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【真题再现】
电磁辐射污染
文/肖 荻
①电磁波是电场和磁场周期性变化产生波动并通过空间传播的一种能量,也称电磁辐射。它既可以造福人类,但同时也给环境带来负面影响。产生负面效应超过标准的电磁辐射强度就是电磁辐射污染,也被称为电子“烟雾”或电子垃圾。
②电磁辐射污染的来源可分为天然电磁辐射源和人为电磁辐射源。天然电磁辐射源是由大气中的自然现象引起的,比如自然放电、雷电、火山爆发等此类大气与空气污染源,具有黑子活动和黑子放射的太阳电磁场源,以及有恒星爆发、宇宙间电子移动等现象的宇宙电子场源。人为电磁辐射源是指人工制造的各种系统、电器和电子设备产生的电磁辐射,可以分为工频辐射源和射频辐射源。各类电磁波发射系统,工频辐射系统,利用电磁能的工业、科学、医疗设备等,甚至包括家用电器,均是电磁辐射的污染源(见下表)。
电磁辐射的污染源
③电磁辐射污染危害严重。它会引发意外重大事故,可以使电爆装置、易燃易爆气体等意外爆炸、燃烧,甚至引起火箭发射失败、卫星失控。它会干扰信号,直接影响电子、仪器仪表的正常工作,使信息失真,控制失灵。例如,会引起火车、飞机、导弹或人造卫星失控。它还会危害人体健康,长期处于高强度的电磁辐射环境中极易造成白血病,诱发癌症并加速癌细胞增殖,影响心血管系统和视觉系统等。
④现代生活中,处处离不开电子设备,我们要学会从日常生活中防止电磁辐射污染。购买通过国家电磁兼容性安全认证的电子产品;尽量使用座机,少用手机拨打电话;给有显示屏的电器安装电磁辐射保护屏;积极锻炼身体,多食用富含维生素C及蛋白质的食物,还需做定期检查,有效防止电磁辐射污染对人体健康造成的影响。
(选自《环保与生活》,重庆大学出版社 2014年版,有删改)
1.本文说明的主要内容是什么?
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2.电磁辐射污染的危害有哪些?
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3.你从文章的表格中能获得关于电磁辐射污染源的什么信息?
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4.第①段是怎样说明电磁辐射污染的?
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5.第③段中加点的“极易”一词能否换成“容易”?为什么?
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(2014年贵州省遵义中考题)
【名师解读】
解题策略:
第1题要求写出文中说明的主要内容,主要考查学生筛选信息和概括文章主要内容的能力。说明的主要内容,有的从全文的角度理解,有的从某一段落中理解。一般情况下都是从全文中来概括。答题前,先要找出文章说明的事物,以及该事物特征、种类、性质、范围等,然后概括。概括说明主要内容时,表达要完整。一般采用“本文介绍了某事物的来源、种类、特征、范围”等表达形式。
第2题要求写出电磁辐射污染的危害,主要考查学生筛选信息的能力。筛选、概括信息的主要步骤如下:①认真阅读题干,找出筛选、概括信息的范围、内容、表述方式和字数要求等信息;②认真阅读文本,确定范围,仔细筛选;③根据内容要求提取有用信息;④对提取的有用信息加以归纳、整合;⑤按表述方式和字数要求进行概括表述。本题只要将目光锁定第③段,就可以筛选出主要内容,然后分点概括即可。
第3题要求写出从文章表格中获得的关于电磁辐射污染源的信息,主要考查学生的读表能力和探究能力。答题前先要仔细阅读表格,看清楚表格的标题以及具体内容。对表格内容进行横向和纵向的比较分析,提取出关键的信息,透过表格的字面信息,分析表格的深层含义。这张表格的标题是“电磁辐射的污染源”,表格内容包括“类别”和“设备名称”,涉及到方方面面。仔细分析就可以得出结论。
