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1、交流特高压输电线路对航空无线电导航台站的有源干扰计算XX文解析第32卷 第2期 电 网 技 术 V ol. 32 No. 22008年1月 Power System Technology Jan. 2008文章编号：1000-3673（2008）02-0006-03 中图分类号：TM723；TN972 文献标识码：A 学科代码：4704051交流特高压输电线路对航空无线电导航台站的有源干扰计算刘兴发，干喆渊，张小武，张广洲，万保权，邬 雄（国网武汉高压研究院，湖北省 武汉市 430074）Calculation of Active Interference in Aeronautical Ra

2、dionavigation StationsCaused by UHVAC Transmission LineLIU Xing-fa，GAN Zhe-yuan，ZHANG Xiao-wu，ZHANG Guang-zhou，WAN Bao-quan，WU Xiong（Wuhan High Voltage Research Institute of SGCC，Wuhan 430074，Hubei Province，China ）ABSTRACT: The production mechanism of radio interference caused by UHVAC transmission

3、lines, its frequency characteristic and transverse attenuation characteristic are analyzed. The operation modes of non-directional beacon are described. Combining the path of bringing airplane in for landing by non-directional beacon with the limit value of radio interference caused by AC transmissi

4、on line, the active interference caused by UHVAC transmission line in non-directional beacon-radio compass navigation system is calculated. Calculation result shows that from the standpoint of active interference and taking 15dB as protection ratio, UHV AC transmission line can be erected in the reg

5、ion that is away from the antenna center of aeronautical radio navigation station by 38.9 km as well as in arbitrary position between inner locator and outer locator.KEY WORDS: UHVAC transmission line；non-directional beacon ；radio compass；protection ratio；electromagnetic environment requirements摘要：分

6、析了交流特高压输电线路的无线电干扰产生机理、频率特性和横向衰减特性,描述了中波导航台的工作方式。结合中波导航台引导飞机进场着陆轨迹和交流输电线路无线电干扰限值，计算了特高压输电线路对中波导航台无线电罗盘导航系统的有源干扰。结果表明，从有源干扰角度考虑，取防护率15dB ，在距航空无线导航台天线中心38.9 km内均可架设特高压输电线路，远近距导航台间任意点均可架设特高压输电线路。关键词：特高压输电线路；中波导航台；无线电罗盘；防护率；电磁环境要求0 引言为了满足我国社会经济可持续发展的用电需求，建设以特高压电网1为核心的坚强电网已成为国家电力建设的战略目标。特高压输电能够有效节省线路走廊，有助

7、于改善网络结构、减少输电瓶颈和实现大范围的资源优化配置，经济和社会效益十分明显。但特高压输电线路的电磁环境2-3不同于500 kV 线路，对沿线邻近的航空无线电导航台站4-6的影响也不相同。为保障飞行安全，必须深入研究特高压输电线路对航空无线电导航台站的有源干扰影响，这种干扰取决于特高压线路的无线电干扰特性和航空无线电导航台站的电磁波传播特性7-8。1 航空无线电导航台站简介航空无线电导航台站包括：中波导航台，超短波定向台，仪表着陆系统的航向信标台、下滑信标台，指点信标台，全向信标台，测距台，塔康导航台以及着陆雷达站等。其中中波导航台工作频率与输电线路无线电干扰频率有重叠部分。中波导航台是发射

8、垂直极化波的无方向性发射台，除不间断地发射载波信号外，每隔一段时间以调幅方式发播12次表示本台标志的识别信号(莫尔斯电码 ，以便机上飞行人员识别要选用的中波导航台，避免发生差错。中波导航台所辐射的电波信号并不携带任何方位信息，飞行人员所需要的基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重点项目(2006BAA02A09；已申请中国发明专利(200710168959.6。National Key Project of Scientific and Technical Supporting ProgramsFunded by Ministry of Science & Technology of Chin

9、a(2006BAA02A09第32卷 第2期 电 网 技 术 7 方位信息是靠飞机上的无线电罗盘测出来的。飞机机载无线电罗盘具有一个心脏型方向性图的天线及伺服系统，它可以测定出中波导航台相对于飞机纵轴线起端(飞机头 的夹角(即相对方位角 。飞行员根据这个相对方位角就可以决定到达目的地(即设有中波导航台的地点 应该飞行的方向。例如，飞机从甲地飞向乙地并在乙地设置中波导航台。此时只要飞行员使无线电罗盘指示的相对方位角始终指在零度，就可以最终将飞机引导到乙地的上空，见图1。此过程称为归航，因此中波导航台也叫归航台。利用设置在机场跑道中心延长线上的23个中波导航台，还可引导飞机穿云下降和非精密进场。

