終極線路波過程仿真與動(dòng)態(tài)演示

UndergraduateLineWaveSimulationandDynamicSupervised HUANGXiao-SchoolofElectricPowerEngineeringNanjingInstituteofTechnologyMayVB波過程 ;仿真;行波的折射；行波的反射Powersystemtransmissionline,cable,bus,generatorsandtransformerswindingbelongtothecircuitelementswithdistributedparameters,WhethertheLightningortheswitchingovervoltage，thesecircuitsanddeviceswillbeproducedinthetransitionprocess.Natureofthedistributionparametersofthetransitionprocessispropagationofelectromagneticwaves,calledwaveprocess.Inpowersystem,weoftenencounterthefollowingsituations:Lineendswithadifferentlineimpedanceconnected,suchasanoverheadlineandcableconnected;Thenalumpedparametercircuitterminalimpedance.Inthesecases,whenthereiswavetransmissionlineandgettwodifferentimpedancepoints,orgetaconnectionlineconnectingnodeswithconcentratedparameterswilloccurwhenthereflectedwaveoff.Thepaperroughlyfinishedngsomeworkincludesysisofthewaveprocess,Somebasicknowledgeofcomputersimulationapplications,Theoryanddrawnwaveformsusingsimulationmodelsmakeconclusion.UseofVBprogrammingsoftwaretodothewavelinemadeintheprocessofdynamicpresentationdemo. process；; reflection;Visualbasic摘 目 1緒 1-1.1課題的研究背景：線路波過程仿真的概 1-1.2本文研究的主要內(nèi) 2-2有關(guān)軟件的介 3-2.1有關(guān)的介 3-2.2的特 4-2.3MTALAB的電力系統(tǒng)元件 4-2.4有關(guān)的介 4-2.5的特 5-3有關(guān)仿真介 7-3.1仿真的定 7-3.2仿真的分 7-3.3仿真的發(fā)展歷 7-3.4仿真的方法步 8-3.5仿真的應(yīng)用與效 8-3.6仿真的發(fā)展方 9-4有關(guān)線路波過程的分 -4.1仿真建模前的準(zhǔn)備工 -4.2有關(guān)電力線路波過程的介 -4.3沖擊電暈對線路波過程的影 -4.4直角波作用下線路波過程建模仿 -4.5沖擊波對線路波過程的分 -5利用VB軟件制作行波折反射的動(dòng)態(tài)演 -5.1關(guān)于VB軟件的簡單介 -5.2利用VB軟件編程前的學(xué)習(xí)過 -5.3利用VB軟件編寫該演示動(dòng)畫的過 -6結(jié) -致 -參考文 -附錄1外文資料翻 -A1.1一種避免波速度影響和以 壓輸電 的行波為基礎(chǔ)的新的故障位方法（譯文）..................................................-45A1.2ANewFaultLocationMethodAvoidingWaveSpeedandBasedonTravelingwavesforEHVTransmissionLine(原文）50課題的研究背景：線路波過程仿真的概R,線路絕緣子對地有泄漏電流，發(fā)生電暈時(shí)，有電暈損失，即電磁波20世紀(jì)初已得到應(yīng)用。60術(shù)提供了先進(jìn)的工具，加速了仿真技術(shù)的發(fā)展。利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的仿真研究5050們開始利用數(shù)字計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字仿真。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就向模擬計(jì)算機(jī)仿真和數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真兩個(gè)方向發(fā)展。在模擬計(jì)算機(jī)仿真中增加邏輯控制和模擬功能之后，又出現(xiàn)了混合模擬計(jì)算機(jī)仿真，以及把混合模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī)聯(lián)合在一起的混合計(jì)算機(jī)仿真。在發(fā)展仿真技術(shù)的過程中已研制出大量仿真程序包和仿真語言。70年代后期，還研制成功的全數(shù)字并行仿真計(jì)算機(jī)。本文研究的主要內(nèi)具體而言本文通過建立模型分析所建模型得出的各個(gè)測量點(diǎn)所形成的波形，結(jié)合書本所提到的理論知識和結(jié)論提出解決問題的研究方法。在進(jìn)最終得出結(jié)論。本文在研究線路波過程的時(shí)候，自動(dòng)忽略其它的一些有可能影響線路波過程仿真結(jié)果的自然因素，便于對線路波過程進(jìn)行深入的研究。有關(guān)的介TheMathWorks公司在20世紀(jì)80年代向市推出一種數(shù)值型語言計(jì)算軟件，目前，該軟件已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科、多種工作平臺(tái)的功能強(qiáng)勁的大型軟件。是該公司在20世紀(jì)90年代推出的產(chǎn)品，利用它可在下建立系統(tǒng)框圖和仿真的環(huán)境。的PSB軟件（POWERSYSTEMBLOCK;PSB）含有豐富的電力系統(tǒng)元件模型，包括電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件、電機(jī)、電力電子器件、控制和測量環(huán)節(jié)以及三相元件庫等，再借助于其他模塊庫或工具箱，在環(huán)境下，可以進(jìn)行電力系統(tǒng)的仿真計(jì)算，尤其可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制方法仿真。