终极线路波过程仿真与动态演示

UndergraduateLineWaveSimulationandDynamicSupervised HUANGXiao-SchoolofElectricPowerEngineeringNanjingInstituteofTechnologyMayVB波过程 ;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绪 1-1.1课题的研究背景：线路波过程仿真的概 1-1.2本文研究的主要内 2-2有关软件的介 3-2.1有关的介 3-2.2的特 4-2.3MTALAB的电力系统元件 4-2.4有关的介 4-2.5的特 5-3有关仿真介 7-3.1仿真的定 7-3.2仿真的分 7-3.3仿真的发展历 7-3.4仿真的方法步 8-3.5仿真的应用与效 8-3.6仿真的发展方 9-4有关线路波过程的分 -4.1仿真建模前的准备工 -4.2有关电力线路波过程的介 -4.3冲击电晕对线路波过程的影 -4.4直角波作用下线路波过程建模仿 -4.5冲击波对线路波过程的分 -5利用VB软件制作行波折反射的动态演 -5.1关于VB软件的简单介 -5.2利用VB软件编程前的学习过 -5.3利用VB软件编写该演示动画的过 -6结 -致 -参考文 -附录1外文资料翻 -A1.1一种避免波速度影响和以 压输电 的行波为基础的新的故障位方法（译文）..................................................-45A1.2ANewFaultLocationMethodAvoidingWaveSpeedandBasedonTravelingwavesforEHVTransmissionLine(原文）50课题的研究背景：线路波过程仿真的概R,线路绝缘子对地有泄漏电流，发生电晕时，有电晕损失，即电磁波20世纪初已得到应用。60术提供了先进的工具，加速了仿真技术的发展。利用计算机实现系统的仿真研究5050们开始利用数字计算机实现数字仿真。计算机仿真技术就向模拟计算机仿真和数字计算机仿真两个方向发展。在模拟计算机仿真中增加逻辑控制和模拟功能之后，又出现了混合模拟计算机仿真，以及把混合模拟计算机和数字计算机联合在一起的混合计算机仿真。在发展仿真技术的过程中已研制出大量仿真程序包和仿真语言。70年代后期，还研制成功的全数字并行仿真计算机。本文研究的主要内具体而言本文通过建立模型分析所建模型得出的各个测量点所形成的波形，结合书本所提到的理论知识和结论提出解决问题的研究方法。在进最终得出结论。本文在研究线路波过程的时候，自动忽略其它的一些有可能影响线路波过程仿真结果的自然因素，便于对线路波过程进行深入的研究。有关的介TheMathWorks公司在20世纪80年代向市推出一种数值型语言计算软件，目前，该软件已经发展成为适合多学科、多种工作平台的功能强劲的大型软件。是该公司在20世纪90年代推出的产品，利用它可在下建立系统框图和仿真的环境。的PSB软件（POWERSYSTEMBLOCK;PSB）含有丰富的电力系统元件模型，包括电力系统网络元件、电机、电力电子器件、控制和测量环节以及三相元件库等，再借助于其他模块库或工具箱，在环境下，可以进行电力系统的仿真计算，尤其可以实现复杂的控制方法仿真。语言计算软件将计算过程建立在最基本的电路原理和微分方程求解的基础设计和运行等各个方面的重要方法和，目前已开发的主要仿真方法有状态变量法、节点分析法及修正节点分析法等。而这些方法已经用于开发不同的仿真软件，如：EMTP、SPICE、NETOMAC、PSASP等。但每个仿真软件都具有自己的优缺点，即有较其它软件更更适合解决某一特定问题的特点，如：EMTPSPICE:具有很良好的开发性、高效的数据仿真分析，特别是信号处理和直观的图形显示功能且/环境下的PSB模型库及强大的二次开发功能和丰富的工具箱，能快速而准确地对电路及更复杂的电气系统进行仿真、计算。因此，它已成为电力科研工作者和工程技术人员应用它来进行电力系统有关问题的仿真分析和辅助设计的理想工具。电力系统的暂态仿真已成为电力系统研究、规划运行设计等各个方面不可缺少的工具.软件及其中的电力系统模块PSB有等值频率高，持续时间短等特点，故与其他暂态过程的计算分析完全不同。对于线路波过程的计算，必须考虑线路的分布性特点，其计算分析是电力系统防雷保护措施确定的重要依据。故进行相关的仿真计算与分析，对各种因数的影响进行量化分析是十分重要的。的特点功能强大。包括数值计算和符号计算，计算和编程可视化，数学和文字统一处理，离线和皆可计算；界面友好，语言自然。以复数矩阵为计算单元，指令表达与标准开放性强。有很好的可扩充性，可以把它当作一种更高级的语言去使用，可容易地编写各种通用或应用程序。正是由于的这些特点，使它获得了对应用科学（特别是边缘学科和交叉学科）的极强适应力，并很快成为应用学科计算机辅助分析设计，仿真，教学乃至科技文字处理不可缺少的基础软件，成为欧美高等院校，科研机构教学与MTALAB的电力系统元有关的介是最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作就可构造出复杂的系统具有适应面广结构和流已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第软件和硬件可应用于或被要求应用于。是中一种可视化仿真工具，是一种基于的框图设计环境，是实现动态系建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中可以用连续采样时间离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率为了创建动态系统模型提供了个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。