第4题主要考查学生对说明方法及其表达效果的掌握情况。常见的说明方法及其作用如下:(1)举例子。举出实际事例来说明事物,使所要说明的事物具体化,以便读者理解。(2)分类别。将被说明的对象,按照一定的标准划分成不同的类别,一类一类地加以说明。分类别可以将复杂的事物说清楚。(3)列数据。在文章中列举具体的数据可以使所要说明的事物具体化,以便读者理解。(4)作比较。说明某些抽象的或者是人们比较陌生的事物,可以用具体的或者大家已经熟悉的事物和它比较,使读者通过比较得到具体而鲜明的印象。(5)画图表。图表法可以把复杂的事物说清楚,来弥补单用文字表达的欠缺,对有些事物解说更直接、更具体。(6)下定义。下定义能准确揭示事物的本质,这是科技说明文常用的方法。(7)作诠释。从一个侧面,就事物的某一个特点做些解释,比较具体形象地突出事物的特征。(8)打比方。打比方可以增强说明的形象性和生动性。(9)摹状貌。运用摹状貌,可以使被说明对象更形象、具体。一般情况下,答题时先指出运用的说明方法,然后写出说明的内容即可。
第5题运用比较的方法来考查学生对说明文语言准确性的掌握情况。答题时首先要解释词语的意思,比较两个词语的不同,然后指出所选词语的使用范围、程度、性质等,结合原文内容说明其在文中的作用,最后用简洁的语言表达出来。答题时一定要结合具体的语句回答。
错答探因:
上述真题中第1、3、4题失分较多。第1题失分的原因是内容概括不全面,一般考生只能写出电磁污染的来源和污染,而忽视防止的内容。第3题失分主要是读不懂表格内容。不少学生直接写成“电磁辐射污染源的类别和设备名称”,没有能透过现象看本质。第4题失分主要是没有指出具体运用的说明方法。
【读写联通】
关键词:移动通信基站;电磁辐射;环境影响
0 引言
随着我国经济的快速发展及社会的不断进步,手机的使用越来越普遍,给人们的生活带来了极大便利。当前,为了提高接收单元的灵敏度,满足人们对手机信号的需求,移动通信基站的建设越来越多,其产生的电磁辐射对周围环境的影响越来越受人们的重视。因此,必须要对移动通信基站的电磁辐射环境影响进行分析。基于此,本文展开了研究和介B。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象
结合某市移动通信基站的实际建设情况,选取具有代表性的楼顶抱杆等9种不同类型共504个典型基站现场实测,基站塔形以楼顶塔居多,占比82.9%,其中楼顶抱杆塔和楼顶美化天线,分别为177座和132座,占总数的61.2%;楼顶四角塔、楼顶角钢塔和楼顶井字塔多为旧站改造,占比较少,为总数的4.7%;楼顶拉线塔、楼顶景观塔和楼顶集束天线分别占比7.7%、4.9%和4.4%;落地塔占比17.1%。所测基站均为定向天线,有单一站,也有共址站,发射频率涵盖目前电信、移动、联通所有2G、3G网络(基站功率为15W/扇区~20W/扇区,天线高度为9m~80m,天线增益为12dBi~18dBi,垂直半功率角为7°~14°,水平半功率角为65°~90°)。
1.2 仪器与方法
测定仪器采用德国Narda公司生产的非选频式NBM-550型电磁分析仪,选用ProbeEF-0391型探头,为各向同性响应宽带探头,量程0.01V/m~800V/m,响应频率100kHz~3GHz。测定方法严格按照《移动通信基站电磁辐射环境监测方法(试行)》(环发[2007]114号),选择在移动基站话务量较高的8:00~20:00时段。
1.3 布点方法
监测点位布设在天线主瓣方向上,距天线所在楼底或塔底50m范围内(特殊研究除外)。由于基站近场区范围内一般无人活动,且天线架设高度较高,有一定下倾角。因此,不考虑近场影响,重点研究电磁辐射对公众活动较多的地面远场辐射影响。监测点位布设见图1。
图1 监测点位布设
1.4 数据统计与分析
采用IBMSPSS22.0软件。经正态性、方差齐性检验,所得测量结果非正态、方差不齐,故均以中位数表示,组与组之间的比较采用Mann-Whitney和Kruskal-WallisH检验,选取a=0.05为检验水准。
2 结果与讨论
2.1 地面电磁辐射总体强度分析
选取的504个典型基站现场实测结果表明,地面50m范围内电磁辐射最大功率密度值为4.5μW/cm2,远低于40μW/cm2,符合《电磁环境控制限值》(GB8702―2014)中公众曝露控制限值。监测结果见表1。
表1 移动通信基站功率密度监测结果μW/cm2
