ITU-T干扰噪声限值与我国标准-电机工程学会电磁干扰专业委员会-熊万洲-2013年7月-长春模板

交流输电线路与金属导线电磁耦合专题研讨会资料中国电机工程学会电磁干扰专业委员会输电线路电磁环境学组2013年7月 长春ITU-T干扰噪声限值与我国标准熊万洲（中南电力设计院，湖北 武汉，）XIONG Wan-zhou(Central Southern China Electric Power Design Institute, Wuhan ,Hubei,China)0 前言输电线路的设计必须要考虑对邻近电信线路的干扰影响，其干扰影响（噪声计电压、噪声计电动势1）限值直接关系到与电信部门协调进程、判断受有害干扰的有线通信回路数目及采取补救措施需要的费用。必须兼顾通信系统与电力系统的利益，恰当的选取能被各方所接受统一的干扰影响噪声计电动势的控制值。除技术经济分析外，与各行业主管部门认知程度、产业经营政策有关，还需行政审批许可，是个复杂的问题。对于干扰影响限值，ITU-T（国际电信联盟电信标准化部门）出版制定了多项技术导则和建议，版本也不断更新2-5；多年来，我国相关部门进行了大量研究和试验，并制定了相关国家标准和行业标准6-12，有效的防止了输电线路对电信线路的干扰影响；近期国家电网特高压直流输电工程建设步伐加快，电力部门在研究直流滤波器性能指标及选择的同时，也涉及到对邻近电信线路干扰影响限值、计算方法的调查、研究及讨论13-22。但我国相关干扰影响限值、计算方法的标准和规程，除与ITU-T导则和建议存在一定差距外，还不完善。造成电力方、电信方和铁道各方对该限值的界定数值相差很大，计算方法存在差异，冠名表述（噪声计电动势、噪声计电压）也不尽相同，而且主观认识也存在一定分歧意见。我国经济水平的提高、电力和通信建设高速发展，通信服务质量和服务水平向国际标准看齐。为确保通信系统传输质量、降低电力工程防护费用、便于工程协调，应根据影响机理、国际国内标准及最新研究成果，统一规范输电线路影响通信系统的干扰影响限值、计算方法，尽量与国际接轨是非常必要的。注：由于引用参考文献的出版年代不同，本文中名词“杂音”等同于“噪声”，如“杂音计电压”等同于“噪声计电压”。1 国际电工IEV噪声定义国家标准GB/T 14733.8-1993，电信术语 电话本标准参照采用国际电工词汇IEV722章(CO)1190电话(1982年版)第722.42款1的定义。（1）噪声计电压psophometric voltag在通路或电话机的规定点上产生的干扰电压。它等于感应到通路或电话机上的干扰频谱分量的有效电压的均方根。每个电压都按所对应的频率进行加权。（2）噪声计电动势psophometric electromotive force噪声计电动势为噪声计电压的二倍。噪声计电压应该在电话电路的测量点终接600欧姆电阻，它的另一端终接其镜像阻抗的情况下，或者是直接跨接在该600欧姆电阻上进行测量或者在用理想变量器将这条电路的镜像阻抗转换成600欧姆之后，再跨接在该600欧姆电阻上进行测量。注：噪声计电动势可以定时地表示来自外界干扰源的干扰电动势对通话的干扰程度。（3）噪声计psophomet测量电路噪声的噪声计电压的仪表。注:噪声计装有加权网络，加权网络的特性根据被测电路是商用电话电路还是声音节目传输电路而有所不同。噪声计加权相当于各种频率干扰电压的听觉效果。2 ITUT限值建议（1）CCITT导则-1988.第六卷CCITT导则1988版第六卷指出：连接电话用户的电话局到国际电话交换局的一个或几个部分的线路，它受全部电力线路磁场和电场感应产生的杂音电动势不应超过1mV（注：未见原文，相当于噪声的电压为0.5毫伏），这是用户话机通话时在线路终端的值2。（2）ITU-T建议K.53 -2000ITU-T建议K.53 -2000的4.1.2款规定，在电信线路的任何终端，一对芯线的两条导线之间的长期允许感应噪声的电压为0.5毫伏3。