10、图1 飞机利用导航台归航示意图 Fig. 1 Diagram of the plane homing bynon-directional beacon中波导航台通常设置在机场区域或航路导航点以及空中走廊的进出口，其安装位置必须是精确已知的，同时还要将其频率、识别信号等通报给所有可能利用该导航台的飞行人员。中波导航台通常沿跑道中心线延长线设置，其中，距跑道端4 00011 000 m 的叫做远距导航台，距跑道端 1 0001 500 m 的叫做近距导航台，它们分别使用各自的工作频率和识别信号。飞机在进场着陆过程中，首先将无线电罗盘的频率调到远距导航台并飞向远距导航台，尽量使飞机的航迹与跑道中心延

11、长线相重合，飞过远距导航台后，再将频率调到近距导航台，并飞向近距导航台，最后对准跑道方向，操纵飞机安全着陆。2 有源干扰机理2.1 概述利用中波导航台飞行时，关键要保证相对方位角指示的准确和稳定，如果受到干扰，就可能造成飞机偏离航路甚至迷航。特别是在飞机的进场着陆阶段，如果由于无线电干扰等原因造成无线电罗盘指针产生大量的误差和摆动，就有可能使着陆引导失误，危及飞行安全。对中波导航台的电磁防护实质是对机载无线电罗盘的电磁防护，因为电磁干扰的最终效果是由机上无线电罗盘体现出来的。相关文献规定对输电线路的有源干扰防护率9-11为15 dB ，这是对无线电罗盘来讲的。交流高压输电线路的无线电干扰主要是

12、由电晕引起的。导线、绝缘子或线路金具等的电晕放电电流注入导线，并沿导线向注入点两侧流动，从而在导线周围产生磁场(即无线电干扰场 ，如图2所示。图2 电晕产生的无线电干扰Fig. 2 Radio interference generated by corona电晕放电的单个脉冲很窄，脉冲宽度在0.1 s 量级，一系列脉冲组成脉冲群，并且其波形也十分不规则。脉冲群的持续时间为23 ms ，这样一系列的脉冲必然产生丰富的高频分量。随着频率的提高，其频谱分量减少。根据大量的测量结果，输电线路电晕放电的频谱特性在0.154 MHz 范围内，这对频率为30 MHz 以上信号的干扰较微弱，但对中、短波信号的

13、接收及通信导航系统均存在干扰。 2.2 无线电干扰限值高压输电线路无线电干扰限值8是指在规定的测量条件下(频率、位置、天气、仪器等 所测定的无线电干扰电平的统计平均值。线路的干扰电平与线路结构、电压、气候、地理环境等因素有关。表1提供了在晴天0.5 MHz 电晕放电条件下，距离边导线地面投影20 m处的干扰电平限值。表1 我国交流高压输电线路无线电干扰限值 Tab. 1 Limits of radio interference fromHV AC transmission lines电压/kV 110 220330 500无线电干扰限值/dB(V/m 46 53 55关于特高压线路的无线电干扰

14、限值，目前没有国际标准，因为各国的国情不一样，输电线路参数和走廊的定义也不一样。我国设计1 000 kV 线路时，无线电干扰的控制值是58 dB(V/m，交流特高压基地的测量数据显示，无线电干扰水平不超过此值。 2.3 频率特性电晕放电形成的脉冲电流频谱特性在0.15 4MHz 范围内。由于频率不同，高压输电线路无线电干扰电平的增量(也称频率特性 由CISPRPUB No.18推荐的公式计算，即(2512lg(10 E f =(1或1.751.520lg50.5E f =+ (2式中：E 为相对频率为0.5 MHz 干扰场强的增量，dB(V/m；f 为频率，MHz 。8 刘兴发等：交流特高压输

15、电线路对航空无线电导航台站的有源干扰计算 V ol. 32 No. 22.4 衰减特性高压输电线路的横向衰减特性为：在100 m 内每倍频程衰减10 dB ；100 m 外每倍频程衰减6 dB 。用公式表示为033lg(/20 d E E d = (3033lg(100/20 20lg(/100d E E d = (4 式中：E d 为离边导线投影d 处的场强，dB(V/m；d 为传播距离，m ；E 0为输电线路干扰限值。 3 防护间距计算飞机飞行过程中其位置不断变化，机上无线电罗盘收到的信号和干扰的场强也在变化，即信号与干扰的比值是不断变化的。但在其它干扰特性和信号传播特性一定的条件下，空中

