一种变电站内5G基站选址方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术属于基站选址技术领域，特别涉及一种变电站内5G基站选址方法、装置、设备及介质；所述方法包括：S1、获取变电站物理环境模型；S2、在变电站物理环境模型中确定变电站空间电磁场对5G基站直接耦合干扰的干扰区域S

【技术实现步骤摘要】
一种变电站内5G基站选址方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术属于基站选址
，特别涉及一种变电站内5G基站选址方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]目前，5G通信正在高速发展，其中变电站内基于5G网络的应用也愈加丰富，为了提高使用5G信号的电力设施的响应速度和灵敏度，5G基站也将装设在变电站站内。因此变电站中的电磁环境存在对5G基站的正常运行造成影响甚至损坏内部电路的潜在风险，但目前尚未有一套科学合理的变电站内的5G基站选址方法，用来避免或降低变电站内电磁环境对5G基站造成的电磁骚扰。
[0003]如图1所示，变电站中可能对5G基站产生电磁骚扰的干扰源分别有：工频电磁场、无线电干扰、高频辐射场、雷电辐射场、开关操作辐射场。其中工频电磁场的频率为50～60Hz，无线电干扰的频率为0.15～30MHz，高频辐射场的频率大于30MHz，雷电辐射与开关操作辐射场均为脉冲电磁场。
[0004]空间电磁骚扰与5G基站设备之间的耦合方式分别有：传导耦合和直接耦合。传导耦合又称前门耦合，是指电磁脉冲能量通过接收天线等途径耦合进入引信射频前端，当耦合能量过大时，前端电路会出现饱和、阻塞甚至烧毁的情况。直接耦合又称后门耦合，是指外界空间电磁骚扰穿过设备外壳，直接作用到PCB板上，在线路、芯片引脚以及各个端口都将产生骚扰感应电压，若后门耦合量超过芯片引脚、端口阈值电压，将影响无线通信单元正常工作。
[0005]目前较多的研究针对5G基站建设在电力杆塔上的电磁兼容问题研究，即共享杆塔问题。主要为了缓解新建通信杆塔建设成本高、施工周期长、征地难、协调难等问题，通过与电网公司合作，在电力杆塔下建设基站，塔上架设基站天线的方式实现5G基站与输电线路共用铁塔。该方案与本在变电站内建设5G基站虽然都是在高压设施附近建设5G基站，面临的问题存在建设区域类似、干扰原因类似的共性，但是5G基站装设在铁塔附近，面临的电磁环境主要来自输电线路，与变电站内的电磁环境相比，在幅值、频率范围、影响因素方面都较简单。主要表现在工频电磁场幅值低，频率范围小，影响因素主要来自输电线路不需要考虑电力设备的电磁干扰，尤其是不需要开展选址方面的研究，而主要是通过电磁兼容设计保障5G基站正常运行即可。即主要是研究高压输电线产生的工频电磁场、无线电干扰对5G基站的影响进行分析并给出防护方法，与避免变电站中干扰源的影响存在明显差异。
[0006]另外，变电站中置于主控室和保护小室内的二次设备面临与5G基站类似的电磁兼容问题。但是相比二次设备，5G基站存在外置天线、5G基站发射高频信号与变电站高频信号存在重叠等特殊问题，并且二次设备装设在主控室或保护小室内，变电站设计时已经考虑了这些区域的电磁环境，因此不需要考虑其选址问题。
[0007]综上所述，是要必要研发一种变电站内5G基站的选址方法，以在变电站内找到中满足5G基站电磁兼容要求的可部署区域。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种变电站内5G基站选址方法、装置、设备及介质，以解决现有技术无法完成变电站内5G基站选址的技术问题。本专利技术基于5G基站的正常运行的电磁兼容要求，能够找到变电站中满足5G基站电磁兼容要求的可部署区域，达到“降低选址难度，缩短建设工期，有效控制成本”的目的。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种变电站内5G基站选址方法，包括：
[0011]S1、获取变电站物理环境模型；
[0012]S2、在变电站物理环境模型中确定变电站空间电磁场对5G基站直接耦合干扰的干扰区域S
A
，满足5G基站选址的初步区域为
[0013]S3、确定雷击变电站物理环境模型内避雷针通过接地网耦合对5G基站电源端口的传导干扰；基于雷击变电站物理环境模型内避雷针通过接地网耦合对5G基站电源端口的传导干扰，在区域中确定5G基站选址的接地网节点位置；
[0014]S4、确定变电站物理环境模型空间电磁场通过传导耦合对5G基站电源端口的传导干扰；基于变电站物理环境模型空间电磁场通过传导耦合对5G基站电源端口的传导干扰，在步骤S3中选出的接地网节点位置中确定最终选择的节点位置。
[0015]本专利技术进一步的改进在于：步骤S1中根据变电站设计图确定变电站中各建筑、设备的几何尺寸以及各设备的电压等级；根据所述各建筑、设备的几何尺寸以及各设备的电压等级，采用计算电磁环境的电磁场分析软件进行建模，获得变电站物理环境模型。
[0016]本专利技术进一步的改进在于：所述计算电磁环境的电磁场分析软件为FEKO。
[0017]本专利技术进一步的改进在于：步骤S2具体包括以下步骤：
[0018]S21、利用变电站设计图，使用电磁场分析软件建立变电站内各电压等级地上结构模型，所述地上结构模型包括导线、主变压器、避雷针，以及金属架构和主控室；