語言計(jì)算軟件將計(jì)算過程建立在最基本的電路原理和微分方程求解的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和運(yùn)行等各個(gè)方面的重要方法和，目前已開發(fā)的主要仿真方法有狀態(tài)變量法、節(jié)點(diǎn)分析法及修正節(jié)點(diǎn)分析法等。而這些方法已經(jīng)用于開發(fā)不同的仿真軟件，如：EMTP、SPICE、NETOMAC、PSASP等。但每個(gè)仿真軟件都具有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，即有較其它軟件更更適合解決某一特定問題的特點(diǎn)，如：EMTPSPICE:具有很良好的開發(fā)性、高效的數(shù)據(jù)仿真分析，特別是信號處理和直觀的圖形顯示功能且/環(huán)境下的PSB模型庫及強(qiáng)大的二次開發(fā)功能和豐富的工具箱，能快速而準(zhǔn)確地對電路及更復(fù)雜的電氣系統(tǒng)進(jìn)行仿真、計(jì)算。因此，它已成為電力科研工作者和工程技術(shù)人員應(yīng)用它來進(jìn)行電力系統(tǒng)有關(guān)問題的仿真分析和輔助設(shè)計(jì)的理想工具。電力系統(tǒng)的暫態(tài)仿真已成為電力系統(tǒng)研究、規(guī)劃運(yùn)行設(shè)計(jì)等各個(gè)方面不可缺少的工具.軟件及其中的電力系統(tǒng)模塊PSB有等值頻率高，持續(xù)時(shí)間短等特點(diǎn)，故與其他暫態(tài)過程的計(jì)算分析完全不同。對于線路波過程的計(jì)算，必須考慮線路的分布性特點(diǎn)，其計(jì)算分析是電力系統(tǒng)防雷保護(hù)措施確定的重要依據(jù)。故進(jìn)行相關(guān)的仿真計(jì)算與分析，對各種因數(shù)的影響進(jìn)行量化分析是十分重要的。的特點(diǎn)功能強(qiáng)大。包括數(shù)值計(jì)算和符號計(jì)算，計(jì)算和編程可視化，數(shù)學(xué)和文字統(tǒng)一處理，離線和皆可計(jì)算；界面友好，語言自然。以復(fù)數(shù)矩陣為計(jì)算單元，指令表達(dá)與標(biāo)準(zhǔn)開放性強(qiáng)。有很好的可擴(kuò)充性，可以把它當(dāng)作一種更高級的語言去使用，可容易地編寫各種通用或應(yīng)用程序。正是由于的這些特點(diǎn)，使它獲得了對應(yīng)用科學(xué)（特別是邊緣學(xué)科和交叉學(xué)科）的極強(qiáng)適應(yīng)力，并很快成為應(yīng)用學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)，仿真，教學(xué)乃至科技文字處理不可缺少的基礎(chǔ)軟件，成為歐美高等院校，科研機(jī)構(gòu)教學(xué)與MTALAB的電力系統(tǒng)元有關(guān)的介是最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)具有適應(yīng)面廣結(jié)構(gòu)和流已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于。是中一種可視化仿真工具，是一種基于的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中可以用連續(xù)采樣時(shí)間離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型提供了個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI)，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。®是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、處理和圖像處理系統(tǒng)，提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測試。構(gòu)架在基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計(jì)執(zhí)行驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具與®緊密集成可以直接大量的工具來進(jìn)行算法研發(fā)仿真的分析和可視化、批處理的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。的特點(diǎn)：通過ModelExplorer導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、：提供API使用Embedded?模塊在和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用Accelerator)來決定以解釋性的方式運(yùn)行或以編譯C代碼的形式來運(yùn)行模：能用圖形化的調(diào)試器和剖析器來檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計(jì)的性能和異常：可從而對結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信：模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯(cuò)仿真的定義仿真的英文全稱是:Simulation利用模型復(fù)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)中發(fā)生的本質(zhì)過程，并通過對系統(tǒng)模型的實(shí)驗(yàn)來研究存在的或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)，又稱模擬。這里所指的模型包括物理的和數(shù)學(xué)的，靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的，連續(xù)的和離散的各種模型。所指的系統(tǒng)也很廣泛,包括電氣、機(jī)械、化工、水力、熱力等系統(tǒng),也包括社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、管理等系統(tǒng)。當(dāng)所研究的系統(tǒng)造價(jià)昂貴、實(shí)驗(yàn)的性大或需要很長的時(shí)間才能了解系統(tǒng)參數(shù)變化所引起的時(shí)，仿真是一種特別有效的研究。仿真的重要工具是計(jì)算機(jī)。仿真與數(shù)值計(jì)算、求解方法的區(qū)別在于它首先是一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)。