16、任一点的信号场强与干扰场强之比主要取决于中波导航台、特高压线路和飞机之间的相对位置。就航线导航台而言，飞机飞越特高压线路附近的情况如图3所示。文献8的附录B 规定，飞机在中波导航台覆盖区(不含进场下滑阶段 内的最低飞行高度为400 m 。因此飞机飞临特高压线路上空时受到的干扰影响最大。考虑最坏的干扰影响，只要分析图3中P 点的信号场强与干扰场强之比，然后与15 dB 的防护率相比较。 图3 特高压线路对在航路上飞机无线电罗盘的干扰分析Fig. 3 Radio interference analysis of wireless electroniccompass in flying plane

17、through line coursefrom UHVAC transmission lines由干扰防护率的定义可得s n E E R (5 式中：R 为干扰防护率，dB(V/m；E s 为信号场强，dB(V/m；E n 为干扰场强，dB(V/m。利用中波导航台飞行的飞机高度大于或等于400 m ，按最坏情况考虑，设d n 400 m 。离天线d s 处的信号场强7为s s 77.820lg E P d =+ (6 式中：P 为导航台有效辐射功率，dBw ；d s 为特高压线路与导航台天线之间的距离，km ；E s 为信号场强，dB(V/m。由式(4(5(6可得20w97.8(20s 10f

18、 P E E N d + (7 设导航台有效辐射功率P =5 W(7 dBw ，E 20= 53 dB ，N w =20 dB ，f =1 MHz ，那么d s 38.9 km ，因此距航线导航台38.9 km 以内任何位置架设特高压输电线路，均不影响飞机无线电罗盘的正常工作。近距导航台引导飞机进场着陆时，飞机按规定的下滑线降落，如图4所示。图4 特高压输电线路穿越远近距导航台间时对着陆飞机有源干扰的影响Fig. 4 Analysis of active interference from UHVAC transmission line由图4可得n s60tan 2.671 000d d =

19、(8式中：d n 为飞机距离地面的距离，m ；d s 为飞机距近距导航台的距离，km 。由式(8，当d n =100 m时，d s =0.86 km。干扰场强的计算分2段进行：当d s 0.86 km 时，按式(4计算，即E n =(E 20+E f +N w 2320lg(d n /100。 设近距导航台的有效辐射功率P =1 W ，其它假设参量和分析航线导航台时一样。由R =E s E n 可得s s s s n s s s 38.120lg 33lg(6046.7, 0.86 kmd d d E E d d d +=+(9 由上述2式算出飞机在远、近距导航台之间下滑着陆时，无线电罗盘接收

20、点处信号场强与干扰场强之比(E s /E n 的变化(按飞机飞临特高压线路上空时的最坏情况考虑 ，计算结果见表2。可以看出，从有源干扰角度考虑，特高压输电线路在本文所论表2 飞机在远、近距导航台之间下滑时 无线电罗盘接收点信号和干扰场强比值Tab. 2 Field strength rate of signal and interference whenthe plane runs through the far and near stationd s /kmE s /E n (dB0.5 31.31 0.86 29.23 1.0 28.36 1.5 26.56 2.0 25.50 2.5 2

21、4.79 3.0 24.28（下转第12页 continued on page 12）12干喆渊等：特高压输电线路对调幅广播台站的无源干扰V ol. 32 No. 23邵方殷我国特高压输电线路的相导线布置和工频电磁环境J电网技术，2005，29(8：1-7.Shao FangyinPhase conductor configuration and power frequency electromagnetic environment of UHV transmission lines in China JPower System Technology，2005，29(8：1-7(in Chin

22、ese4 黄道春，阮江军，文武，等特高压输电线路电磁环境研究J电网技术，2007，31(1：6-10Huan Daochun，Ruan Jiangjun，Wen Wu，et alStudy on electromagnetic environment of UHV AC transmission lines JPower System Technology，2007，31(1：6-10(in Chinese5 肖冬萍，何为，谢鹏举高压输电线路电晕放电特性及其电磁辐射场计算J电网技术，2007，31(21：52-55Xiao Dongping，He Wei，Xie PengjuStudy on