天线架设方式不同,地面测得的电磁辐射值有一定差异。由表1可知,50m范围内功率密度平均值依次是:楼顶抱杆>楼顶井字塔>楼顶角钢塔>楼顶景观塔>楼顶集束天线>楼顶拉线塔>楼顶四角塔>楼顶美化天线>落地塔。落地塔功率密度平均值(0.043μW/cm2),明显低于楼顶抱杆塔(0.118μW/cm2)。这可能与天线架设高度有关,根据电磁波衰减理论,天线挂高越高,到达地面电磁辐射功率密度值随距离增加成平方降低。这为今后选择基站架设类型提供了技术依据,在能够满足信号覆盖要求的基础上,应尽可能选择落地塔为主要架设方式,可以最大限度减少基站电磁辐射对地面的影响。同时正与某市政府在《市政府关于进一步加快信息基础设施建设的意见》中“合理预留公众通信基站(含广播电视设施)建设场地,结合道路改造,充分利用绿化带建设基站”的要求相吻合,尽可能从源头上解决基站选址问题,将落地塔建设纳入到各类设施建设规划中。
2.2 50m范围内地面电磁辐射水平方向分布特征
总体来看,基站电磁辐射地面水平方向分布随距离增大呈现先增加后逐渐减小的趋势,这与很多研究学者结论基本一致。然而对于不同塔型而言,受天线架设高度、下倾角等因素的影响,分布特征也有所不同。
由表1可知,楼顶抱杆塔,测试比例35%,电磁辐射地面水平分布呈现随距离增加功率密度值先增大后趋于背景水平,30m处达到最大值0.126μW/cm2,而后降低趋于0.1μW/cm2。楼顶美化天线,测量比例26%,地面电磁辐射功率密度随距离增加不断增大,由0.039μW/cm2逐渐升高至0.084μW/cm2,测试50m范围内未见峰值。楼顶景观塔、楼顶角钢塔和楼顶四角塔变化趋势与楼顶美化天线相似。楼顶拉线塔,测试比例占8%,水平分布特征同井字塔、集束天线相似,先升高后降低,而后趋于稳定。
由于基站天线为板状构造,只能向一定角度范围辐射,在楼下近距离处形成辐射的阴影,天线辐射能量不能直达。因此,楼(塔)底功率密度最低,一般处于环境本底水平。然而由表1可知,楼顶抱杆和楼顶四角塔楼底处测试结果显示出相反特征,均出现了一个相对较大值,分别为0.127μW/cm2和0.093μW/cm2。这2种架设方式0m处功率密度SD值(标准偏差,用以衡量数据值偏离算术平均值的程度)为0.145~0.383,较其他SD值明显偏大,说明测试结果间离散程度较大,易受周边环境影响。
2.3 50m范围外地面电磁辐射水平方向分布特征
有研究发现在一定距离,如100m监测范围内会出现2个峰值,与上文所述楼顶美化天线等4种特征表现相似。因此,为进一步研究基站电磁辐射在地面50m范围外的水平分布特征,选取楼顶塔两种塔形即美化天线和角钢塔的典型基站分析,相关技术参数表见表2。根据现场监测条件,点位布设距离基站增设至100m。
表2 典型基站技术参数表
由表2可知,2个典型基站电磁辐射强度最大投射点均在50m外,在地面100m范围内水平分布趋势呈先上升后下降的趋势,基本符合电磁波衰减规律,然而在规范要求的50m监测范围内未达到最大值,基站在距离70m处出现最大值0.51μW/cm2,基站B在距离60m处出现最大值0.81μW/cm2,之后随着距离的增加功率密度迅速衰减至本底水平。2个典型基站中基站A天线相对高度较高,电磁辐射地面强度则较低,与之前得出的结论也一致。基站B电磁辐射分布出现两个峰值,在距离10m处出现功率密度值0.16μW/cm2,明显低于70m处功率密度值。原因可能是在10m处受副瓣的影响,出现个别相对较高值点,之后受塔高、天线俯角等共同作用,主瓣区域覆盖到地面,出现覆盖高值。
3 结语
综上所述,当前,城市移动通信基站的建设越来越密集,其电磁辐射对环境及人们的身体健康具有极大的影响。为了使公众对基站电磁辐射有更深入正确的认识,避免引起不必要的恐慌,基站的电磁辐射强度和特点的研究显得尤为重要。通过实例表明:(1)天线架设方式不同,地面电磁辐射强度有一定差异,楼顶抱杆>楼顶井字塔>楼顶角钢塔>楼顶景观塔>楼顶集束天线>楼顶拉线塔>楼顶四角塔>楼顶美化天线>落地塔。落地塔测值整体低于楼顶塔,可作为主要基站选型。
(2)水平方向上,基站电磁辐射强度分布随距离增大呈现先增加后逐渐减小的趋势。部分基站受天线塔高、俯角等共同作用,主瓣区域在地面的最大投射点会在50 m 范围外。
参考文献
【关键词】开关电源EMI滤波器 原理 设计
中图分类号: TM643 文献标识码: A 文章编号:
开关电源的特点是频率高、效率高、功率密度高和可靠性高。然而由于其开关器件工作在高频通断状态,使得电磁干扰非常严重。防电磁干扰主要有三项措施,即屏蔽、滤波和接地。往往单纯采用屏蔽不能提供完整的电磁干扰防护,唯一的措施就是增加滤波器,来切断电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径,与屏蔽共同构成完美的电磁干扰防护。
开关电源EMI滤波器的原理
1、开关电源的电磁干扰源
(1)开关管产生干扰。开关管导通时由于开通时间很短及回路中存在引线电感,将产生较大的du/dt和较高的尖峰电压。开关管关断时间很短,也将产生较大的di/dt和较高的尖峰电流,其频带较宽而且谐波丰富,通过开关管的输入输出线传播出去形成传导干扰;
(2)整流二极管反向恢复电流引起的噪声干扰
由于整流二极管的非线性和滤波电容的储能作用,二极管导通角变小,输入电流成为一个时间很短,而峰值很高的尖峰电流,含有丰富的谐波分量,对其他器件产生干扰。二级滤波二极管由导通到关断时存在一个反向恢复时间。因而,在反向恢复过程中由于二极管封装电感及引线电感的存在,将产生一个反向电压尖峰, 同时产生反向恢复尖峰电流,形成干扰源;
高频变压器引起EMI问题
隔离变压器初、次级之间存在寄生电容,这样高频干扰信号很容易通过寄生电容耦合到次级电路,同时由于绕制工艺问题在初、次级出现漏感将产生电磁辐射干扰。另外,功率变压器电感线圈中流过脉冲电流而产生电磁辐射,而且在负载切换时会形成电压尖峰;
2、干扰信号频段分析
当开关电源的谐波电平在高频段(频率范围30MHz以上)时,表现为辐射干扰,而当开关电源的谐波电平在低频段(频率范围0.15 MHz~30 MHz)表现为传导干扰。传导干扰电流按照其流动路径可以分为两类:一类是差模干扰电流,另一类是共模干扰电流。开关电源的差模干扰和共模干扰分布在不同的频段,在截止频率范围内大致可分成3个频段,在0.5MHz以下,主要是以抑制差模干扰为主;在O.5 MHz一1 MHz(或0.1MHz一1 MHz)范围内,差模和共模干扰共存;在1MHz—30 MHz范围内主要是以抑制共模干扰为主。
二、设计开关电源EMI滤波器的实际方法
1、设计中的几点考虑
EMI滤波器的效果不但依赖于其自身,还与噪声源阻抗及电网阻抗有关。电网阻抗通常利用静态阻抗补偿网络(LISN)来校正,接在滤波器与电网之间,包括电感、电容和一个50电阻,从而保证电网阻抗可由已知标准求出。而EMI源阻抗则取决于不同的变换器拓扑形式。
以典型的反激式开关电源为例,如下图(a)所示,其全桥整流电路电流为断续状态,电流电压波形如下图所示。对于共模噪声,下图(b)所示可以看作一个电流源和一个高阻抗并联;下图(c)中对于差模噪声,取决于整流桥二极管通断情况,有两种状态:当其中任意两只二极管导通时,等效为一个电压源与一个低值阻抗串连;当二极管全部截止时,等效为一个电流源和一个高阻抗并联。因而噪声源差模等效阻抗以2倍工频频率在上述两种状态切换 。
EMI滤波器设计
(1)电容、电感选取原则
一般的EMI滤波器中有两组电容,即跨接在电源线之间起差模抑制作用的X电容和接在电源线和地之间起共模抑制作用的Y电容。对于X电容其额定电压应和电网电压相当,其容量可以选的大些,典型值为零点几微法到1。对于Y电容取值允许的情况下越大越好,但Y电容会导致人员电击,所以对其最大漏电电流有限制,的大小由产品规定。
另外,为了获得较好的高频特性,降低高频等效串联电阻和等效串联电感,X和Y电容通常都是通过几个较小的电容并联来满足其容量要求。对于滤波器中的共模或差模扼流圈一般情况下要自己动手设计。磁芯材料一般是铁氧体。电感量的估算要考虑阻抗和频率。共模扼流圈典型取值为1.5 mH~20mH,差模扼流圈典型取值为10H~50H。
(2)设计EMI滤波器的步骤
要使EMI滤波器有良好的工作特性,元件在选材时有很多需要注意的地方。差模滤波电容(C)通常选取金属膜电容,金属膜电容具有较大的电容值,自谐振频率在1 MHz~2 MHz之间,对于较低频率的差模干扰信号有非常好的抑制效果,设计时通常选取值为0.1uF一1uF。共模滤波电容()选用瓷片电容,具有高达10 MHz以上的自谐振频率,所以对较高频率的共模干扰信号有较好的抑制效果,设计时通常选取值为1000 pF~6800 pF。共模电容因为要进行接地,则共模滤波电容的最大容量可用下式计算:
出于安全考虑,漏电流要尽量小,通常应小于5 mA。
