为确定防护距离奠定理论基础。因此有效地分析不同塔型高压输电线路存在条件下对 单塔、双塔、四塔、八塔电台发射天线方向图的变化是本研究的重点。实际中不管是 电台发射天线还是高压输电线路其实际结构均十分复杂，如何有效地建立计算模型是 分析研究的基础，根据以上分析，本研究的分析方法和步骤如下： ( 1 ) 简化电台发射天线输电线路，形成简单、有效的计算模型； ( 2 ) 简化高压输电系统，形成科学、有效、简洁的计算模型； ( 3 ) 对提出的计算模型进行校模，从而保证计算的可靠性； ( 4 ) 计算该天线模型的辐射方向图，并与已有资料比较，保证天线等效模型的 正确性； ( 5 ) 按上述建模方法建立高压输电线路对电台中波发射天线的影响的计算模型； ( 6 ) 研究不同距离下高压输电线路对电台中波发射天线的影响； ( 7 ) 按上述建模方法建立高压输电线路对电台短波发射天线的影响的计算模型； 各种不同条件下高压输电线路对电台短波发射天线的影响； 算分析的结果进行处理、分析和总结。 6 l1 0 k v 高压系统对广播电台发射天线的无源十扰研究第二章研究方法和校模 2 2 计算模型的处理【4 】1 2 5 1 本节主要处理的计算模型是中波天线和几款短波天线，同时对高压输电线路的模 型进行简化，分别对高压塔塔身、相线、塔的个数进行考虑，同时对地线等效公式进 行仿真验证。 2 2 1 发射天线的等效 1 中波天线 中波天线通常是垂直天线系统，一般情况下尽可能要求天线的水平方向辐射图是 个圆形，在每一个方向上都能够接受到天线发射的信号，因此在研究时选用直立阵子 天线【2 6 1 2 7 1 。单塔天线将其近似等效为单极子天线来考虑；双塔天线近似等效为单极 二元天线阵子；四塔天线近似等效为单极四元天线阵子；八塔天线近似等效为单极八 元天线阵子。在实际天线架设时为增强地面的导电率，一般会在天线周围铺设地网线； 在仿真研究中我们直接将地面等效为无限大全导平面。在仿真建模时根据广播电影电 视部设计院设计的m a 中波天线图忽略拉线的影响，各个天线的天线高度均工作波长 的0 5 倍，即设为0 5 九；对于多塔天线之间的距离设计为有源天线之间距离为o 5 九； 无源反射天线间的间距为o 5 九；有源天线与无源天线之间的距离为0 2 5 l ( 九为天线 工作波长) 2 8 - 3 1 】。各种天线塔的建模具体如图2 1 所示。 a 单塔建模 7 b 双塔建模 第二章研究方法和校模 l1 0 k v 高压系统对广播电台发射天线的无源干扰研究 c 四塔建模d 八塔建模 2 短波天线 图2 1 天线塔建模 短波天线通常是水平天线系统，主要是因为：水平振子天线架设和馈电方便；地 面导电率的变化对水平振子天线的影响较直立天线小；工业干扰大多是垂直极化波， 减小干扰对接收的影响【2 6 之7 】。在仿真研究主要是对北京中天广电通信技术有限公司设 计的h r 4 2 0 5 、h r 4 4 0 5 、h r 8 4 1 天线进行建模3 2 。3 5 1 。其中h r 是指水平辐射器， h r 4 2 o 5 中的4 指水平方向上有4 个水平天线振子，2 指的是垂直方向上有两行水 平振子，0 5 指的是天线振子长度为o 5 倍工作波长。 根据设计图建模时忽略了竖立天线的杆子对天线性能的影响，对各个天线振子的 馈电信号没有相位差，采用直接馈电，忽略了主馈线变阻器之类的器件的影响，反射 幕与天线的幕间距离为0 2 6 5 九。天线反射幕以相间很近的直线来建模，每根直线之间 间距为0 0 2 5 l ，反射幕长宽较天线幕的长宽大0 2 九【3 2 】。短波天线的建模具体如图2 2 所示。 ：k 图2 - 2h r 4 2 0 5 天线建模 1 1 0 k v 高压系统对广播电台发射天线的无源干扰研究 第二章研究方法和校模 2 2 2 高压输电线路的等效【2 5 】 高压输电系统主要由塔身、输电相线和地线组成，它对电台发射天线的无源干扰， 主要体现在：塔身、塔高、档距、地线、相线等几个方面，猫型塔的塔身结构如图 2 3 。当塔高、档距一定的情况下，不同高压塔的模型对结果会产生一定的影响，为 了减少对复杂系统不必要的计算量，有必要对输电系统进行必要的等效；同时为了确 保研究结果的有效性，对输电线路系统进行简化模型建立。 图2 - 3 猫型塔高压塔塔身结构图 高压输电线路等效研究中没有特别注明时，建模的主要数据原型为：塔身等效建 模以11 0 k v 输电线路为海拔1 0 0 0 m 以内、设计风速2 5 m s 、导线为1 枣l g j - 之4 0 3 0 猫型塔的呼高为2 4 m 的高压塔，2 5 个相同高压塔一字排开，且仅有的一个无线发射 塔( 发射塔的发射频率为5 3 1 l 【h z ) 与高压塔的中心塔垂直，相对距离为3 九，为基础 进行模型等效。 