®是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、处理和图像处理系统，提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。构架在基础之上的其他产品扩展了多领域建模功能，也提供了用于设计执行验证和确认任务的相应工具与®紧密集成可以直接大量的工具来进行算法研发仿真的分析和可视化、批处理的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。的特点：通过ModelExplorer导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、：提供API使用Embedded™模块在和嵌入式系统执行中调用Accelerator)来决定以解释性的方式运行或以编译C代码的形式来运行模：能用图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性能和异常：可从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信：模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错仿真的定义仿真的英文全称是:Simulation利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。这里所指的模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的各种模型。所指的系统也很广泛,包括电气、机械、化工、水力、热力等系统,也包括社会、经济、生态、管理等系统。当所研究的系统造价昂贵、实验的性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的时，仿真是一种特别有效的研究。仿真的重要工具是计算机。仿真与数值计算、求解方法的区别在于它首先是一种实验技术。仿真过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。仿真的分类仿真可以按不同原则分类：①按所用模型的类型（物理模型、数学模型、物理－数学模型分为物理仿真、计算机仿真（数学仿真、半实物仿真；②按所用计算机的类型（模拟计算机、数字计算机、混合计算机）分为模拟仿真、数字仿真和混合仿真；③按仿真对象中的信号流（连续的、离散的）分为连续系统仿真和离散系统仿真；④按仿真时间与实际时间的比例关系分为实时仿真（仿真时间标尺等于自然时间标尺（仿真时间标尺小于自然时间标尺和亚实时仿真（仿真时间标尺大于自然时间标尺；⑤按对象的性质分为宇宙飞船仿真、化工系统仿真、经济系统仿真等。3.3真的发展历20世纪初仿真技术已得到应用。例如在中建立水利模型，进行水利学60此计算机仿真在仿真技术中占有重要地位。50多数是在模拟计算机上进行的。50仿真技术的过程中已研制出大量仿真程序包和仿真语言。70仿真的方法步实现对电力系统的仿真和分析至少有二种独立的方法：一种是传统的但由于提供了用户可以直接调用已有的性能数值计算如矩阵求差数值CFortran另一种是在平台上进行仿真分析按建模方法分为器件级仿真（又称为物理建模）和系统级仿真（又称为数学建模）。其中器件级仿真是利用中PSB固有元件模型构建新元件的物理模型该方法一般适用于探讨元件的内部性能；系统仿真是利用/中的控制模块来构建新元件的数学模型，该方法是研究元件的外部特性。在/平台上，借助于鼠标点击和拖放以及一些必要的参数设置即可实现对电力系统的稳态和暂态分析，并可方便地研究各中先进的控制方法对电力系统的控制效果。应用进行电力系统仿真的主要步骤为：1系统模型的建立；2设置仿真参3（包括稳态分析和暂态仿真4仿真的应用与效仿真技术得以发展的主要原因，是它所带来的巨大社会经济效益。50和60年代仿要应用于航空航天电力化工以及其他工业过程控制等工程技术领域。在航空工业方面，采用仿真技术使大型客机的设计和研制周期缩短20％利用飞行仿真器在地面训练不仅节省大量和经（其经费仅为空中飞行训练的十分之一飞行仿真器上可以设置一些在空中训练时无法设置的故障，培养应付故障的能力。训练仿真器所特有的安全性也是仿真技术的一个重要优点。在航天工业方面，采用仿真实验代替实弹试验可使实弹试验的次数减少80％。在电力工业方面采用仿真系统对核电站进行调试、和排除故障，一年即可收回建造仿真系统的成本。现代仿真技术不仅应用于传统的工程领域，而且日益广泛地应用于社会、经济、生物等领域，如交通控制、城市规划、资源利用、环境污染防治、生产管理、市场预测、世界经济的分析和预测、人口控制等。对于社会经济等系统，很难在真实的系统上进行实验。因此，利用仿真技术来研究这些系统就具有更为重要的意义。仿真的发展方60计算机系统在70年代一度停滞不前，80年代以来又有发展的趋势，由于小型机和微处理机的发展，以及采用流水线原理和并行运算等措施，数字仿真运算速度的提高有了新的突破例如利用超小型机VAX11-785和处理器AD-10联合工作可对大型复杂的飞行系统进行实时仿真。在仿真软件方面，除进一步发展交互式仿真语言和功能更强的仿真软件系统外，另一个重要的趋势是将仿真技术和人工智能结合起来，产生具有专家系统功能的仿真软件。仿真模型、实验系统的规模和复杂程度都在不断地增长，对它们的有效性和置信度的研究仿真建模前的准备工1因此次课题所给任务书中标明所给线路型号为LGJ-15050kM《电气工程毕业设计指南-电力系统分册（第二版》第156页附表4中选择110kV电压等级的LGJ-150/25可得电阻值r10.210kmx10.416km.第16