仿真過程包括建立仿真模型和進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)兩個(gè)主要步驟。仿真的分類仿真可以按不同原則分類：①按所用模型的類型（物理模型、數(shù)學(xué)模型、物理－數(shù)學(xué)模型分為物理仿真、計(jì)算機(jī)仿真（數(shù)學(xué)仿真、半實(shí)物仿真；②按所用計(jì)算機(jī)的類型（模擬計(jì)算機(jī)、數(shù)字計(jì)算機(jī)、混合計(jì)算機(jī)）分為模擬仿真、數(shù)字仿真和混合仿真；③按仿真對象中的信號流（連續(xù)的、離散的）分為連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散系統(tǒng)仿真；④按仿真時(shí)間與實(shí)際時(shí)間的比例關(guān)系分為實(shí)時(shí)仿真（仿真時(shí)間標(biāo)尺等于自然時(shí)間標(biāo)尺（仿真時(shí)間標(biāo)尺小于自然時(shí)間標(biāo)尺和亞實(shí)時(shí)仿真（仿真時(shí)間標(biāo)尺大于自然時(shí)間標(biāo)尺；⑤按對象的性質(zhì)分為宇宙飛船仿真、化工系統(tǒng)仿真、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)仿真等。3.3真的發(fā)展歷20世紀(jì)初仿真技術(shù)已得到應(yīng)用。例如在中建立水利模型，進(jìn)行水利學(xué)60此計(jì)算機(jī)仿真在仿真技術(shù)中占有重要地位。50多數(shù)是在模擬計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的。50仿真技術(shù)的過程中已研制出大量仿真程序包和仿真語言。70仿真的方法步實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的仿真和分析至少有二種獨(dú)立的方法：一種是傳統(tǒng)的但由于提供了用戶可以直接調(diào)用已有的性能數(shù)值計(jì)算如矩陣求差數(shù)值CFortran另一種是在平臺(tái)上進(jìn)行仿真分析按建模方法分為器件級仿真（又稱為物理建模）和系統(tǒng)級仿真（又稱為數(shù)學(xué)建模）。其中器件級仿真是利用中PSB固有元件模型構(gòu)建新元件的物理模型該方法一般適用于探討元件的內(nèi)部性能；系統(tǒng)仿真是利用/中的控制模塊來構(gòu)建新元件的數(shù)學(xué)模型，該方法是研究元件的外部特性。在/平臺(tái)上，借助于鼠標(biāo)點(diǎn)擊和拖放以及一些必要的參數(shù)設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析，并可方便地研究各中先進(jìn)的控制方法對電力系統(tǒng)的控制效果。應(yīng)用進(jìn)行電力系統(tǒng)仿真的主要步驟為：1系統(tǒng)模型的建立；2設(shè)置仿真參3（包括穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)仿真4仿真的應(yīng)用與效仿真技術(shù)得以發(fā)展的主要原因，是它所帶來的巨大社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。50和60年代仿要應(yīng)用于航空航天電力化工以及其他工業(yè)過程控制等工程技術(shù)領(lǐng)域。在航空工業(yè)方面，采用仿真技術(shù)使大型客機(jī)的設(shè)計(jì)和研制周期縮短20％利用飛行仿真器在地面訓(xùn)練不僅節(jié)省大量和經(jīng)（其經(jīng)費(fèi)僅為空中飛行訓(xùn)練的十分之一飛行仿真器上可以設(shè)置一些在空中訓(xùn)練時(shí)無法設(shè)置的故障，培養(yǎng)應(yīng)付故障的能力。訓(xùn)練仿真器所特有的安全性也是仿真技術(shù)的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。在航天工業(yè)方面，采用仿真實(shí)驗(yàn)代替實(shí)彈試驗(yàn)可使實(shí)彈試驗(yàn)的次數(shù)減少80％。在電力工業(yè)方面采用仿真系統(tǒng)對核電站進(jìn)行調(diào)試、和排除故障，一年即可收回建造仿真系統(tǒng)的成本?，F(xiàn)代仿真技術(shù)不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)的工程領(lǐng)域，而且日益廣泛地應(yīng)用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生物等領(lǐng)域，如交通控制、城市規(guī)劃、資源利用、環(huán)境污染防治、生產(chǎn)管理、市場預(yù)測、世界經(jīng)濟(jì)的分析和預(yù)測、人口控制等。對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)，很難在真實(shí)的系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此，利用仿真技術(shù)來研究這些系統(tǒng)就具有更為重要的意義。仿真的發(fā)展方60計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在70年代一度停滯不前，80年代以來又有發(fā)展的趨勢，由于小型機(jī)和微處理機(jī)的發(fā)展，以及采用流水線原理和并行運(yùn)算等措施，數(shù)字仿真運(yùn)算速度的提高有了新的突破例如利用超小型機(jī)VAX11-785和處理器AD-10聯(lián)合工作可對大型復(fù)雜的飛行系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。在仿真軟件方面，除進(jìn)一步發(fā)展交互式仿真語言和功能更強(qiáng)的仿真軟件系統(tǒng)外，另一個(gè)重要的趨勢是將仿真技術(shù)和人工智能結(jié)合起來，產(chǎn)生具有專家系統(tǒng)功能的仿真軟件。仿真模型、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜程度都在不斷地增長，對它們的有效性和置信度的研究仿真建模前的準(zhǔn)備工1因此次課題所給任務(wù)書中標(biāo)明所給線路型號為LGJ-15050kM《電氣工程畢業(yè)設(shè)計(jì)指南-電力系統(tǒng)分冊（第二版》第156頁附表4中選擇110kV電壓等級的LGJ-150/25可得電阻值r10.210kmx10.416km.第16

