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百度文解析.docx

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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Vol.32No.2

2008年1月PowerSystemTechnologyJan.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：

470·4051

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）

CalculationofActiveInterferenceinAeronauticalRadionavigationStations

CausedbyUHVACTransmissionLine

LIUXing-fa，GANZhe-yuan，ZHANGXiao-wu，ZHANGGuang-zhou，WANBao-quan，WUXiong

（WuhanHighVoltageResearchInstituteofSGCC，Wuhan430074，HubeiProvince，China）

ABSTRACT:

TheproductionmechanismofradiointerferencecausedbyUHVACtransmissionlines,itsfrequencycharacteristicandtransverseattenuationcharacteristicareanalyzed.Theoperationmodesofnon-directionalbeaconaredescribed.Combiningthepathofbringingairplaneinforlandingbynon-directionalbeaconwiththelimitvalueofradiointerferencecausedbyACtransmissionline,theactiveinterferencecausedbyUHVACtransmissionlineinnon-directionalbeacon-radiocompassnavigationsystemiscalculated.Calculationresultshowsthatfromthestandpointofactiveinterferenceandtaking15dBasprotectionratio,UHVACtransmissionlinecanbeerectedintheregionthatisawayfromtheantennacenterofaeronauticalradionavigationstationby38.9kmaswellasinarbitrarypositionbetweeninnerlocatorandouterlocator.

KEYWORDS:

UHVACtransmissionline；non-directionalbeacon；radiocompass；protectionratio；electromagneticenvironmentrequirements

摘要：

分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38.9km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500kV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1∼2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。

NationalKeyProjectofScientificandTechnicalSupportingPrograms

FundedbyMinistryofScience&TechnologyofChina（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2∼3个中波导航台，还可引导飞机穿云下降和非精密进场。

图1飞机利用导航台归航示意图Fig.1Diagramoftheplanehomingby

non-directionalbeacon

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4000∼11000m的叫做远距导航台，距跑道端1000∼1500m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15dB，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.2Radiointerferencegeneratedbycorona

电晕放电的单个脉冲很窄，脉冲宽度在0.1s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2∼3ms，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0.15∼4MHz范围内，这对频率为30MHz以上信号的干扰较微弱，但对中、短波信号的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0.5MHz电晕放电条件下，距离边导线地面投影20m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.1Limitsofradiointerferencefrom

HVACtransmissionlines

电压/kV110220∼330500

无线电干扰限值/dB（µV/m465355

关于特高压线路的无线电干扰限值，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1000kV线路时，无线电干扰的控制值是58dB（µV/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CISPRPUBNo.18推荐的公式计算，即

（2

512lg（10Ef⎡⎤∆=−⎣⎦

（1

或

1.75

1.5

20lg

50.5Ef∆=−+（2

式中：

∆E为相对频率为0.5MHz干扰场强的增量，dB（µV/m；f为频率，MHz。

8刘兴发等：

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Vol.32No.2

2.4衰减特性

高压输电线路的横向衰减特性为：

在100m内每倍频程衰减10dB；100m外每倍频程衰减6dB。

用公式表示为

033lg（/20dEEd=−（3

033lg（100/2020lg（/100dEEd=−−（4式中：

Ed为离边导线投影d处的场强，dB（µV/m；d为传播距离，m；E0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400m。

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15dB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.3Radiointerferenceanalysisofwirelesselectronic

compassinflyingplanethroughlinecourse

fromUHVACtransmissionlines

由干扰防护率的定义可得

snEER−>（5式中：

R为干扰防护率，dB（µV/m；Es为信号场强，dB（µV/m；En为干扰场强，dB（µV/m。

利用中波导航台飞行的飞机高度大于或等于400m，按最坏情况考虑，设dn＝400m。

离天线ds处的信号场强[7]为

ss77.820lgEPd=+−（6式中：

P为导航台有效辐射功率，dBw；ds为特高压线路与导航台天线之间的距离，km；Es为信号场强，dB（µV/m。

由式（4（5（6可得

20w

97.8（

20

s<10

fPEENd+−−∆−∆（7设导航台有效辐射功率P=5W（7dBw，E20=53dB，∆Nw=20dB，f=1MHz，那么ds<38.9km，因此距航线导航台38.9km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.4AnalysisofactiveinterferencefromUHVACtransmissionline

由图4可得

ns

60

tan2.671000dd−=°（8

式中：

dn为飞机距离地面的距离，m；ds为飞机距近距导航台的距离，km。

由式（8，当dn=100m时，ds=0.86km。

干扰场强的计算分2段进行：

当ds<0.86km时，按式（3计算，即En=（E20+∆Ef+∆Nw−33lg（dn/20；当ds>0.86km时，按式（4计算，即En=（E20+∆Ef+∆Nw−23−20lg（dn/100。

设近距导航台的有效辐射功率P=1W，其它假设参量和分析航线导航台时一样。

由R=Es−En可得

ssssnsss38.120lg33lg（6046.7,<0.86km

/12.220lg20lg（6046.7,>0.86kmdddEEddd−−++⎧⎪

⎪=⎨

−−++⎪

⎪⎩

（9由上述2式算出飞机在远、近距导航台之间下滑着陆时，无线电罗盘接收点处信号场强与干扰场强之比（Es/En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.2Fieldstrengthrateofsignalandinterferencewhen

theplanerunsthroughthefarandnearstation

ds/km

Es/En（dB

0.531.310.8629.231.028.361.526.562.025.502.524.793.024.28

（下转第12页continuedonpage12）

12

干喆渊等：

特高压输电线路对调幅广播台站的无源干扰

Vol.32No.2

[3]

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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，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continuedfrompage8）

条件下，从远、近距导航台之间任意点通过均能满

足R=15dB的防护率要求。

4结论

按照15dB的防护率要求，在距离航空无线电导航台天线中心38.9km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。

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