超/特高压电网对全球卫星导航定位信号干扰影响分析及仿真模型研究

超/特高压电网由于大型金属架构的电磁特性以及电晕放电效应，对空间无线电信号传播将产生一定影响，对依赖于以卫星为基础无线电导航定位系统的重要军事及导航设施，尤为敏感和关注。本项目以日益密集的高压电网与全球卫星导航定位（GNSS）信号网络的电磁兼容问题为背景，开展超/特高压输电线路对GNSS信号干扰影响的真型观测试验，研究超/特高压线路对GNSS信号干扰的影响规律和形成机理，建立高压输电金属网架对GNSS信号的电磁散射高效计算模型，提出可行的干扰防护和改善措施，为我国超/特高压工程建设和GNSS广泛而安全的应用提供电磁兼容预测、设计和防护理论分析手段。本项目特色和创新在于将在国际上首次开展特高压输电线路对GNSS信号干扰影响的真型现场试验研究；建立超/特高压输电线路对GNSS信号的无源干扰高效计算模型；提出GNSS接收设备在超/特高压电网电磁环境影响下合理的距离避让与防护改善措施。

本项目以日益密集的高压电网对全球卫星导航定位信号产生的干扰问题为背景，围绕特高压示范工程“晋东南-南阳-荆门1000kV输电线路在断电检修和通电运行环境下的GNSS真型观测以及无线电干扰测试数据，研究特高压输电线路对卫星导航定位信号干扰的影响规律和形成机理，建立特高压金属网架对卫星导航信号的电磁散射高效计算模型，为我国特高压工程建设和卫星导航系统基础建设提供合理的距离避让与防护等电磁兼容设计奠定理论基础。项目研究所取得的主要成果如下：.1）研究制定了特高压线路对GNSS信号干扰影响测试方案。.2）从P1和P2多路径、L1和L2信噪比、数据完好率等方面对GPS观测数据进行质量分析，结果表明特高压输电线对距离线路远近不同点位GPS信号均未产生可观测到的干扰。.3）GNSS数据处理与分析结果表明特高压输电线带电与断电环境下，GNSS测得两期点位坐标整体一致，其坐标变化与距输电线距离的远近无明显关系。.4）GNSS测试数据频谱分析表明GNSS动态观测数据受特高压输电环境影响不明显，断电和通电的功率谱密度估计结果基本一致，与测试点到特高压输电线的距离之间没有明显规律。.5）建立了基于矩量法和多层快速多极子的无源干扰高效算法，比较了该算法相对于传统矩量法在计算复杂度以及存储复杂度上的优势，并通过实例验算和现场试验验证了计算模型的准确性。.6）高压输电线路导线电晕产生无线电干扰主要集中在10MHz以下，30MHz以上频段输电线路的干扰较小，而GPS卫星传输载波频率在1GHz以上，而输电线路在此频段无线电干扰接近背景噪声，因此不会形成有效干扰。.7）无线电干扰测试数据研究结果表明电磁干扰对GNSS信号中频率为1.023MHz C/A码和0.511MHzP码频点存在一定干扰，当频率高于10MHz以后，干扰幅值迅速下降致30dB以下，电磁干扰强度与GNSS信号中的C/A码和P码频点有距离相关性，但对测地型接收机，不形成有效的干扰影响。. 结合项目研究，在国内核心期刊上发表学术论文6篇，国际会议论文6篇，其中EI收录8篇。培养了博士1名，硕士3名，已有12名本科生毕业设计参与项目研究，其中《特高压环境对GPS观测数据影响分析研究》（何林）获2011年湖北省优秀学士学位论文。