0.871F/100km。換算下來

8.71109Fkm，即CC1C0

x

1x的值帶入公式（1，得出LL1.324103HkmL即為線路單位長度導(dǎo)線的電感，即LL0。1在直角電壓波過程中在波前已過各點(diǎn)的電壓恒為U,導(dǎo)線和大地分別充得等量的正、負(fù)電荷，它們都從左向右，形成大小相等、方向相反的電流I。IC自導(dǎo)線流到大地，根據(jù)電流連續(xù)ICI，也就是說，它以電源、導(dǎo)線及大地為回路。該回路隨著電壓、電設(shè)在dt時(shí)段內(nèi)波的距離為dx，該元段充得的電量為dqUC0dx，于是

IdqUC

式中：v為 的速度，vdx在波前處的dxI,相應(yīng)的磁通增量為dIL0dx

dILdxIL

0 因?yàn)樵诓ㄇ耙堰^的各點(diǎn)，導(dǎo)線上的電流恒為I,又因是無損耗單導(dǎo)線，所以該電感壓降就等于電源電壓U,dILv

IIC,將（2）代入式（4，消去式中的UIvdx

因?yàn)?/p>

8.71109F/km，

1.324103Hkm，根據(jù)公式（5）0v294m/0（2zUI

zz說明電壓波和電流波是同相位的。與電阻的區(qū)別在于，它是儲(chǔ)能元件，不消耗能量，且其大小與導(dǎo)線長度無關(guān)。根據(jù)公式（6）z

有關(guān)電力線路波過程的介導(dǎo)線電阻（包括集膚效應(yīng)）沖擊電暈對線路波過程的影k通常以電暈效應(yīng)直角波作用下線路波過程建模仿在電力系統(tǒng)中，常常會(huì)遇到這種情況，線路末端與另一個(gè)不同波阻抗的線路相連。比如一線與一電纜線相連；線路末端接有幾種參數(shù)阻抗（如電阻，電容，電感或者他們的組合）等。在這些情況下，當(dāng)線有行波且得達(dá)到兩個(gè)不同波阻抗線路的連接點(diǎn)或到達(dá)連接有集中參數(shù)的節(jié)點(diǎn)時(shí)將會(huì)發(fā)生折射和反R取R390歐姆。情況。當(dāng)線的行波到達(dá)節(jié)點(diǎn)時(shí)，參數(shù)發(fā)生突變，在該點(diǎn)必將發(fā)生波的折射和圖中的AZ1和Z2,限長直角波u、i沿z向A點(diǎn)，前行波功率為 ui1q，當(dāng)前行波z z

1q 1到達(dá)節(jié)點(diǎn)A時(shí)，將有能量繼續(xù)向前，在z2上產(chǎn)生折射波u2q、i2q，相對應(yīng)的

u

2qz

p，多余的能量（p- ）z 2q z2

須通過反射波u1f、i1f返回給電源，以此來使Ap1qp1f

uu1q1fuu 或 （u

u1qu1f

z 1z1

z2z（u1qu1fz1上的電壓u1z2上無反行波或者雖有反行波但尚未到達(dá)節(jié)點(diǎn)Au2u2q，因?yàn)锳點(diǎn)只可能有一個(gè)電壓值，所以即有u1u2，即

i1所以A（8u

2z2

z12 z12

ui2q

z

將u2q代入公式（8） z2z1

z1 z

1 212 u1

z1z2

zz1 zz

u其 u

z上的折射電壓波

zz1

u2電壓波u1qu2i

z

i稱為電流折射系數(shù) z2

z上的反行電壓波

與uu

z1

1 u1iz1u1i

iiz1折射系數(shù)恒為正值，這說明折射電壓波u2q總是和入射電壓波u1q是同極性的，當(dāng)z20時(shí)u0z2時(shí)u2，因此0u2z20u1z2u1，因此1u1關(guān) 1z2u2、u1；i0i1其中US為線路初始端，Ur50km,式l?？伤愠鰪氖锥蔚侥┒怂玫臅r(shí)間為l5010m 3ss

0.17ms 294m/Ur圖分析，當(dāng)經(jīng)過一個(gè)的時(shí)間到達(dá)末端時(shí)將發(fā)生全反射，反射電壓波等于入射2倍，波再經(jīng)過一個(gè)的時(shí)間回到首端位置后再次發(fā)生全反射反射電壓波等于負(fù)的入射電壓波，所以再經(jīng)過一個(gè)0z20，首先根據(jù)上述所列公式可以求出u0、ui2i1其中US為線路初始端，Ur為線路末端，即接地端。當(dāng)1q到達(dá)線路末端時(shí)，將發(fā)u2q反射波所到之處使電壓降為零，而電流上升一倍，這是因?yàn)槟抢锏娜侩妶瞿芏嫁D(zhuǎn)變?yōu)榇艌瞿芰?。z1z2的兩條線路經(jīng)過串聯(lián)電感L仿真圖如下其中z0和z1為匹配電阻，其阻值為線路的阻值，加入匹配電阻的原因是為了防止根據(jù)彼得遜法則，具有不同波阻抗的兩條線路相互連接，波阻抗為z1的線電壓波u1q向節(jié)點(diǎn)A，由上面所列公u2q

z

2 2u1q2

z1

i(zz)L

(1eT線路z2上的折射電壓波

z12 z12

u2qi2qz2 2u1q(1eT)u1q(1eTz1T z1z2

；

z1T為電路的時(shí)間常數(shù)；t0t ）按指數(shù)變化。u2q由強(qiáng)制分量u1q和自由分量u1qez1所組成，自由分量的衰度由電路時(shí)間常數(shù)T所決定根據(jù)電流連續(xù)性原則，則有

u1qu1f

1 1

2z通過這個(gè)推導(dǎo)出的公式可以解得線路z1上的反射電壓zz

1u1q 1u1qez1 z1由上式可得出結(jié)論，當(dāng)t0時(shí)，u1fu1q,時(shí)間常數(shù)指數(shù)規(guī)律變化，當(dāng)t

u(z2z1zfz 100103

12 12分析可知此時(shí)的 v

294m/

340.14s0.34ms的時(shí)間后經(jīng)過串聯(lián)的電感，由上式中的反射電壓u1f的式子可以看出在t0ur1u1f0即最后ur1而對于us2,即看的就是經(jīng)過L1后的折射波u2q,當(dāng)t0u2q0，隨著t的不斷上升，波形按照指數(shù)變化遞增，最終當(dāng)t時(shí)，u2q1折射電壓波u2q