为了取得良好的滤波效果,电感的取值和材料的选取原则从以下几个方面考虑:第一,磁芯材料的频率范围要宽,要保证最高频率在1 GHz,即在很宽的频率范围内有比较稳定的磁导率;第二,磁导率高,但是在实际中很难满足这一要求,所以,磁导率往往是分段考虑的。共模扼流圈磁心尽量选用起始磁导率高、高频性能好的磁心,这样对共模噪声有很好的抑制效果。绕制共模扼流圈的时候尽量让导线均匀包裹住磁心,以减少漏感,这样绕制出的电感线圈与设计值更为接近。
EMI滤波器抗共模部分的截止频率的计算式:
EMI滤波器抗差模部分的截止频率的计算式:
在实际的计算过程中,如同计算共模滤波器的步骤一样,首先确定需要的 以及厂的大小,再带人由式(4)推导出来的式(5)中,计算出的值。再由式(6)计算出的大小。一般情况下共模扼流圈的漏感取值为自身电感量的0.5% ~2%。
经过上面的步骤以后,就可以得到针对不同频率开关电源的EMI滤波器中所有元件的参数。
开关电源EMI滤波器的设计电路
①开关电源共模干扰等效电路
下图所示,开关管 由导通变为截止状态时.其集电极电压会马上变为一个高电压.这个襄变电压会引起下图中Icm2向 集电极到地之间的分布电容充电。这个突变电压还生成电流Icm1向高频变压器初、次级问的分布电容充电 形成共模电流(Icm1+Icm2)。 其充电频率就是开关电源的工作频率(即脉冲重复频率)。其中,与开关管的结构有关.而的数值视高频变压器的具体结构和工艺而定 因此可知.共模干扰电流的流动方向有两条:一条沿着电源正极到地;另一条沿着电源负极到地。LISN表示测试等效电路时连接线路阻抗稳定网络。
②开关电源差模干扰等效电路
下图所示.当导通时,差模电流和电源电流都沿着导线、变压器初级及开关管回到电流负极上。当截止时,视为开路。这时数量很小并且也对差模电流是高阻抗的。因此,差模电流是沿着电源正极到负极方向流动的。
总结
提出的EMI滤波器,完全滤除了开关电源输出端的尖峰干扰,其对开关电源传导性共模、差模噪声干扰体现了较强的抑制作用。
参考文献
[1] 付明民,袁登科,张逸成,龚增,王晖。 用于开关电源的EMI滤波器设计[J]. 电气自动化. 2009(04)
[2] 冯楠,曾国宏,张佳。 高频开关电源的EMI滤波器的研究[J]. 电气技术. 2006(12)
[3] 张逸成,苏丹,朱学军,姚勇涛。 抑制开关电源高频噪声的电磁干扰滤波器设计方法[J]. 城市轨道交通研究. 2007(09)
[4] 杨志辉,韩泽耀。 应用于开关电源的有源共模EMI滤波器[J]. 安全与电磁兼容. 2006(04)
[关键词] 220KV高压输电线路 工频电磁场 影响因素; 控制措施
220KV high-voltage transmission line frequency magnetic fields
affect factors
Abstract: At present, China's rapid economic development, further enhance the demand for electricity, of which high-voltage transmission lines through the towns is widespread, as a result of disputes rise, high-voltage transmission lines caused by the electromagnetic environment has become the focus of attention . In this paper, 220KV high-voltage transmission line frequency electromagnetic fields to study the impact of factors, specifically the impact of factors at the same time, proposed frequency electromagnetic field control measures, to take into account the power engineering construction and environmental protection and common development.