[0019]S22、对地上结构模型中的导线施加工频电压进行电压激励，计算变电站内工频电磁场；
[0020]S23、对地上结构模型中的导线施加电晕电流激励，计算变电站内0.15MHz以上高频辐射场；
[0021]S24、对地上结构模型中的避雷针施加雷电流，计算雷电辐射场产生的脉冲电磁场；
[0022]S25、在地上结构模型中的导线施加开关操作电流激励，计算开关操作辐射场产生的快速瞬变电磁场；
[0023]S26、根据步骤S22
‑
S25计算获得的工频电磁场、高频辐射场、脉冲电磁场和快速瞬变电磁场分别确定工频电磁场影响范围S1、高频辐射场影响范围S2、雷电辐射场影响范围S3和开关操作辐射场影响范围S4，得出变电站空间电磁场对5G基站直接耦合干扰的干扰区域S
A
＝S1∪S2∪S3∪S4，满足5G基站选址的初步区域为
[0024]本专利技术进一步的改进在于：步骤S23中采用激发函数法对输电线路施加电晕电流激励。
[0025]本专利技术进一步的改进在于：步骤S3具体包括以下步骤：
[0026]S31、建立变电站接地网和电源电缆的计算模型；
[0027]S32、计算雷击变电站避雷针情况下，电源电缆屏蔽层传导电流；
[0028]S33、基于电源电缆屏蔽层传导电流和转移阻抗计算电缆端口共模和差模干扰电压；转移阻抗是电缆的参数，可以由电缆的几何结构参数和电缆内导体的电导率以及绝缘材料的介电常数计算获得；
[0029]S34、根据步骤S33获得的电缆端口共模和差模干扰电压，在区域中确定5G基站选址的接地网节点位置。
[0030]本专利技术进一步的改进在于：步骤S4具体包括以下步骤：
[0031]S41、通过变电站内空间电磁场计算结果建立场线耦合模型，计算电源电缆屏蔽层感应电流；空间电磁场计算是按照通常计算空间电场和空间磁场的方法获得；比如在电磁场数值计算中使用的有限元法或模拟电荷法都可以计算获得；
[0032]S42、建立电源电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变电站内5G基站选址方法，其特征在于，包括：S1、获取变电站物理环境模型；S2、在变电站物理环境模型中确定变电站空间电磁场对5G基站直接耦合干扰的干扰区域S
A
，满足5G基站选址的初步区域为S3、确定雷击变电站物理环境模型内避雷针通过接地网耦合对5G基站电源端口的传导干扰；基于雷击变电站物理环境模型内避雷针通过接地网耦合对5G基站电源端口的传导干扰，在区域中确定5G基站选址的接地网节点位置；S4、确定变电站物理环境模型空间电磁场通过传导耦合对5G基站电源端口的传导干扰；基于变电站物理环境模型空间电磁场通过传导耦合对5G基站电源端口的传导干扰，在步骤S3中选出的接地网节点位置中确定最终选择的节点位置。2.根据权利要求1所述的一种变电站内5G基站选址方法，其特征在于，步骤S1中根据变电站设计图确定变电站中各建筑、设备的几何尺寸以及各设备的电压等级；根据所述各建筑、设备的几何尺寸以及各设备的电压等级，采用计算电磁环境的电磁场分析软件进行建模，获得变电站物理环境模型。3.根据权利要求1所述的一种变电站内5G基站选址方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：S21、利用变电站设计图，使用电磁场分析软件建立变电站内各电压等级地上结构模型，所述地上结构模型包括导线、主变压器、避雷针，以及金属架构和主控室；S22、对地上结构模型中的导线施加工频电压进行电压激励，计算变电站内工频电磁场；S23、对地上结构模型中的导线施加电晕电流激励，计算变电站内0.15MHz以上高频辐射场；S24、对地上结构模型中的避雷针施加雷电流，计算雷电辐射场产生的脉冲电磁场；S25、在地上结构模型中的导线施加开关操作电流激励，计算开关操作辐射场产生的快速瞬变电磁场；S26、根据步骤S22
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S25计算获得的工频电磁场、高频辐射场、脉冲电磁场和快速瞬变电磁场分别确定工频电磁场影响范围S1、高频辐射场影响范围S2、雷电辐射场影响范围S3和开关操作辐射场影响范围S4，得出变电站空间电磁场对5G基站直接耦合干扰的干扰区域S
A
＝S1∪S2∪S3∪S4，满足5G基站选址的初步区域为4.根据权利要求3所述的一种变电站内5G基站选址方法，其特征在于，步骤S23中采用激发函数法对输电线路施加电晕电流激励。5.根据权利要求3所述的一种变电站内5G基站选址方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：S31、建立变电站接地网和电源电缆的计算模型；S32、计算雷击变电站避雷针情况下，电源电缆屏蔽层传导电流；S33、基于电缆屏蔽层传导电流和转移阻抗计算电缆端口共模和差模干扰电压；S34、根据步骤S33获得的电缆端口共模和差模干扰电压，在区域中确定5G基站选址的接地网节点位置。
6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继业，刘晗，孟萨出拉，李正浩，刘恒，胡悦，马宝娟，韩金侠，段钧宝，张慧，朱思成，张瑞兵，曾姝彦，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网山东省电力公司，
类型：发明
国别省市：