e當(dāng)t0

（du2q）du2q z1z2LL無限長直角波u1qz1投射到節(jié)點(diǎn)上并聯(lián)有電容Cz2仿真圖如下： CC

i

Cdu2q

2i2q

z1

(1eT

u2qi2qz2 2u1q(1eT)u1q(1eTz1Tz1z2z1z2

z1

z

從而可以把反射電壓波求出u1fu2qu1q 1u1q 1u1qeTz1 z1由式子可以看出，當(dāng)t0u1fu1q律變化,當(dāng)t

(z2z1)，下圖為 、us點(diǎn)的電壓波形1

z1

L ， 路z2上，折射電壓隨時(shí)間t按指數(shù)規(guī)律增長，當(dāng)t0時(shí)，u2q0；當(dāng)t時(shí)，u2qu1q。電容對u2q的最終穩(wěn)態(tài)值沒有影響，因?yàn)樵诓ㄇ斑^去以后，折射電壓u2qdu2q

ue當(dāng)t0

（du2q

du2q

這表明最大陡度取決于電容Cz1,z2無關(guān)，因?yàn)樵趖0時(shí)，電容C為短路z2。，沖擊波對線路波過程的分3直擊雷是指雷電直接建筑、樹木、大地、防雷裝置或，直接雷擊聲光并發(fā)，咄咄，老幼皆知；感應(yīng)雷擊是悄悄發(fā)生，不容易被察覺，造成的嚴(yán)重直接雷擊與感應(yīng)雷擊破壞的對象不同直擊雷主要擊壞放電通的建筑物輸電線路或擊死擊傷人畜等，感應(yīng)雷主要破壞電子設(shè)備；而雷電波侵入是指雷電對線路和金屬管線的作用，雷電波可能沿著這些管線侵入屋內(nèi)，危及人身安全或損壞設(shè)備。如輸電線路直接雷擊或發(fā)生感應(yīng)雷，雷電波就會(huì)沿著輸電線侵入變電所或配電所，稱為雷電波侵入，如防范不力，輕者損壞電氣設(shè)備，重者可導(dǎo)致火災(zāi)，及人身傷亡事故。此類事故在雷電事故中占相當(dāng)大的比例，應(yīng)引起足夠重視，下面我們來模擬沖擊波的線路波過程。仿真圖如下測量z1末端的仿真波形為測量了串聯(lián)電感兩側(cè)即url1和usl211的原因是下的等效電路圖仿真了z1末端的波形將電感Ll*1e2，取l從1到5將電容Cc*1e6，取c從1到5關(guān)于VB軟件的簡單介VisualBasic,VB，Windows題的實(shí)用小程序，VB何謂VisualBasic“Visual”指的是采用可視化的開發(fā)圖形用戶界的方法，一般不需要編寫大量代碼去描述界面元素的外觀和位置，而只要把需要的控件拖放到屏幕上的相應(yīng)位置即可；“Basic”指的是BASIC語言，因?yàn)閂B是在原有的BASIC語言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，至今包含了數(shù)百條語句、函數(shù)及關(guān)鍵詞，其中很多和 WindowsGUI 有直接關(guān)系。專業(yè)人員可以用VisualBasic實(shí)現(xiàn)其它任何Windows編程語言的功能，而初學(xué)者只要掌握幾個(gè)就可以建立實(shí)用的應(yīng)用程序。VBWindowsWindowsNT利用VB軟件編程前的學(xué)習(xí)過在老師的指導(dǎo)下，安裝完VisualBasic6.0的操作界面，該界面由標(biāo)題欄，菜單欄 組成。其中還有屬性窗口，工條、時(shí)鐘、驅(qū)動(dòng)器列表框、列表框、文件列表框、形狀、線條、圖像框、對中最主要的是Picture1.Line，是用于設(shè)置直線的，一般后面跟有兩個(gè)坐標(biāo)，分別是兩個(gè)端點(diǎn)。與其相對應(yīng)的是一個(gè)叫Picture1.Scale，是用于設(shè)置坐標(biāo)系統(tǒng)的。后面利用VB軟件編寫該演示動(dòng)畫的過2DimPrivateSubCommand1_Click()a0=8t=0Iflc=0Thenlc=1SelectCaselcCase1Timer1.Enabled=TrueCase2Timer2.Enabled=TrueCase3Timer3.Enabled=TrueEndSelectEndCommand1為圖中的開始按鈕，PrivateSubCommand1_Click()為點(diǎn)擊開始按鈕的事件過程；a0=8Taa就1，所以用時(shí)間t來代替動(dòng)態(tài)演示中所表示的距離。代碼接下來就是用來選擇默認(rèn)的讓Timer1時(shí)鐘執(zhí)行，即表示第一張圖的動(dòng)態(tài)演示過程。接下來要編輯Frame框架中的代碼PrivateSubOption1_Click()lc=1EndPrivateSubOption2_Click()lc=2EndPrivateSubOption3_Click()lc=3EndcaseTimer啟動(dòng)Timer控件開始計(jì)時(shí)的意思是到了要計(jì)時(shí)的時(shí)間就執(zhí)行PrivateSubTimer下列是Timer1在VB中的代碼PrivateSub （清除窗體上輸出的文字或線條t=t+Form1.Picture1.Scale0,2.1)-(50,- （設(shè)置坐標(biāo)系統(tǒng)Ift<25ThenPicture1.Line(0,0)-(50,0)Picture1.Line0,1)-(t, Picture1.Line(t,0)-(t,ElseIfa1 （從此開始為折射和反射部分Picture1.Line(0,0)-(50,Picture1.Line0,1)-(25, Picture1.Line(25,0)-(25,Picture1.Line(50t,a)-(25, （向左的反射線路（橫Picture1.Line25,a)-(t, （向右的折射線路（橫Picture1.Line50t,1)-(50t, （向左的反射線路（豎Picture1.Linet,0)-(t, （向右的折射線路（豎 （a<1的情況Picture1.Line(0,0)-(50,Picture1.Line(0,1)-(25,Picture1.Line(25,a-1)-(25,Picture1.Line(50t,a1)-(25,a- （向左的反射線路（橫Picture1.Line25,a)-(t, （向右的折射線路（橫Picture1.Line(50t,0)-(50-t,a （向左的反射線路（豎Picture1.Linet,0)-(t, （向右的折射線路（豎EndIft>45ThenTimer1.Enabled=False （當(dāng)t>45，時(shí)鐘停止運(yùn)行）EndSub