（3）ITU-T建议K.68-2008ITU-T建议K.68-2008第6.5节关于噪音电压限制规定：由干扰结构中所有施加感应电力设备在正常工作条件下共同产生的，感应电信设备线对的两条线间的感应噪音电压限制在感应电信设备的任何终端处均为0.5mV，该电压会降低由感应电信设备提供的基于话音业务的质量4。（4）ITU-T导则-2008.第六卷ITU-T导则-2008年版.第六卷第6.2节允许的干扰a）款规定：行政部门普遍使用噪声计加权进行噪声测量，由全部电力线影响连接客户中继线到内部交换机所产生的噪声杂音计电压不超过0.5毫伏。这个值是在客户“线路”终端测量的值5。以上ITU-T导则和建议，噪声允许值规定，0.5mV(1mV)。3 国家标准及文件（1）国家标准GB743787国家标准GB743787公用模拟长途电话自动交换网传输性能指标规定：通过电力线的磁感应或静电感应，在用户话机线路端产生的杂音纵电动势，在国际通话时应不超过1mV6。由于该规定的应用条件是“在国际通话时”，在实际工程中很难界定和评估，故基本没有执行力度。（2）国家标准GB-90（送审稿）我国在90年代前通信线路及通信技术发展很不平衡，1988年5月由当时邮电部主编的国家标准GBXXXX通信线路遭受强电线路干扰影响的允许值（送审稿）相关条文规定：对于全国各大区、省（自治区、直辖市）、地区（市）以及沿海特区和开放城市等的电话回路，感应杂音计电动势允许值为1mV。这个标准因种种原因未能获得批准。（3）四部协议-1961水利电力部、铁道部、邮电部、解放军通信兵部1961年3月颁布了防止和解决电力线路对通信、信号线路危险和干扰影响的原则协议（简称四部协议），这是个原则性的联合文件，在当前的工程建设协调中还发挥一定作用。该协议第51条规定，一般电话回路内由各种干扰线路感应而诱起的杂音电动势总和不应超过下列数值（主要指架空明线），设有增音站的双线回路：4.5mV；未设有增音站的双线回路：10mV；单线回路：30mV7。四部协议至今没有新版本，90年代启动过更新工作，但因分歧意见大未完成。其中的相关内容（特别是技术部分）虽已过时，相关原则对当前的协调工作仍有指导作用。4通信行业标准（1）通信行业标准YD50062003通信行业标准YD50062003本地电话网用户线路工程设计规范在2.9.2条，本地电话网用户电缆线路遭受强电线路（含电气化铁道供电网）电磁耦合影响的规定：当强电线路正常运行时电缆线路遭受电磁耦合影响值不大于1mV（在话机端上测量）8。（2）通信行业标准YD20021992通信行业标准YD20021992长途通信干线电缆线路工程设计规范第9.2.7条规定，强电设施与通信线路接近时，对于电缆线路中的音频业务回路（通信线路维护人员的使用的音频电话回路），产生的干扰杂音计电压值不宜超过3.5mV9。5 电力行业标准（1）电力行业标准DL/T 5033-2006电力行业标准DL/T 5033-2006输电线路对电信线路危险和干扰影响防护设计规程按市话和农话及使用性质作了规定（由于架空明线基本拆除，表述方式发生了一定变化）。它在4.2款干扰影响允许值章节中指出，音频双线电话回路噪声计电动势允许值应符合下列规定：县电话局至县及以上电话局的电话回路为4.5mV；县电话局及至县以下电话局的电话回路为10mV；业务电话回路为7mV；另，兼作电话用有线广播双线回路噪声计电动势允许值应为10mV10。（2）电力行业标准DL/T 436-2005电力行业标准DL/T 436-2005高压直流架空送电线路技术导则，考虑到随着电信网络技术的发展，普遍采用了“本地电话网”的概念，取消了以前的通信线路级别及地域的划分，在表述方式上作了一些调整，相对电力行业标准DL 5033-20062规定的允许值更加严格。该技术导则在10.2款干扰影响及防护章节中指出，音频双线电话回路的杂音电动势允许值为：本地电话网的电话回路4.5mV；架空明线的电话回路10mV；业务电话回路7.0mV；另，兼作电话回路的有线广播双线回路的杂音电动势允许值为10mV11。