Keywords: 220KV high-voltage transmission lines;-frequency electromagnetic fields; factors; control measures
现代社会,电作为一种使用便利,清洁高效的能源,已经得到了广泛的应用,并成为人们日常生活中不可或缺的一部分。为保障人们用电的可靠性,输变电工程的大量建设十分必要。当前社会的发展,环保是主题,节约型环保社会的建设成为摆在人们面前的重要课题。但是,电力设施会对其周边环境产生一系列的影响,如电磁环境、生态环境、噪声、视觉影响等。其中,工频电磁场作为主要的环境问题,对其影响因素进一步明确,以采取有效的控制措施,是电力工程建设与环境保护工作开展的双重需要。
一、220KV高压输电线路工频电磁场的影响因素
(一)导线对地高度
控制导线对地高度最小值为7米,以2米为单位递加,分别在7米、9米、11米、13米、15米、17米导线对地高度时,观察线路工频电磁场的影响。结果显示,随着导线对地高度的递增,工频电磁场强度相应较小。且开始时呈现出显著的减小,之后减小速度逐渐放缓。从而可以看出,线路对地高度的增加对于降低公平电磁场影响具有比较好的效果。
(二)导线布置方式
就220KV单回输电线路布置方式来看,常见的两种为水平排列和三角形排列。当定位参数确定为:两边同中间间距均保持在6米,边相与中相垂距为零。这时,变水平排列为三角形排列,并对两种方式对工频电磁场的影响情况进行计算,得出水平排列为14μT,三角形排列为12μT。可见,对单回路塔型结构来讲,相比于水平排列,三角形排列方式产生的工频电磁场影响要小。
(三)导线参数
在计算工频磁感应强度时,等效半径不作考虑,而只对导线实际空间位置进行考虑,故导线参数变化不会对磁感应强度产生影响。而计算工频电场强度时,则应用等效电荷法,这时导线等效半径对于导线线下场强的影响起着主要作用,且随着分裂半径、分裂根数、导线半径的增大,工频电厂强度亦随之增大。其中,影响最为显著的是分裂根数。
(四)导线相序
就同塔双回和多回线路来看,相序排列的形式对于工频电磁场有着较大的影响。通过对相序排列的模拟,即同序列和逆序列两种形式进行计算。结果显示,不同的相序排列形式对于工频电磁场亦有着不同的影响,且相比于同相序排列,逆相序排列的影响较小。
(五)相间距离
相间距离指的是相间的垂直距离和水平距离,就其对于220KV同塔双回、单回架空输电线路工频电磁场的影响分别进行考察,结果显示,相间水平距离影响工频电磁场时,相序排列方式发挥着作用,同相序时,其影响程度同相间水平距离成反比,逆相序时,其影响程度同相间水平距离成正比。
二、工频电磁场的控制措施
无线电干扰是在高压架空送电线路中电压的级别不断增加的情况下,其导线表面发生了电晕的现象,以及其他放电同时而产生的因果现象之一。其实质是某些有害而且频带相当宽的电磁波在放电和电晕的过程中出现,这些电磁波的频率范围是50赫兹到上千兆赫兹,会造成周围无线电通信设施不能正常运行。另外,无线电干扰来源很多,有磁暴、雷电干扰;太阳黑子、银河系电磁辐射干扰和一些如电焊、医疗器械等的工业干扰。当高频保护通道出现故障时,可采用以下方法进行故障判别:对于载波机导频告警或收信告警现象,首先对载波机本身故障进行检查,然后对高频保护通道进行检查。在进行高频保护通道检查前,首先对该电力线路近期内有无施工、割接、改道、雷雨、T接等外界条件变化进行详细调查,缩小故障范围。然后采用选频表对通道中各点电平进行量,判断故障的性质和范围。检查过程由高频保护通道中间开始,对所有载波机的导频电平是否正常进行检查,利用排除法缩小故障范围,然后逐次对高频电缆、结合滤波器、耦合电容器和线路阻波器进行相应检查。高频电缆故障一般分为短路和开路两种。在载波机外线侧对本机发送的导频电平进行测量,对比断开与接通高频电缆时本机导频电平的测量结果,如果接通高频电缆时测量结果很低或无测量结果,则说明本机外侧方向有短路故障存在。采用摇表等测绝缘专用仪器对高频电缆的芯线和屏蔽层之间的绝缘情况进行测量。若在载波机外线侧用电平表低阻抗状态测量本机导频电平正常,但是高阻抗状态测量时电平有所升高,则说明电缆有开路故障,此时应在两端折下高频电缆,将一端芯线和屏蔽层短路,利用万用表电阻档测量另一端,若测量结果为无穷大,要对高频电缆沟内有无断开现象以及接头是否氧化松脱等现象进行调查。
