(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210847258.X (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 北京交通大 学 地址 100044 北京市海淀区西直门外上园 村3号 (72)发明人 焦超群　宗世奇　张秀敏　喻鹏程　 (74)专利代理 机构 北京市诚辉律师事务所 11430 专利代理师 杨帅峰　岳东升 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于特征模理论的短波频段超高压输 电铁塔的电磁 散射分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于特征模理论的短波 频段超高压输电铁塔的电磁散射 分析方法。 将电 磁数值计算方法与特征模理论相结合， 对输电铁 塔进行特征值与模式显著性的计算分析， 明确输 电铁塔的能量转换规律与谐振特性。 其次， 对输 电铁塔施加垂直极化平面电磁波， 进一步分析输 电铁塔的结构特征和电磁散射场的相互作用。 最 后， 利用矩 量法计算同激励条件 下的表面感应电 流和谐振频率， 与本方法的结果进行对比， 进行 误差分析， 验证本方法的合理性和有效性。 该方 法适用于超高压输电线路铁塔工程下的电磁散 射特性分析， 各参数可根据实际工程中的数学模 型具体情况进行修改， 以便能够高效、 精准、 便捷 地分析输电线路铁塔对周边无线电台站的电磁 散射影响。 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 CN 115270447 A 2022.11.01 CN 115270447 A 1.一种基于特征模理论的短波频段超高压输电铁塔的电磁散射分析方法， 其特征在 于， 包括以下步骤： 1)确定所研究的高频超高压输变电工程中模型的各类参数， 对未施加特定激励源的输 电铁塔进行 特征值与模式显著性的计算分析， 并绘制随频率变化 规律的曲线图； 2)由于输电铁塔可以看成一个垂直金属接地体， 因此考虑输电铁塔对无线电信号干扰 影响最大 的情况， 对模型施加垂直极化平面电磁波， 用特征模理论计算此时铁塔的模式权 重系数并绘制其 值随频率变化的曲线图， 分析 此时铁塔的电磁散射影响； 3)在同种激励源条件下， 利用矩量法计算得到三种不同塔型输电铁塔的表面感应电流 随频率的变化曲线图与谐振频点， 然后与特征模理论的计算结果进行对比并进行误差分 析， 从而探究输电铁塔的本体结构对电磁散射场的影响。 2.根据权利要求1所述一种基于特征模理论的短波频段超高压输电铁塔的电磁散射分 析方法， 其特 征在于： 超高压输电线路铁塔的本体结构特征通过其各自的实际工程需要或所建立的模型来 确定， 通过判断此塔型输电铁塔的特征值大小分析其谐振特性和能量转换规律， 例如： 当特 征值等于零时， 输电铁塔储存的磁能等于电能， 此时的输电铁塔电磁散射模式处于谐振状 态； 当特征值大于零时， 磁能大于电能； 特征值小于零时， 电能大于磁能， 因此， 通过对特征 值的研究可以从电磁能量 转换的角度进一 步分析输电铁塔电磁散射谐振现象。 3.根据权利要求1所述一种基于特征模理论的短波频段超高压输电铁塔的电磁散射分 析方法， 其特 征在于： 判断输电铁塔的模式显著性随频率的变化规律， 例如： 当特征模式显著性的数值大于 0.707时， 该特征模式为显著模式， 对测试频段中的电磁散射起到主要贡献作用， 相反， 电磁 散射的贡献较低， 从而明确哪一个特征模式在整个电磁散射过程中对输电铁塔固有属性起 到的辐射作用大小程度。 4.根据权利要求1所述一种基于特征模理论的短波频段超高压输电铁塔的电磁散射分 析方法， 其特 征在于： 通过实验计算在施加特定激励后的输电铁塔模式权重系数 如果此值明显 高于其他特征模式的值， 从而推断受激励影响后该塔型下的此特征模式对电磁散射影响相 关程度最高， 模式权重系数的变化直接决定了此特征模式在输电铁塔电磁散射中占比大 小。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115270447 A 2一种基于特征模理论的短波 频段超高压输电铁塔的电磁散射 分析方法 技术领域 [0001]本发明涉及高频超高压输电线路铁塔的电磁 兼容技术领域， 具体涉及 一种基于特 征模理论的短波频 段超高压 输电铁塔的电磁散射影响分析。 技术背景 [0002]输电线路铁塔的电磁散射现象是制约我国电网全面建设和无线电台站布设位置 的重要影响因素。 由于我国电网建设的飞速发展， 超高压输电线路铁塔的架设高度和密度 都随之有显著提升， 输电线路铁塔产生的电磁散射对信号通信质量的影响得到越来越多研 究人员的密切关注。 这种输电线路铁塔的电磁散射现象一旦出现在气象预测、 信息通讯、 交 通引导甚至军事设施周边时， 将会对无线电台站的正常工作产生影响， 存在潜在的安全隐 患。 而现有的电磁数值求解技术有模型尺寸和工作频段的局限性， 未能将铁塔的本体结构 和散射场的特性结合分析， 防护方式较为被动。 因此在完善超高压输电线路铁塔的电磁散 射计算模型时， 需要设计一种能够准确分析输电线路铁塔电磁能量变化规律， 并且能够结 合本体结构特征解释输电铁塔对电磁散射场的关键影响因素的实验方案， 进而为制定超高 压输电线路铁塔的电磁散射主动防护方案以及加快我国 “新基建”电网建设提供理论基础 和技术参考。 发明内容 [0003]为了解决： 超高压输电线路铁塔的电磁散射计算中， 该铁塔结构下输电铁塔 的固 有谐振特性和能量转换规律， 以及在特定激励 源影响下， 铁塔空间结构、 形状尺寸等本体特 征对电磁散射场的影响机制， 本发明提出一种基于特征模理论的短波频段超高压输电铁塔 的电磁散射分析 方法。 [0004]本发明所采用的技术方案为： 提出一种基于特征模理论的短波频段超高压输电铁 塔的电磁散射分析方法， 其步骤如下： 步骤1)对未施加特定激励源的输电铁塔进行特征值 与模式显著性的计算分析， 明确输电铁塔的能量转换规律与谐振特性； 步骤2)对输电铁塔 施加特定激励源， 计算模式权重系数， 绘制其值随频率的变化 曲线图， 分析铁塔空间结构、 形状尺寸等本体特征对电磁散射场的影响机制。 步骤3)利用矩量法计算同激励条件下的输 电铁塔表面感应电流和谐振频率， 与特征模分析方法的结果进行对比实验， 验证本方法的 合理性和有效性， 从而分析 此测试频段内超高压 输电铁塔的电磁散射影响。 附图说明 [0005]图1三种不同塔型的输电线路铁塔建模效果与塔头内部细节图 [0006]图2未施加激励的猫 头塔5‑10MHz特征值计算结果 [0007]图3未施加激励的猫 头塔5‑10MHz模式显著性计算结果 [0008]图4对猫头塔施加垂直极化平面电磁波后的数 学模型说　明　书 1/3 页 3 CN 115270447 A 3