目前各电力设计院，对本地电话网的电话回路噪声计电动势采用4.5mV的允许值依然是进行输电线路设计的主要依据。6 与ITU-T接轨（1）国际接轨的预期本节以上叙述表明，我国电话噪声计允许值不仅数值相差大，且对冠名表述（噪声计电动势、噪声计电压）的概念也不相同。早在1996年编制电力行业标准DL/T5063“送电线路对电信线路干扰影响设计规程”时，就对干扰影响允许值与国际接轨作过预期，在第三章允许值条文说明中强调：如果敏感系数达到1、噪声计电动势允许值为1 mV与敏感系数为4、噪声计电动势允许值为4.5 mV基本是对等的12。当电信设备、电信线路达到“尽可能对地完全平衡，符合最新式设备的要求”时，与国际标准1 mV接轨是不困难的。但必须注意到，对架空电信明线，特别是敏感系数为56的架空农话线要求与国际标准接轨是难于做到的12。2006年修订该行业标准DL/T5033时，又强调了该观点10。在目前的情况下，我国架空电信明线全部淘汰，与国际接轨是可期待的。（2）近期研究项目成果及文献1) 2006年，中国电力科学研究院“十五”国家科技攻关资助项目“800kV直流输电线路对电信线路影响研究”报告按电话回路性质对允许值进行了表述：(1)长途电话1.0mV；(2)本地电话4.5mV；(3)专用电话等13。2) 2007年，国家电网公司特高压直流输变电工程关键技术研究成果（项目编号：SGKJ-2007-94）。由国网北京网联直流工程技术有限公司（现并入国网北京经济技术研究院）与武汉高压研究院（现并入中国电科院）、华北电力大学以及北京邮电大学合作进行“高压直流系统谐波特性与标准研究”，在总报告第六节提出：新时期、新条件下电话回路噪声计电动势水平不超过2mV。附件“高压直流输电对通信的影响”（1通信部分、2电力部分）提供研究支撑14，论述了采用2mV允许值的依据。该项目研究人员后撰文，建议电话回路噪声计电动势水平限制范围为24 mV15-16。3) 2006年，中国电力工程顾问集团公司中南电力设计院立项（项目编号：DG1-D06-2006）进行“800kV直流滤波器性能指标选择及性能计算研究”，最早的成果见文献17。后期成果子报告之四（2007年4月）直流输电线路谐波对公众电话音频干扰情况的分析中，根据目前我国电力线路走廊通道与通信线路相对位置关系的普遍情况，探讨了将4.5mV允许值标准提高到1.0mV、放宽直流滤波性能指标或取消滤波器、工程协调技术经济比较等问题。4) 中国卫星通信集团、北京邮电大学撰文“现行标准对通信音频干扰限值的规定”，2007年10月发表于期刊电信工程技术与标准化指出：由于我国人口众多，且电力和通信行业发展较快，在我国高压电力系统与通信系统邻近的可能性比外国更大，为降低工程造价，同时保证通信系统的质量，对于公用电话回路音频干扰限值，参考ITU-T建议和其他国家的规定，建议杂音电动势应小于12 mV18。（3）工程回访调研中南电力设计院、山东电力工程咨询院有限公司2012年12月-2013年5月组织人员，针对近几年运行的向家坝上海、锦屏苏南800kV直流输电线路、云南广东800kV直流输电线路、宁东山东660kV直流输电线路工程，认真查阅了设计资料、核对了各部门通信线路条数、验证计算方法和允许值，进行了工程运行回访、了解沿线干扰影响情况与受影响部门交换了意见。结果表明19：我国电话回路状况：电信设备及电缆线路已经达到国际先进水平；光接入点的普及HYA电缆大幅减少和有效长度减短。原设计资料收集齐全、计算评估正确、标准采用合适，有效的防止了直流输电线路对电信线路的影响。总的等效干扰电流，在直流输电线路两端较大、中间较小。实际工程计算中，获取的是设备制造商提供的换流站出口数据，使得计算结果偏于保守。沿线没有电话用户反映干扰情况或投诉，极少电话偶尔有噪声可能是由于气候变化，输电系统、电话系统运行工况微小变化产生。关于标准使用问题，“过去用允许值为4.5mv，而大多数工程实际计算结果大都在2mv以下，所以采用允许值为2mv，是合适的。