解决无线电干扰其实质就是要解决与无线电设施电磁之间相互配合程度的问题。而在此方面,目前国际电工学会专门设立特别委员会研究由各种关于工业设备所产生的无线电干扰,其中一个特别的委员会就是研究高压线路及电力拖动设备的无线电干扰问题。对直流电阻的检测,主要是针对电线电缆的导电性。因而,直流电阻的数值,能够反映电线电缆的线芯材料的好坏以及线径的粗细程度。在电线电缆线径的横截面积一定的情况下,导体材料的好坏也就决定了其直流电阻。规定标准中对直流电阻的比较,以导体每公里的电阻值为基准,直流电阻的单位是Ω/km。一般在20℃时,导体的电阻值最大。
在实际的工程建设中,除对上述影响因素充分考虑之外,还应从以下几方面的内容加以控制:第一,变电站的选址应离居民区尽量远,高压输电线路路径尽量减少民房跨越,避开沿途的村庄和学校;第二,对于经居民区的线路应在设计标准规范的基础上适当提升架设高度,尽量降低工频电磁场对周围环境的影响;第三,对变电站、线路进行定期的巡查,对于所发现的问题,及时加以解决;第四,保障金属附件设计的合理性,如吊夹、绝缘子、保护角、保护环、接头和垫片等。设计师,对外形尺寸合理确定,以避免高电位梯度点的出现;第五,在加工时,对设备金属附件边角加以挫圆,避免凸出物和尖角的存在。保证金属附件保护电镀层尽可能的光滑,以避免火花放电、电晕现象的出现;第六,在高压设备的安装过程中,保证接头、固定螺栓的良好接触,从而避免因不良接触而导致的火花放电现象;第七,依据设计规程开展工程设计,从而将220KV高压输电线路对通信线路的干扰值控制在标准范围内。
三、结语
随着人们生活水平的日益提高,其环保意识不断增强,但是对电磁环境知识的了解尚比较片面、匮乏。在众多的输电线路环保投诉当中,很大一部分是由于建设单位同市民缺少互信和沟通造成的。但实际上也存在着少数不合理的输电线路建设,从而造成部分电气设备受干扰或市民周边电磁环境超标。在220KV高压输电线路设计时,对其电磁环境影响充分进行考虑,以避免纠纷,为和谐社会、绿色社会的构建发挥积极的促进作用。
参 考 文 献
[1]林海泉.输变电工程工频电磁场分布特性及防护措施[J].工作经验.2010(7)
[2]宁健.220KV输电线路环保优化方案[J].中山大学.2009(6)
关键词: RTK GPS, 原理, 工程应用
Abstract: the work principle of GPS tells the story and methods, discusses the GPS in the engineering measure of application advantages, and measurement process matters.
Keywords: RTK GPS, principle, the engineering application
中图分类号: TU198. 1文献标识码: A文章编号:
1 GPS测量概述
全球定位系统的全称是:导航卫星测时测距/全球定位系统(Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System),简称GPS。GPS系统的组成:作为全球性,全天候,高精度测量的一种新型方式,GPS测量方法,已目前被广大用户所接受。
最早在1973年,美国国防部就开始批准三军共同研发一种新型军用导航系统,我们就称之为GPS全球卫星定位系统,1978年2月发射第一颗试验卫星,从1989年2月到1993年,发射了24颗卫星,构建了GPS卫星工作星座的基本,GPS卫星运行高度在20200公里,分部在6个轨道面上,每个轨道4个,其中有21颗工作卫星,和3颗备用活动卫星的结构,卫星编号从0到31,并随着卫星寿命的到期,会发射陆续的替代卫星,以维持GPS卫星星座的稳定。
2 GPS测量原理