23、corona discharge characteristic of high voltage transmission line and calculation of its electromagnetic radiation fieldJPower System Technology，2007，31(21：52-55(in Chinese6 万保权，邬雄，刘涤尘，等西北750 kV输电线路的无线电干扰研究J高电压技术，2003，29(3：41Wan Baoquan , Wu Xiong, Liu Dichen，et alResearch on the radio interference

24、of 750kV line in westnorth ChinaJHigh Voltage Engineering ，2003，29(3：41(in Chinese7 GB 7349-87高压架空输电线、变电站无线电干扰测量方法S 8波波维奇 B D导线天线的分析与综合M杨渊，译北京：人民邮电出版社，19879 GB 7495-87，架空电力线路与调幅广播收音台的防护间距S10 GB13614-92，短波无线电测向台(站 电磁环境要求S 11 Belrose J S，Lavrench W，Dunn J G，et alThe effects of re-radiationfrom highris

25、e buildings and transmission lines upon the radiation pattern of MF broadcasting antenna arraysCProceedings of AGARD/EPP Meeting，Spatind ，Norway ，1979 12 王秉中计算电磁学M北京：科学出版社，200213 郭景丽,刘其中,李建瀛,等金属介质混合结构目标电磁特性的矩量法分析J.西安电子科技大学学报(自然科学版 , 2006, 30(1：71-74Guo Jingli，Liu Qizhong，Li Jianying，et alAn MOM anal

26、ysis for amixture of conducting and dielectric objectsJJournal of Xidian University ，2006, 30(1：71-74(in Chinese收稿日期：2007-12-10。 作者简介：干喆渊(1979 ，男，武汉大学和国网武汉高压研究院联合培养博士研究生，从事电磁兼容方向研究，E-mail ：ganzy；张小武(1977 ，男，博士研究生，从事电磁兼容方向研究； 张广洲(1975 ，男，高工，从事电磁兼容方向研究； 万保权(1973 ，男，博士，高工，从事电磁兼容方向研究； 邬 雄(1964 ，男，教授级高工，

27、长期从事电力系统电磁兼容及电磁环境研究；周文俊(1959 ，男，教授，博导，研究方向为微电子设备防雷接地、高电压绝缘与测试、电磁兼容、电力电子技术在高电压中的应用等。（编辑 李兰欣）（上接第8页 continued from page 8）条件下，从远、近距导航台之间任意点通过均能满足R =15 dB 的防护率要求。4 结论按照15 dB 的防护率要求，在距离航空无线电导航台天线中心38.9 km 内均可架设特高压输电线路；对于远近距导航台间任意点均可架设特高压输电线路。最终的防护距离要结合无源干扰防护距离和飞行试验来确定。参考文献1 刘振亚特高压电网M北京：中国经济出版社，2006 2 邬雄

28、，万保权，路遥1000kV 级交流输电线路电磁环境的研究J高电压技术2006，32(12：55-58Wu Xiong，Wan Baoquan，Lu yaoStudy on electromagnetic environment for 1000 kV AC transmission lineJHigh Voltage Engineering ，2006，32(12：55-58(in Chinese 3Electric Power Engineering Research Laboratory Central Research Institute of Electric Power Indust

29、rySummary report on previous study programs, methods, results and practical experiences of CRIEPI research on the environmental influence related to UHV AC transmissionR20054 黄道春，阮江军，文武，等特高压输电线路电磁环境研究J电网技术，2007，31(1：6-10Huan Daochun，Ruan Jiangjun，Wen Wu，et alStudy on electromagnetic environment of U

30、HV AC transmission lines JPower System Technology，2007，31(1：6-10(in Chinese 5 肖冬萍，何为，谢鹏举高压输电线路电晕放电特性及其电磁辐射场计算J电网技术，2007，31(21：52-55Xiao Dongping，He Wei，Xie PengjuStudy on corona discharge characteristic of high voltage transmission line and calculation of its electromagnetic radiation fieldJPower Sy

31、stem Technology，2007，31(21：52-55(in Chinese6 孙先锋航空无线电导航台站电磁干扰的特点及测量方法J空中交通管理，2001，30(2：39-40Sun XianfengCharacteristics and measurement method of electromagnetic interference of aeronautical radio navigation station JAir Traffic Management，2001，30(2：39-40(in Chinese 7T esche F M，Ianoz M V，Karlsson TEMC analysis methods and computational mode