下列是Timer2在VB中的代碼（此代碼是模擬電路中串聯(lián)電感的動(dòng)態(tài)演示PrivateSub （清除窗體上輸出的文字或線條t=t+Form1.Picture2.Scale0,2.1)-(50, Ift<25ThenPicture2.Line(0,0)-(50,0)Picture2.Line0,1)-(t, Picture2.Line(t,0)-(t,1)Picture2.Line(0,0)-(50,Picture2.Line0,1)-(25, Picture2.Line(25,0)-(25,Fort10Tot25)Step （0到（t-25）0.2取a1a*1Exp(-t1 (a1表示(1eTa2=a*1Exp((-t10.2)/ (a20.2s后的a1Picture2.Line(tt1,a1)-(t-t10.2, (折射波的曲線部分a3=(a-12-a*Exp(-t1 （a3表示在t1（1）eTa4=(a-1)+(2-a)*Exp((-t1-0.2)/a0) （a40.2sa3）Picture2.Line50tt1,a31)-(50tt10.2,a41)(反射波與前行波的疊加)Picture2.Line(50-t,1)-(50-t,2)NextPicture2.Line(25,0)-(25,a4+1)EndIfIft>45ThenTimer2.Enabled=False （當(dāng)t>45，時(shí)鐘停止運(yùn)行）EndSub 下列是Timer3在VB中的代碼（此代碼是模擬電路中并聯(lián)電感的動(dòng)態(tài)演示PrivateSub （清除窗體上輸出的文字或線條t=t+Form1.Picture3.Scale0,2.1)-(50, （設(shè)置坐標(biāo)系統(tǒng)Ift<25Picture3.Line(0,0)-(50,Picture3.Line0,1)-(t, Picture3.Line(t,0)-(t,1)Picture3.Line(0,0)-(50,Picture3.Line0,1)-(25, Picture3.Line(25,0)-(25,Fort10Tot25)Step （0到（t-25）0.2取a1a*1Exp(-t1 (a1表示(1eTa2=a*(1-Exp((-t1-0.2)/a0)) (a2表示0.2s后的a1)Picture3.Line(t-t1,a1)-(t-t1-0.2,a2) Picture3.Line(50tt1,a1)-(50tt10.2a2)(前行波的疊加Picture3.Line(50-t,0)-(50-t,Picture3.Line(50tt1,a1-1)-(50-tt10.2,a2-1)（波形Picture3.Line(50-t,0)-(50-t,-1)Nextt1Picture3.Line(25,0)-(25,a1-1)EndIfIft45ThenTimer3.Enabled （當(dāng)t>45，時(shí)鐘停止運(yùn)行End （結(jié)束事件過程VB按照本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)了/軟件熟悉了仿真模塊和仿真建模的整個(gè)過程。結(jié)合書本上線路波過程的理論，將不同情況的行波過程利用工具建模仿真出來節(jié)省了大量的時(shí)間和成本，并大大提高了工作效率，并分析了在直角波或者沖擊波情況下線路串聯(lián)電感和并聯(lián)電容對線路分別帶來什么影響，也比較了在沖擊波情況下電感和電容的值對于波經(jīng)過電感和電容時(shí)，對于折射波的幅值大小和陡度的影響。因?yàn)轭}目VB，在老師的指導(dǎo)下，學(xué)習(xí)了和本課題相關(guān)的一些控件，一些簡單的編程語句，通過本次對于通過VB特別感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)課題組的其他同學(xué)對我工作的幫助周澤存，沈其工，方瑜.高電壓技術(shù)(第三版).中國電力.張志涌等編著.精通6.5版.航空航天大學(xué).2005.2.電力自動(dòng)化設(shè)備,2005,(04).薛山.基礎(chǔ).：劉興杰,田建設(shè),丁波,鄧鍵.應(yīng)用進(jìn)行電力系統(tǒng)分析和動(dòng)態(tài)仿真[J].電力自動(dòng)化設(shè)備.2004,3.王晶，翁等.電力系統(tǒng)的/仿真與應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué).2008,9.邱毓昌主編.高電壓工程[M].陜西：西安交通大學(xué)原著邱關(guān)源.修訂羅先覺.電路（第五版）[M].高等教育.BoZQ．Anew municationprotectiontechniquefortransmissionlines[J]．IEEETransonPowerDelivery，1998，13(4)：1073-1078．1A1.1一種避免波速度影響和以在壓輸電線的行波為基礎(chǔ)的波速的不確定性會(huì)給基于行波的故障定位帶來錯(cuò)誤。避免波速影響的本故障定位方法是基于單端或者參數(shù)也頻率變。此，是擇范內(nèi)的定值，不是真的價(jià)。在力系中，傳。Fig.1力系GPS波浪涌到達(dá)能以時(shí)間t1,t2,t3來衡量的NO.1,2,3總線。L1是斷裂線，L2是鄰線。2號總線是斷裂線的參考總號總線d233號總2號總 1號總圖.1輸電線路的示意t0)v=1

