一种高压架空输电线路电磁散射的阻抗加载点选取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高压输变电工程电磁兼容领域，具体涉及一种高压架空输电线路电磁 散射的阻抗加载点选取方法。
【背景技术】
[0002] 高压架空输电线路对无线电台站的电磁散射主要来自高压架空导线和铁塔受无 线电信号的电磁场激励产生的感应电流，此感应电流通过金属构架向空间辐射电磁波，辐 射电磁波与源信号产生的同频干扰会改变原无线电信号的幅值和相位。
[0003] 减小高压输电线路电磁散射的方法一般保持一定的防护间距，延长高压输电线路 与需要保护的无线台站之间的距离，利用电磁波的自然衰减来规避高压输电线路电磁散射 对无线台站的影响。这种防护间距具有较大的安全裕度，但在土地资源稀缺的地区很难满 足对防护间距的要求。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种高压架空输电线路电磁散射的阻抗加载点 选取方法，具有较高准确性，可应用于抑制高压输电线路对特定频率电磁波电磁散射时的 最优负载加载点的选取，从而达到经济、高效的抑制高压输电线路对不同类型无线台站电 磁散射的效果。
[0005] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006] -种高压架空输电线路电磁散射的阻抗加载点选取方法，其改进之处在于，包 括：
[0007] (1)建立输电线路上金属导体入射场激励产生的感应电流电场积分方程；
[0008] (2)按矩量法将所述电场积分方程转换为金属导体的矩阵方程组；
[0009] (3)按频域多导体传输线法建立架空线路的矩阵方程组；
[0010] (4)建立所述金属导体的矩阵方程组与所述架空线路的矩阵方程组的混合方程 组；
[0011] (5)用所述混合方程组确定高压架空输电线路电磁散射的阻抗加载点。
[0012] 优选的，所述步骤（1)包括：
[0013] 以输电线路方向为X轴，以平行水平面且垂直X轴方向为y轴，以垂直X轴和y轴 方向为z轴建立坐标系，r'为所述输电线路上任意一点，r为空间中任意一点，对分布于所 述输电线路上金属导体的面电流Js(r')沿导体表面dS'积分，所述输电线路金属导体的 面单元电场积分用下式表示：
[0014]
[0015] 式（1)中，Es(r)为的r点的散射电场强度，ω为角频率，μ为所述输电线路所处 空间的磁导率，ε为所述输电线路所处空间的介电常数，V为哈密顿算子，g(r，r')为格林 函数，公式为：
[0016]
(2)
[0017] 式⑵中，々=，冗为波数；
[0018] 对分布于所述输电线路上金属导体入射场激励产生的感应电流I0-)沿导体轴 线Γ积分，所述输电线路上金属导体的线单元电场积分用下式表示：
[0019]
(3)
[0020] 式（3)中，r'0-)为r'沿导体轴线Γ方向的投影，1为沿导体轴线Γ方向 的单位矢量；
[0021] 按下式（4)确定所述金属导体表面切向电场的电场强度切向连续的边界条件：
[0022] t· (Es (r) +E； (r)) = 0 (4)
[0023] 式⑷中，t为单位切向矢量，Es(r)为的r点的散射电场强度，Ejr)为r点的入 射场强度；
[0024]将式（1)和式（3)代入式（4)，获取所述输电线路上金属导体入射场激励产生的感 应电流的电场积分方程，公式为：
[0025]
[0026] 优选的，所述步骤（2)包括：
[0027] 将所述电场积分方程中的感应电流1(1')展开成一组线性无关的基函数t/：， η 基于矩量法将所述电场积分方程转换为矩阵方程组，公式为：
[0028]ΚτXατ=Ετ(6)
[0029] 式（6)中，Κτ为金属导体内部几何元的关联矩阵，ατ为金属导体电流分布的待 定系数，Ετ为金属导体几何元表面电场切向分量加权后的列向量；
[0030] 其中，所述金属导体内部几何元的关联矩阵Κτ*的元素km为：
[0031] knn=<〇n,A(fn)> (7)
[0032] 式（7)中，〈> 表示内积运算，为检验权函数，A(fn)为将基函数代入所述电场积 分方程后积分所获取的计算式，meM，Μ为所述检验权函数的总数，neN，N为所述基函数 的总数；
[0033] 所述金属导体几何元表面电场切向分量加权后的列向量Ετ*的元素e"为：
[0034] em= <ωm,-t·E； (r) > (8)
[0035] 式⑶中，Ei(r)为r点的入射场强度，t为单位切向矢量。
[0036] 优选的，所述步骤（3)包括：
[0037] 确定η条架空线路的均匀多导体传输线的电报方程，公式为：
[0038]
(9)
[0039] 式（9)中，z为架空线路中电磁波的传播方向，V(z)为架空线路上任意点的电压 列向量，I(z)为架空线路上任意点的电流列向量，VF(z)为外界电磁场在架空线路上形成的 等效分布电压源列向量，IF(z)为外界电磁场在架空线路上形成的等效分布电流源列向量， Z为架空线路的单位长阻抗阵，其中，Z=jc〇L+R，L为架空线路的单位长电感阵，R为架空 线路的单位长电阻阵，Y为架空线路的单位长导纳阵，其中，Y=jωC+G，C为架空线路的单 位长电容阵，G为架空线路的单位长电导阵；
[0040] 以架空线路的方向为X轴，架空线路上任意点坐标为xs，xf为场点坐标，采用格林 函数确定所述架空线路上任意点Xs的电压列向量及架空线路上任意点Xs的电流列向量，公 式为：
[0041]
(W)
[0042] 式（10)中，x<为坐标数值小于\的部分，x>为坐标数值大于\的部分jJw) 为所述架空线路上任意点Xs的电流列向量的格林函数，Gv (X，xs)为所述架空线路上任意点 Xs的电压列向量的格林函数，1为所述架空线路的长度，P:为电流源与场点Xf的距离，P2 为Pi的镜像与场点Xf的距离，γ=j?/c为传播系数，其中，C为光速，601n(20/a) 为架空线路的特性阻抗，其中，a为所述架空线路的半径，1为所述架空线路的长度，δ的函 数表达式为：
[0043]
(11)
[0044]将所述式（10)代入所述式（9)，获取空间磁场Ε。激励下架空线路上任意点的电流 响应I(X)和电压响应Vsra(X)，公式为：
[0045]
(1-)
[0046] 式（12)中，Gjx，。）为所述架空线路上首端电流的格林函数，Gjx，1)为所述架空 线路上末端电流的格林函数，Gv(x，0)为所述架空线路上首端电压的格林函数，Gv(x，l)为 所述架空线路上末端电压的格林函数，1为所述架空线路上首端电压，V2S所述架空线路 上末端电压，V'SC]为完纯导体地面上方的空间电场在导线上任意位置的响应；
[0047] 其中，按下式计算所述架空线路上首端电压I:
[0048]
(13)
[0049]式（13)中，E。为空间磁场，Φi为波矢量为k的空间电磁波的传播方向所在平面 与地平面的交线和所述架空线路的夹角，即入射电磁波的入射角，α为空间入射电磁场的 入射平面与其电场分量之间的夹角，k为波矢量，h为所述架空线路的高度；
[0050] 所述架空线路上末端电压V2的计算公式为：
[0051]
(14)
[0052] 式（14)中，的为空间电磁场的入射方向与地平面之间的夹角，即空间电磁场的入 射仰角；
[0053] 按下式计算所述完纯导体地面上方的空间电场在导线上任意位置的响应… s。：
[0054] (15)；
[0055] 建立所述架空线路的矩阵方程组：<