GPS定位是通过测定每一个可见卫星的离地距离后用后方交会法的,而卫星离地面的距离则通过载波上的C/A码或相位来测定。从卫星的信息码发射到被GPS天线接收,二者间存在着时间差,对这一时间差的纪录,使得测量成为可能,测量出来的时间乘以光速,就可以得出卫星天线到地面的距离。测量型GPS接收机可通过载波相位测出很精确的卫星天线到地面接收机天线的距离,每一个卫星发射到接收天线上的整波数量加上相位小数,就可测出卫星离地距离。(L1L2波长是已知的)卫星与接收天线之间的载波的整数叫做整周模糊度。对厘米级精度的后处理测量而言,整周数在进行后处理时得出,对厘米级精度的实时测量而言,整周数在初始化时即可得出。GPS测量至少需要两台GPS接收机同时接收4颗以上卫星。以使用两台接收机进行,一台基站一台流动站。基站设在一个已知点上,流动站则设在要测或要放样的点上,这两台接收机上的载波相位数据经过接收机板内嵌软件解算后,得到基站和流动站之间的三维向量。可以用不同的观测技术来测出流动站相对于基站的位置,根据解决方案,按时间不同对观测技术进行分类。实时技术在测量期间使用无线电电台把基站的观测信息传给流动站,测量结束,成果也得出。后处理技术则要进行数据存储及在测量结束后,在办公室用基线解算软件处理后才能得出成果。通常,观测技术的选择取决于诸如接收机规格、精度要求、时间限制以及是否需要实时成果等众多的因素。
3 GPS测量方法
(1)动态及差分技术适合于实时或后处理测量,快速静态技术仅适合于后处理测量。实时动态(RTK)实时动态测量一般用5个或更多卫星到基站和流动站的相位进行测量。为得到厘米级的测量精度,测量前必须进行初始化。若使用单频接收机,早期准动态需把流动站设在已知点上建立一条人工已知基线进行测量初始化,现在的单频RTK也可以自主初始化,只是相比双频RTK来讲初始化时间比较长,且容易失锁。若使用双频机作动态测量(称RTK),可以大大缩短初始化时间,而且可以在运动中初始化(称OTF,即On the fly)。测量中,若接收到的卫星数目减少到4颗以下,则当卫星数重新升至4颗或更多的时候,需进行重新初始化。
(2)影响RTK作业的因素
RTK的作业需要避免一些不利因素的影响,而造成这些影响的主要原因是源于整个GPS系统的局限性。GPS依靠的是接收从地面以上约两万公里的卫星发射来的无线电信号。相对而言,这些信号频率高,功率低,不易穿透可能阻挡卫星和GPS接收机之间视线的障碍物。事实上,存在于GPS接收机和卫星之间路径上的任何物体都会对系统的操作产生不利的影响。有些物体如房屋,会完全屏蔽卫星信号。因此,GPS不能在室内使用。同样原因,GPS也不能在隧道内或水下使用。有些物体如树木会部分阻挡,反射或折射信号。GPS信号的接收在树林茂密的地区会很差。树林中有时会有足够的信号来计算概略位置,但信号清晰度难以达到厘米水平的精确定位。因此,GPS在林区做也有一定的局限性。但并不意味着GPS只能用于四周相对开阔的地区。GPS测量在部分障碍的地区也可以是有效而精确的。这是因为GPS要实现精确可靠的定位必需5颗适当分布的卫星,而一般情况下在任何时间,任何地区都可能会有7到10颗GPS卫星。有障碍物的地点只要可以观测到至少5颗卫星,就有可能进行GPS测量。在树林或大楼四周作测量时,只要该地留有足够的开放空间,使GPS系统可观测到至少5颗卫星,GPS测量就能完成。
(3)RTK作业注意事项
考虑到以上因素在基准站架设时应当选择较好的已知点点位,用户注意使观测站位置具有以下条件:
①在10度截止高度角以上的空间部应有障碍物。
②邻近不应有强电磁辐射源,比如电视发射塔、雷达电视,手机信号发射
天线等,以免对RTK电信号造成干扰,其距离不得小于200m;
③基准站做好选在地势相对高的地方以利于电台的作用距离。
④地面稳固,易于点的保存。
4GPS在工程测量中的优势
RTK在地形测图中除了具有GPS全天侯、不受通视条件限制等优点外,与传统的测图方法相比还有以下优点:
(1)不需建立图根控制,可节省大量的时间、人力和财力。
(2)有RTK测图,人员少、速度快、效率高。传统的测图方法需要4-5天才能进行作业,而RTK流动站只需1人最多2人即可进行,如果几个流动站同时作业,则可大大加快测图进度,提高工作效率。
(3)精度高。用RTK测图其点位误差不积累、不传播,测图精度相当于传统测图法的图根点精度。
采用RTK与全站仪联合进行数字化测图,它不仅可以减少作业人员和作业工序,而且可以提高采集数据的速度和质量,从而有效地提高了工作效率。因此,它是一种行之有效的测图方法。
5结论
GPS在工程测量中具有比常规仪器绝对的优势,能够节省工程测量的时间和成本,在国家的工程建设中应加大推广利用。
参考文献
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