2d(t2t1)L222(t3t2 知道線路L1和2的長度，d的表達(dá)式只包含了3.11,2t（dd2ZiuZ2

注

U2Z為傳CCNO.2 NO.3LLNO.1d1 圖 2號總線上不帶變壓器的輸電線路假設(shè)線路L1上的波阻抗約等于L2L=L2Ze2展示了當(dāng)有n個(gè)饋線在巴士2號時(shí)，波阻抗在2L是Z=C/(-1)i2/n2il2

n(n

因此，系數(shù)il2幾乎等于1時(shí)，有且只有2條饋線在2號總線。它表明行波從2號總線到L2的行進(jìn)中沒有損失隨著n的增加，系數(shù)il2的減小，它意味著，最大電流值在直線L2上減小,與突然不連續(xù)可能變得不顯眼。但圖.3在21010

帶變壓器饋線的突然中斷相比較圖3（a）所示變得不顯眼了，在該圖中的折射波的行進(jìn)，當(dāng)n=1,2，?6從頂NO.2 NO.3LLNO.1d1 圖 2號總線上帶變壓器的輸電線路示LL相同的，即VLL

V的假A1.2ANewFaultLocationMethodAvoidingWaveSpeedandBasedonTravelingWavesforEHVTransmissionLine(原文)Theuncertaintyofwavespeedbringserrortofaultlocationbasedontravelingwaves．Thepresentfaultlocationmethodsavoidingwavespeedwerebasedonsingleordoubleterminaltravelingwaves．However．invalidationorgreaterrorwilloccurwhentheattenuatedwavescallnotbemeasuredafterre．fractionorreflection．Basedonthebasictheoryoffaultlocation，anewfaultlocationmethodavoidingwavespeedandtransmissionlineradianispresentedinthispaper．Bymeasuringthedifferenttimeparameterswhentheintialtravelingwavearrivesatthereferencebus，theoppositebusoffaultlineandtheoppositebusofvieinalline，thismethodeliminatestheinfluencecausedbywavespeedandradianoftransmissionlinesfromtheexpressionoffaultdistancewithuseofthetimeparameters．Thesimulationshowsthehighaccuracyandcredibilityofthemethod．IndexTermsfaultlocation，travelingwave，transmissionline，wavespeed.Withthequickdevelopmentofhighvoltagetransmissionnetworkinchina,moreandmoreattentionarepaidtotheirmaintenanceandthefaultlocation.Therapidandefficientfaultlocationcallprovideimportantbasisforfaultpointchecking,bothreducetheinputoflaborandmaterialresource，andtheeconomiclossescausedbyblackout．Travelingwavefaultlocationdevicesaredevelopedtohavehighreliabilityandaccuracy，however，theyarenotextremelyperfectcurrently．Furthermore，otherfactorsmayappearundercomplicatedenvironment，resultinginloweraccuracy.Thereforeitisnecessarytolookfornewmethods．Whenlocatingafault，wavespeedisofgreatconsequencefortheprecisioninafaultlocationmethodbasedontravelingwaves.．Theactualwaveneedisinfluencedbyseveralfactorsuchastheparametersoftransmissionlines，location，climateetc．，thereforeithasuncertaintyunderdifferentenvironment，whichresultsinerroroffaultlocation．Papers[4]，[5]providedfaultlocationmethodsavoidingwavespeedandbasedonsingleordoubleterminals．Theyusedthearrivingtimeparametersoftheinitialwavesurgeoffaultpoint，thereflectedwavesofthefaultpointandthatoftheoppositebus．Themethodisofsuperioritytheoretically..Howeverinvalidationorgreaterrorwilloccurwhentheattenuatedwavescannotbemeasuredafterrefractionorreflection．Inthepowersystem，thegivenlengthofatransmissionlinereferstothesumofdistancebetweentowerswithoutconsideringtheradianoftransmissionline，whichcanalsocauseerror．Therefore，itisapopularstudytolookfornewfaultlocationmethodsthatcankeepawayfromtheinfluenceoftheabovefactors．Basedonthegeneraltheoryoffaultlocation，anewfaultlocationmethodisolatedfromwaveandtransmissionlineradianispresentedinthispaper．Themethodjustneedstodetectthemomentswhentheinitialwavesurgearrivesatthereferencebus，theoppositebusoffaultlineandtheoppositebusofvicinallinewithoutanyrefractedorreflectedwavesThereforetheabruptdiscontinuityoftravelingwavesisnoticeable，anditiseasytosolvetheproblemofdetectingdifficultycausedbythesevereattenuationoftravelingwaves．Furthermore，duetothemeasurementofthethreetimeparameters。theeffectofmeasurementerrorisdiminishedbyaddingonetimeparametermore，comparedwithonlytwotimeparametersinconventionalsingleordoubleterminalmethods．Anditreducestheinfluenceoftheradianoftransmissionlinestoacertainextentsimultaneously．Intherealisticpowersystem，withthestrongcommunicationnetworksofpowersystemandthefaultinformationsystem，theremotesignaltransferandcomprehensiveprocessingoffaultinformationareeasytorealize，aplatformintheelectricalnetworksispreparedfortherealizationofthismethod．ValidationofthismethodisprovenbysimulationinEMTP(electrical-magnetictransientprogram)onatypicalpowersystem，andtheresultsshowthatthismethodhashighprecision，andcanbecarriedouteasilywithreliableresult，thatis。