（4）DL/T5340限值的修订为推进电力行业标准DL/T5340的修订编制工作，2012年中南电力设计院、西南电力设计院进行了专题研究20-21，在征求意见稿中22对该允许值提出以下新的表述方式。音频双线电话回路噪声计电动势允许值应符合下列规定：1）基本噪声计电动势允许值2 mV。2）考虑电话回路敏感系数性能的噪声计电动势值见表6-1。表6-1 电话回路噪声计电动势允许值Tab.6-1 Limitation value of the longitudinal electromotive force of the noise meter of telephone circuit 敏感系数噪声计电动势/mV54.511.07 电信设备对地不平衡（1）通常测试方法ITU-T在规定噪声计允许值的同时，通常指出电信设备之间的失衡纵向变换损耗（LCL），必须符合ITU-T K.10-1996建议书要求23，该建议给出了供测试和研究的表示方法图。图7-1为电信线路的一般表示法，显示了噪声产生机制中两种不同的传输路径；图7-2对双端口设备进行不平衡测试的一般方法。所研究设备共模电流差模电压共模电压公共回路导体或参考导体A端B端共模路径差模路径图7-1 受干扰系统的一般表示法Zd1, Zd2：终端1和终端2的差模阻抗ZL1：终端1的共模阻抗（干扰源）ZL2：终端2的共模阻抗EL1：在被测设备输入端施加的干扰性纵向电动势Uc：在被测设备输入端施加的共模电压Ic：共模电路中的电流Ud1, Ud2：被测设备输入端口和输出端口处的差模电压图7-2 测试设备不平衡影响的一般方法（2）纵向与横向变换比（C800）ITUT导则第2卷，给出的由平行的输电线路或电气化铁路线路中剩余电流引起的通信电路横向电压Up，其经验计算公式为24（7.1）： （7.1）式中：Ip剩余电流的加权值，即施感线路中的杂音剩余电流；H一个总校正因子；该因子需要考虑布线耦合因子的合成频率相关性；ke800频率为800 Hz时的屏蔽因子，与施感线路（如：电气化铁路的轨道）有关；l暴露段长度；Z800施感线路与感应线路之间在频率为800 Hz时产生的每单位长度互阻抗，这两种线路都带有接地回路；kt800频率为800 Hz时的屏蔽因子，与通信线路（如：电缆铠装）有关；C800频率为800 Hz时的通信电路纵向与横向变换比；与需要计算Up的端部有关。结合图7-1、图7-2中所示符号，对于纵向与横向变换比C800的测量值，可用式（7.2）表示。 （7.2）纵向与横向变换比C800用dB表示，称为纵向变换损耗（LCL），最低允许值在技术要求中是有规定的24。在CCITT O.9建议书中，LCL定义为纵向路径中外加电动势的值和被测设备输入端口处的差模电压的比值25，用分贝表示如公式（7.3）。 （7.3）ITUT导则第六卷（2008版）第4.2节中，关于平衡技术参数所描述的平衡度5的计算公式与式（7.2）类似相同。（3）敏感系数输电线路电流剩余分量感应引起的不平衡影响噪声计电动势分量erI，我国相关标准都有类似的计算公式10-12,26-28，如式（7.4）。 （7.4）式中：敏感系数（也习惯用表示），用来表征电信线路对干扰影响的敏感性。其它符号含义类似式(7.1)。敏感系数定义、定量计算及测量方法，我国出版的相关标准、书籍及学术文献有众多介绍，但解释不尽统一。现在使用的工程设计有效标准没有明确定义，下面举出曾经在工程实践中使用过的标准（祖版级）中的定义。1）四部防止和解决电力线路对通信信号线路危险和干扰影响的原则协议定义为：双线电话回路杂音电动势与该回路一条导线上诱起的等值电动势的比值7。2）水电部电力规划设计管理局标准SDGJ79-88防止送电线路对电信线路危害影响及其保护设计技术规定定义为：双线电话回路杂音电压的2倍（杂音电动势）与该回路一条导线上产生的等值电动势的比值26（主要起草单位：中南电力设计院-单循）。