[发明专利]一种高压电网的等效超长波天线阵建模分析方法和系统

说明书

本发明公开了一种高压电网的等效超长波天线阵建模分析方法和系统，属于工频电磁与天线领域。包括：将三相环路等效为逐级耦合的偶极子群，确定偶极子群的空间坐标；计算每个三相偶极子的环路长度，将长度为λ、λ/2、λ/4的长距离高压输电环路等效为长波天线，将多个短距离高压输电环路等效为实现长波天线功能的天线阵；计算输电环路上三相电压和电流；建立空间几何模型；对各天线阵进行仿真计算并进行矢量叠加；分析高压电网在整个仿真域的空间工频电磁场(波)分布的特性。本发明可仿真分析出高压电网产生的更远距离的工频电磁波，不仅解决了现有高压输电环路无法进行远场区电磁波仿真分析的问题，而且还可适用于远距离环境的电磁探测相关研究和分析。

技术领域

本发明属于工频电磁场与天线技术交叉领域，更具体地，涉及一种高压电网的等效超长波天线阵建模分析方法和系统。

背景技术

输电网络会产生周期性变化的工频电磁场(波)，作为电网大动脉的输电/配网络会对其附近空间产生强大的电磁场(波)，形成强大的电磁干扰。输电网络产生的工频电磁场(波)经过介质(如水体、空气、土壤、岩石等)的调制衰减会传播到空间中的某一点，该点处的工频电磁场(波)是不同位置分布的输电网络产生工频电场的矢量和。

输电环路对环境的影响是多方面的，通常我们所说的输电环路电磁环境问题包括以下几问题：工频电磁场(波)的生态效应和工频电磁场(波)带来的电磁干扰等。工频电磁场(波)的生态效应一直是人们关注的焦点，来自国内外的许多流行病学调查报告显示工频电磁场(波)可能对人类免疫功能存在着某种影响，可能与白血病、癌症发病率升高有关系；输电网络带来的电磁干扰主要影响周围居民的无线电广播与电视的收听及收看。

由于科学技术的快速发展，世界各国建立了分布广泛的高压电网，支撑人类创造巨大的物质文明。同时也带来了一个充满人造工频电磁辐射的环境，对生态环境、地球的近地空间包括电离层产生了越来越大的影响。因此需要对高压电网产生的工频电磁场的传播方式及其空间分布规律展开科学研究。

高压电网产生的工频电磁场的波长在5000公里～6000公里的范围，一般认为，在局部区域是近场的电磁辐射，没有电磁波的传播概念。因此其研究局限在近场电磁辐射的效应，对其中远场的电磁辐射效应研究薄弱。

发明内容

本发明针对上述存在的薄弱环节，提出了一种高压电网的等效超长波天线阵的建模和分析方法，在此基础上研究工频超长波天线阵的统一的工频电磁场(波)传播及其影响架构，旨在解决现有高压电网工频电磁场对生态环境、近地空间产生影响的科学研究缺乏有力支撑，特别是针对工频电磁场(波)传播方式、空间分布及其影响方面的研究不足的问题。

本发明提供了一种高压电网的等效超长波天线阵建模分析方法，包括以下步骤：

S1、将高压电网的三相环路等效为逐级耦合的偶极子群，确定偶极子群的空间坐标；

S2、计算每个三相偶极子的环路长度L，将长度L为λ、λ/2、λ/4的长距离高压输电环路等效为长波天线，将多个短距离高压输电环路等效为实现长波天线功能的天线阵，其中λ表示长波天线波长；

S3、计算高压电网中输电环路上的三相电压和电流；

S4、建立陆地-海洋-空气介质几何模型；

S5、对各个天线阵进行仿真计算并进行矢量叠加，计算出高压电网在整个仿真域的空间工频电磁场和电磁波分布；

S6、分析所述高压电网在整个仿真域的空间工频电磁场和电磁波分布的特性。

进一步地，所述步骤S1包括：

将高压电网的三相环路等效为逐级耦合的偶极子群，建立偶极子群的空间坐标矢量群，用集合V表示

V＝(V₁，V₂，…，V_i，…，V_n)，