一种确定线路在线监测设备处的电场强度的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种确定线路在线监测设备处的电场强度的方法及系统，包括：根据输电铁塔和通信设备天线的参数信息，建立共享铁塔三维模型；基于所述共享铁塔三维模型，将输电铁塔和输电导线作为金属散射体，按照通信设备天线的发射功率加载电源，并确定共享铁塔电磁干扰数学模型；根据所述共享铁塔电磁干扰数学模型确定线路在线监测设备处的电场积分方程；计算共享铁塔表面产生的感应电流，并利用所述感应电流求解所述电场积分方程，确定所述线路在线监测设备处的电场强度。本发明专利技术的确定线路在线监测设备处的电场强度的方法能够为共享铁塔的线路在线监测设备的射频电磁场辐射抗扰度要求提供数据支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种确定线路在线监测设备处的电场强度的方法及系统
本专利技术涉及高压输电变电工程电磁兼容
，并且更具体地，涉及一种确定线路在线监测设备处的电场强度的方法及系统。
技术介绍
电力与通信共享铁塔是指在电力铁塔上加装通信设备，将线缆、天线和RRU等通信设施附属在电力铁塔本体上，从而实现电力和通信基础设施资源共享。共享铁塔是一种社会资源共享的新模式，一是利用电力铁塔搭载通信设施可以有效减少新建通信铁塔基站占用土地资源，保护环境，美化景观，助力美丽中国建设；二是利用密布全国的电力铁塔用于通信建设，可以促进4G、5G等通信网络快覆盖、广覆盖；三是形成电力和通信企业共享合作模式，促进电网企业力高资产利用率，提高经济效益，实现国有资产保值增值和功能放大。共享铁塔推广价值巨大、应用前景广阔。目前共享杆塔有少量试用，验证了共享铁塔技术的可行性，但试用的杆塔和通信设备都较为单一，不能适应复杂环境的电力线路和各种制式的通信设备等场景，其中共享铁塔上的天线在其附近产生高场强的电磁场，可能对电力线路的在线监测设备产生空间辐射干扰，从而影响电力线路状态的监测，亟待确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定线路在线监测设备处的电场强度的方法，其特征在于，所述线路在线监测设备安装在共享铁塔或与共享铁塔相连接的输电导线上，共享铁塔包括：输电铁塔和安装于输电铁塔上的通信设备；所述方法包括：/n根据输电铁塔和通信设备天线的参数信息，建立共享铁塔三维模型；/n基于所述共享铁塔三维模型，将输电铁塔和输电导线作为金属散射体，按照通信设备天线的发射功率加载电源，并确定共享铁塔电磁干扰数学模型；/n根据所述共享铁塔电磁干扰数学模型确定线路在线监测设备处的电场积分方程；/n计算共享铁塔表面产生的感应电流，并利用所述感应电流求解所述电场积分方程，确定所述线路在线监测设备处的电场强度。/n

【技术特征摘要】
1.一种确定线路在线监测设备处的电场强度的方法，其特征在于，所述线路在线监测设备安装在共享铁塔或与共享铁塔相连接的输电导线上，共享铁塔包括：输电铁塔和安装于输电铁塔上的通信设备；所述方法包括：
根据输电铁塔和通信设备天线的参数信息，建立共享铁塔三维模型；
基于所述共享铁塔三维模型，将输电铁塔和输电导线作为金属散射体，按照通信设备天线的发射功率加载电源，并确定共享铁塔电磁干扰数学模型；
根据所述共享铁塔电磁干扰数学模型确定线路在线监测设备处的电场积分方程；
计算共享铁塔表面产生的感应电流，并利用所述感应电流求解所述电场积分方程，确定所述线路在线监测设备处的电场强度。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据输电铁塔和通信设备天线的参数信息，建立共享铁塔三维模型，包括：
以地面处输电铁塔的塔腿中心为原点o，垂直地面方向为Z方向，平行于导线方向为X方向，按照输电铁塔的实际尺寸信息建立输电铁塔模型，并按照通信设备天线的实际安装高度和下倾角在所述输电铁塔模型上设置天线模型，以建立共享铁塔三维模型。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述通信设备天线的工作频率确定所述天线模型中半波振子天线的长度；根据所述通信设备天线的最大增益确定所述天线模型中半波振子的数量；以及根据所述通信设备天线的尺寸确定所述天线模型中天线反射板的尺寸。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共享铁塔电磁干扰数学模型，包括：一个直角坐标系(x,y,z)和一个球坐标系铁塔作为理想导体，位于坐标系原点o处；通信设备天线作为电磁场源点位于r′处并向周围空间均匀地发射电磁波Ei(r′)，Ei(r′)以角度θ入射到输电铁塔上，在铁塔表面产生的感应电流密度分布为J(rT′)，J(rT′)向空间产生二次辐射场；通信设备的位置r′与x轴的夹角为线路在线监测设备位于场点r处，r处的电场强度为Es(r)，即线路在线监测装置处的电场强度；其中，Ei(r′)为已知量，Es(r)为待求量，J(rT′)为中间变量。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述共享铁塔电磁干扰数学模型确定线路在线监测设备处的电场积分方程，包括：



其中，Es(r)为线路在线监测设备处的电场强度；ω为入射波角频率；μ为磁导率；S为铁塔的表面积分域；g(r,rT′)为格林函数；ε为介电常数；J(rT′)为铁塔表面产生的感应电流密度。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算共享铁塔表面产生的感应电流，并利用所述感应电流求解所述电场积分方程，确定所述线路在线监测设备处的电场强度，包括：
根据通信设备天线发出的电磁波照射到铁塔角钢上的位置，将铁塔角钢表面划分为照明区和阴影区，并分别利用PO法和MOM法计算照明区和阴影区的感应电流；其中，角钢边缘属于阴影区；
采用基于三角面元的伽略金RWG基函数分别对照明区和阴影区的感应电流进行积分方程的离散近似，以获取离散后的PO区域的感应电流JPO和MOM区域的感应电流JMOM的表达式，包括：






其中，NMoM和αn分别MoM区域的剖分面元总数和电流系数，αn未知；NPO和βn分别为PO区域的剖分面元总数和电流系数，βn未知；fn为RWG基函数；
引入单位矢量tk+、tk-，两个矢量垂直于三角形的公共边，建立RWG基函数fn与公共边法向矢量的关系式，以确定βn；
根据MoM区域与PO区边缘处的边界条件确定电场关系式，包括：
LEJMoM+LEJPO＝-Ei(4)
其中，LE为电场算子；
根据感应电流JPO的表达式、感应电流JMOM的表达式和电场关系式，确定αn、感应电流JPO的值和感应电流JMOM的值；
将感应电流JPO的值和感应电流JMOM的值进行叠加，以确定铁塔表面产生的感应电流J(rT′)，并根据感应电流J(rT′)和所述电场积分方程，确定线路在线监测设备处的电场强度。


7.一种确定线路在线监测设备处的电场强度的系统，其特征在于，所述线路在线监测设备安装在共...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴发，张建功，刘华钢，黄锐，路遥，干喆渊，贺伟，齐道坤，张业茂，谢辉春，李妮，周兵，梨园，王延召，赵军，胡静竹，刘震寰，万皓，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网河南省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11