3）中国工程建设标准化协会标准CECS67：94交流电气化铁道对电信线路杂音干扰影响的计算规程定义为：在两端匹配，其长度为1/4左右波长（800Hz）的电气短线上，同步测得的差模杂音计电压与共模杂音计电压600（）与共模杂音计电压（高阻）之比值称敏感系数27（主要起草人：孙泽民、李伯寅、周宗鲁）。4）中国工程建设标准化协会标准CECS65：94送电线路对双线电话线路干扰影响的计算规程对敏感系数没有定量定义（主要起草人：周宗鲁、李志泰、孙泽民、薛更新、李伯寅、刘崇青）。上述3个标准对敏感系数的定量定义，其含义是一致的。结合图7-1、图7-2中所示符号，可写出敏感系数的表达式（7.5）。 （7.5）文献29-30对式（7.5）也作了详细介绍，称它为电话回路敏感系数；同时称式（7.2）为始端（或终端）敏感系数。（4）C800与的差异比较干扰噪声计算公式（7.1）和公式（7.4）、比较电信设备对地不平衡度计算公式（7.2）和公式（7.5），表明纵向与横向变换比C800（纵向变换损耗LCL）与敏感系数界定范围及概念有所不同，有下列差异：1）C800代入干扰影响计算公式（7.1）的计算结果为噪声计电压；2）代入干扰影响计算公式（7.4）的计算结果为噪声计电动势；3）它们的关系为：=2 C800（个人看法，供讨论）。8 总结（1）噪声计限值我国地域广阔、人口密集、各地电信建设水平也存在差距，本文提出音频双线电话回路的干扰影响基本噪声计电动势允许值应小于2 mV。该建议值要严格于目前电力行业标准10-12，但比ITU-T标准2-3要宽松，这是符合我国国情的。（2）计算值冠名在干扰影响计算公式中关于电信设备的对地不平衡，ITU-T导则中定义的纵向、横向变换比C80024和我国相关标准中定义的敏感系数26-27不能混淆使用，它对计算结果的冠名有直接关系。（3）其它输电线路对邻近电信线路干扰影响的计算、测试、限值及计算参数的研究，我国在80年代至90年代初期最为活跃，出版了很多文献及资料，除以上引用外还有许多文献31-35对相关问题作了详细规定和探讨；以后的十多年，因电信部门光接入点的迅速普及金属回路的电话线路大幅减少和有效长度减短，输电线路工程对它实际影响越来越少，相关方面的研究工作基本停止；近几年，国家电网特高压直流输电工程建设步伐加快，电力部门基于直流滤波器性能指标及选择的研究，对邻近电信线路干扰影响限值、计算方法的讨论有所重视。9 参考文献1 国家标准GB/T 14733.8-1993电信术语 电话S2 CCITTDirectives concerning the protection of telecommunication line against harmful effects from electric power and electrified ralway lineS1988CCITT防止电信线路遭受电力线路或电气化铁道线路危险影响的防护导则S19883 ITUT，Recommendation K.532000Values of induced voltages on telecommunication installations to establish telecom and a.c. power and railway operators responsibilitiesS：2-3ITUT，建议K.532000确定电信运营者与交流电力及铁道运营者责任时用的电信装置上的感应电压值S ：2-34 ITUT，Recommendation K.682008，Operator responsibilities in the management of electromagnetic interference by power systems on telecommunication systems Study 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