thetheoreticerroriswithin150m．1I．ProblemsPresentinConventionalFaultLocationThetwodirectfactorsinfluencingaccuracyoffaithlocationaretimeparametersandwavespeed．Wavespeedhasgreateffectontheprecisionofthefaultlocation，bothinsingleanddoubleterminalmethod．However．thevalueofwavespeedisrelatedtotheparametersoftransmissionlines，thereforeitisditierentwithdifferentlinestructureandenvironment．Besides．theparametersoftransmissionlinealsochangealongwithfrequency.Therefore，itissubjectivetochooseacertainvalueinarangeinsteadoftherealvalue．Inthepowersystem，thelengthofatransmissionlinejstheerrorwhenthetransmissionlinepassesbyriversormountains．Generally．theradianoftransmissionlinesmaybring1％error．Thereforeitisthetrendtolookingfornewfaultlocationmethodsavoidingtheinfluenceoftheabovefactors．Ⅲ．ANewFaultLocationMethodAvoidingWave·A．TheoreticalBasisfortheNewFig．1showstheinstaumentoftravelingwavefaithlocationdevicesbasedontheexactabeoluteclockofGPSinthesubstationsintherealistiepowersystem．ThemomentswhentheinitialtravelingwavesurgearrivesatbusNO．1，2，3canbemeasuredas￡I，t2，t3．Llisthefaultline，andisthevicinalline．BusN0．2isthereferencebusofthefaultline。busNO．1isthe0ppositebusthatisd．kmawayfrombusNO．1andd2kmawayfrombusNO．2．SupposethatthetravelingwavesurgetravelsalonglinesL1andL2withthesamewavespeed，namelyV1=V2=VWhenafaultoccursatto．thefaultlocationcouldbecalculatedasfollows:，ThedistancefromthefaultlocationtobusN0．pressedasKnowingthelengthoflines1，theexpressionofjustcontainsthethreetimeparameterswithoutwavespeed．Fig．1showsthattl，t2，t3representthetimeswhentravelingwavesurgearrivesatmeasurementbusesforthefirsttime，andtheabruptdiscontinuityoftravelingwavesisnoticeable，hencetheyhashighprecision．Givensimilarradianandspanoftransmissionlines，thelengthparametersinequation(1)areconsideredtobethegivenlengthinpowersystemwithamodifyingcoefficient．Whentheratioformisusedinthedeductionofd2，themodifyingcoefficientwillbeeliminated．Hencetherealdistanceisgivenbyequation，whicheliminatestheinfluenceoftheradianoftransmissionlinestoacertainextentsimultaneously．Furthermore，duetothemeasurementofthethreetimeparameters，theeffectofmeasurementerroriseliminatedbyaddingonetimeparametermore，comparedwithonlytwotimeparametersinconventionalsingleordoubleterminalPrecisionofthemethodmentionedinthepaperreliesontheaccurateidentificationofwavesurgewhentheyarriveatmeasurementterminals．MeasuringtimeparameteristI，t2，t3accuray t2becauseofthenoticeableabruptdiscontinuityatbusNO．1and2．However，thefaulttravelingwavesarriveatbusNO．3afterrefractionatbusNO．2．Hence，it’snecessarytostudyontherefractionoftravelingwavesatbusNO．2．·B．StudyonRefractionofTravelingWavesatNo．2Whentravelingwavestravelalongthetransmissionline，refractionandreflectionwillhappenwhensurgeimpedancechangesattransmissionlinebuses．CoefficientofrefractioniscalculatedasAccordingtotherealisticpowersystem，andtobesurethatnolessthanonetransmissionlineconnectingfrombusNO．2toNO．3．thefollowingsituationsareconsideredintheproblem．SeveralfeederssurvivedatbusAssumingthatwavesurgeimpedanceinlineLJisequaltothatinlineapproximay，namelyshowstheequivalentsurgeimpedanceatbusNO．2withrespecttothefaultlineisZ2=Z／(n—1)，whentherearefeedersatbusNO．2．ThentheretractionceoffcientatNO．2busisgiven：ai=2／n．Therefractioncoefficientwithrespecttothefaultline，asonefeederofNO．2Hence，thecoefficientisnearlyequaltolwhenthereareonly2feedersatNO．2bus．thenitindicatesthattravelingwavestravelfromNO．2bustolinewithoutloss．Withtheincreaseofabruptdiseontinuitymayeinconspicuous．However，thesimulationresultsshowthatabruptdiscontinuitystillcanbedetectedaccuraywhennincleasesto6.BothtransformerandseveralfeederssurvivedatbusZlZoistheequivalentpositivesequencethezerosequeneeimpedanceofthetransformerrespectivelyreferredtoFig．4．Thefaultcurrenttravehngwaveisakindoftransienthighfrequencysignal，andthefrequencyspectrummainlydistributesbetween10kHzand100kHz．Thefrequencyofincidentwave—fr