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1、煤矿井下甚高频 电磁干扰分布 的分析1引言井下无线通信是现代化煤炭生产中的重要环节之一，特别是近 年来随着煤炭生产技术的不断发展和生产管理水平的不断提高，对 信息技术以及井下无线通信提出了越来越高的要求，智能化、宽带 化、综合化已成为井下无线通信发展的必由之路。但是，电磁干扰 是井下无线通信突出的制约因素，尤其我国煤炭生产主要是采用长 壁式采掘方式，这就带来了井下电磁环境的复杂性、多变性。2电磁干扰的形成井下无线通信的电磁干扰噪声主要可分为两大类，即：自然噪 声和工业噪声。自然噪声包括：天电噪声、大气噪声和宇宙噪声， 主要包括雷电、大气的热辐射和来自宇宙的射电辐射等。工业噪声 是指工业部门所使
2、用的各类电器装置及设备运行时所产生的电磁噪 声。因为，这些装置及设备只要用电运行，就会产生电流或电压的 突变，也就成为噪声的发生源。这类噪声进入了运行中的通信系统 就变成了干扰噪声。电磁干扰噪声对通信系统的传播途径主要有两 种，一种是电磁波辐射，另一种是沿金属导体传导。矿井里的主要 干扰源是工业噪声，主要包括电力电缆、变压器、可控硅装置和电 火花等。在大中型矿井中，电力电缆线路不但很长，而且分支很 多。(1)电力电缆的电磁干扰电力电缆的电磁干扰可以分为三类，即: 脉冲的、周期性的和起伏的。按频谱的形式，可将干扰分为离散频 谱和连续频谱两类。电力网中电压不是严格保持恒定，其振幅围绕 着平均振幅不
3、断地上下波动，而频率也在一定范围内变化。供电网 中电压的大变化发生在大动力设备接入的时刻，但供电电压波动的 频谱是窄带的，而且在一定的时间间隔内供电电压的频谱可以认为 是离散的。电力网的另外一个最重要的特点就是电压变化时，高次 分量的频谱极其丰富。而且变压器由于其铁芯磁化曲线的非线性， 也使之成为非线性设备，因此输送到变压器的各种频率的振荡（电力 网电压的谐波）就形成了一个各组合分量的无穷级数。由于某些高次 分量的电平急剧增长，组合频率就和某些谐波的频率相同。起始振 荡的全部谐波形成组合，但其主要部分是1、3、5、7次谐波。电力 电缆形成干扰的机理是由于电缆的漏磁场引起的感应辐射造成的。 虽然
4、电缆在任一截面上、任一时刻的电流之和总是等于零，但是由 于电缆芯线间有一定的距离，由各芯线建立起来的电场和磁场，并 未在电缆内完全抵消，因而渗透至电缆周围空间。在三相电力系统 中，任一时刻电缆一根芯线中的电流，其大小等于另外二根芯线中 的电流之和，而电流方向正好相反，因而三相系统可用双线系统来 等效。这种线路的电场和磁场强度，可用下列表示：磁场水平切向 分量磁场水平径向分量电场只有轴向分量式中：I线路中的电流， a 线间距离的一半，Y 由线路中心点到观察点间的距离， U空间导磁系数，3电流的角频率。脉冲干扰和起伏干扰 都属于具有连续频谱的干扰。脉冲干扰形成于电力网中发生换接（即 交流电流从正值变成负值的瞬间）的时候。换接脉冲干扰的持续时间 在0.11ms的范围内波动。在变换操作不准确、不快捷的时候，就 会出现各种不同持续时间的脉冲群，所以换接脉冲干扰可以认为是 单独的和互不相干的。