1 猫型铁塔的等效h 1 ( 1 ) 塔身的等效研究 塔身等效建模以1 1 0 k v 呼高为2 4 m 的猫型高压塔( 1 a ) ，2 5 个相同高压塔一字 排开，且仅有的一个无线发射塔( 发射塔的发射频率为5 3 1 k h z ) 与高压塔的中心塔 垂直，相对距离为3 九，为基础进行模型等效。对高压塔塔身进行4 种等效方法，即 圆柱形、面形、线形1 、线形2 ，其等效结构图如图2 4 所示。 9 第二章研究方法和校模 11 0 k v 高压系统对广播电台发射天线的无源干扰研究 a 圆柱形b 面形c 线形ld 线形2 图2 - 4 塔身简化等效 为得出有效的建模结构，分别对四种等效模型使用f e k o 软件进行仿真，其结果 如2 5 图所示( 单位：d b ，下同) 。 - - - - - n o t o w e r 2 1 0 专! 工! 多1 5 0 1 图2 5 塔身等效仿真方向图 由塔身等效仿真结果图可知圆柱形、面形、线形1 、线型2 的等效模型均对天线 方向特性有所影响。而圆柱形( 文献1 采用) 、面形、线形2 对天线方向特性影响区 别不大仿真效果差距不是很大，曲线基本吻合；线形l 和其他等效模型对天线方向特 性影响有较大差距，最大差距为0 t d b 。为减少不必要的计算量，同时使仿真结果的 有效性，综合考虑选取线形2 作为塔身等效模型。 ( 2 ) 高压塔的个数研究 连续多个高压塔通过塔上地线相连，通过相线输电，从而形成高压输电系统。为 了研究高压塔的个数对天线方向特性的影响程度，分别考虑不同数量高压塔条件下发 射天线方向图的变化情况。模型建立以线形2 为高压塔等效模型进行研究，发射塔与 高压塔输电线路的中心塔垂直，相对距离分别为l 九、3 九、5 九，高压塔个数主要考虑 1 n 缓绣鬟秀秀锈殇缓缓筋缓霪缀缓荔磁缵滋 矿 乏 耋孽爿 一 一 姒 燃 形爹。爹一煞雾酝移乳豁貉；。努”。荔毵魄 量_ l 龋 k争蓼；，。嚣。蠹貉彩彩。一 o，l2 1 0 9 8 7 8 9 o 1 7 7 6 6 6 6 6 7 7 1 1 0 k v 高压系统对广播电台发射天线的无源干扰研究第二重硒壅：；堑鲨塑堕垡 9 ，2 5 ，3 5 个相同高压塔一字排开，高压塔与高压塔之间的水平距离为4 5 0 m ，研究 其对天线远场的影响情况。仿真结果如图2 - 6 所示。 a 1 九时不同数量高压塔下的天线方向图b 3 l 时不同数量高压塔下的天线方向图 1 c 5 九时不j 司数量高压塔f 的天线方向图 图2 - 6 高压塔个数对天线方向特性的影响 由以上分析我们可以得出：在发射天线与高压输电线路中心塔距离为九时，9 塔、 2 5 塔、3 5 塔方向特性曲线基本吻合；在3 九、5 九时仿真结果为2 5 塔、3 5 塔方向特性 曲线基本吻合，而9 塔的曲线与前两者最大相差0 3 2 d b 。结合仿真分析结果，模型 建立时统一采用2 5 个相同高压塔排开。 ( 3 ) 关于地线的等效 高压塔上有相线和地线，地线和塔身相连，般高压塔上有两条地线，根据传输 线理论两条线可以等效为一条地线，等效方法如图2 - 7 所示1 1 。设原地线的直径为d ， 离地面高度为h ，两线之间的距离为d ，根据文献【1 】可等效成根地线直径为d 。的圆 柱，其表达式为式2 1 。 1 1 o7 2 2 o 8 e 8 o 2 7 7 6 6 8 7 7 o72 ， o 9 8 7 8 9 o 1 7 7 6 6 6 6 6 7 7 1 l o k v 高压系统对广播电台发射天线的无源干扰研究 如尚 r 4 z 时畸变方向在0 。和1 8 0 。上，且1 8 0 。方向的畸变 更大一些。中心塔与天线距离增大时，大部分方向上的畸变得到改善，但在1 6 0 。一 2 0 0 。方向上的畸变基本没有改善。从整体上看，高压输电线路对5 3 1 k h z 的单塔天 2 3 o ” 嘣 哪 | 荤 枷 j 拿 嘶 图3 - 46 0 0 k h z 高压塔与单塔天线不同距离时的方向图 图3 56 0 0 k h z 高压塔与单塔天线不同距离时对方向图的影响 由图3 5 可见：当中心塔距离天线d - l 九时，高压塔对天线方向图的影响较大， 尤其表现在4 0 。、1 3 0 。、2 2 0 。、3 2 0 。这几个方向上及其附近方向，最大凹陷达o 1 7 7 d b ，当高压塔距离天线为d - 2 九时方向图没有得到改善；当高压塔距离天线