[发明专利]风电场对雷达探测性能的影响评估系统及其应用

说明书

本发明公开了风电场对雷达探测性能的影响评估系统及其应用，所述风电场对雷达探测性能的影响评估系统包括多径效应及遮蔽角计算模块、多普勒计算模块、场强分布计算模块和方向图计算模块；所述多径效应及遮蔽角计算模块、多普勒计算模块、场强分布计算模块和方向图计算模块内均设有仿真场景建模模块和仿真结果显示模块，用于对相互对应的计算模块的计算结果进行仿真场景建模和仿真结果显示；所述场强分布计算模块和方向图计算模块中设有电磁求解模块。本发明可计算出不同状态下的风电场对雷达的影响，能够更好的保障雷达，提高雷达服务保障水平，同时对风电场科学的选址提供有效指导，高效的利用风力资源。

技术领域

本发明涉及风电场与雷达系统的电磁兼容技术领域，尤其涉及风电场对雷达探测性能的影响评估系统及其应用。

背景技术

由于传统不可再生能源渐趋紧张以及环保问题的日益突出，绿色清洁可再生能源受到极大关注。而风能因具备洁净、无污染、可再生等优点，获得了蓬勃发展，促使风力发电场的迅猛发展。但是由于风电场的大量建设及其庞大的结构和复杂的电磁散射特性，风电场对警戒雷达、通信和导航等的影响也日益突出，对雷达保障更是一种巨大的挑战。因此，在建设风电场的之前就应该评估分析风电场对雷达可能产生的影响，为风电场建设的选址以及对雷达所受到的干扰进行抑制或避免提供合理的建议以及技术保障。

由于风电场占地面积广，风轮机尺寸大和材料复杂，所以其对雷达性能的影响主要体现在以下几个方面：

1)风电场的有源干扰：以风力发电的发电机为主的一些电子设备以及电子线路等在风力发电过程中会产生电磁辐射，这些电磁辐射将加剧雷达系统的背景噪声，降低雷达灵敏度、缩小探测距离。

2)风电场的无源散射：比如对于工作在L频段雷达天线而言，风轮机的塔筒、叶片等对于天线工作波长均可视为电大尺寸物体，它们会对雷达波束产生无源散射。当雷达波束经过风电场所在范围内时，风轮机会发出剧烈的反射信号从而形成虚假目标，促使雷达发出虚假警报甚至造成接收机饱和并损坏雷达；并且风电场还会对已产生的反射信号造成二次辐射，多种信号的混合传播使雷达的测向功能产生一定误差。

3)风电场的遮蔽：由绕射理论可知，当收发台站之间有障碍物体时，会导致电波的绕射传播，绕射传播会对雷达信号产生衰减。通过雷达方程原理可知，传播的衰减加大可能会使雷达探测距离和高度产生盲区。

4)多普勒频移的影响：风轮机叶片旋转时，叶片尖部的线速度可达到约100m/s。根据多普勒效应，叶片的快速旋转会导致反射信号的多普勒频移，这将导致雷达对目标的识别产生一定误差。

随着风力发电行业的快速发展，风电场的规模也越来越大，但是，有关部门在建设风电场时，以风力资源为主要考虑因素而忽略了风电场的电磁特性对周边雷达等设备带来的一系列干扰。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供风电场对雷达探测性能的影响评估系统及其应用，可计算出不同状态下的风电场对雷达的影响，能够更好的保障雷达，提高雷达服务保障水平，同时对风电场科学的选址提供有效指导，高效的利用风力资源。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

风电场对雷达探测性能的影响评估系统，其特征在于：包括多径效应及遮蔽角计算模块、多普勒计算模块、场强分布计算模块和方向图计算模块；

所述多径效应及遮蔽角计算模块、多普勒计算模块、场强分布计算模块和方向图计算模块内均设有仿真场景建模模块和仿真结果显示模块，用于对相互对应的计算模块的计算结果进行仿真场景建模和仿真结果显示；所述场强分布计算模块和方向图计算模块中均设有电磁求解模块。

进一步的，所述方向图计算模块根据输入的天线模型和天线的馈电方式，利用快速物理光学散射场计算方法计算天线方向图；方向图计算模块对应的仿真场景建模模块根据天线方向图和风电机模型进行仿真建模，输出雷达在风电场影响下的2D和3D辐射结果。