0.871F/100km。换算下来

8.71109Fkm，即CC1C0

x

1x的值带入公式（1，得出LL1.324103HkmL即为线路单位长度导线的电感，即LL0。1在直角电压波过程中在波前已过各点的电压恒为U,导线和大地分别充得等量的正、负电荷，它们都从左向右，形成大小相等、方向相反的电流I。IC自导线流到大地，根据电流连续ICI，也就是说，它以电源、导线及大地为回路。该回路随着电压、电设在dt时段内波的距离为dx，该元段充得的电量为dqUC0dx，于是

IdqUC

式中：v为 的速度，vdx在波前处的dxI,相应的磁通增量为dIL0dx

dILdxIL

0 因为在波前已过的各点，导线上的电流恒为I,又因是无损耗单导线，所以该电感压降就等于电源电压U,dILv

IIC,将（2）代入式（4，消去式中的UIvdx

因为

8.71109F/km，

1.324103Hkm，根据公式（5）0v294m/0（2zUI

zz说明电压波和电流波是同相位的。与电阻的区别在于，它是储能元件，不消耗能量，且其大小与导线长度无关。根据公式（6）z

有关电力线路波过程的介导线电阻（包括集肤效应）冲击电晕对线路波过程的影k通常以电晕效应直角波作用下线路波过程建模仿在电力系统中，常常会遇到这种情况，线路末端与另一个不同波阻抗的线路相连。比如一线与一电缆线相连；线路末端接有几种参数阻抗（如电阻，电容，电感或者他们的组合）等。在这些情况下，当线有行波且得达到两个不同波阻抗线路的连接点或到达连接有集中参数的节点时将会发生折射和反R取R390欧姆。情况。当线的行波到达节点时，参数发生突变，在该点必将发生波的折射和图中的AZ1和Z2,限长直角波u、i沿z向A点，前行波功率为 ui1q，当前行波z z

1q 1到达节点A时，将有能量继续向前，在z2上产生折射波u2q、i2q，相对应的

u

2qz

p，多余的能量（p- ）z 2q z2

须通过反射波u1f、i1f返回给电源，以此来使Ap1qp1f

uu1q1fuu 或 （u

u1qu1f

z 1z1

z2z（u1qu1fz1上的电压u1z2上无反行波或者虽有反行波但尚未到达节点Au2u2q，因为A点只可能有一个电压值，所以即有u1u2，即

i1所以A（8u

2z2

z12 z12

ui2q

z

将u2q代入公式（8） z2z1

z1 z

1 212 u1

z1z2

zz1 zz

u其 u

z上的折射电压波

zz1

u2电压波u1qu2i

z

i称为电流折射系数 z2

z上的反行电压波

与uu

z1

1 u1iz1u1i

iiz1折射系数恒为正值，这说明折射电压波u2q总是和入射电压波u1q是同极性的，当z20时u0z2时u2，因此0u2z20u1z2u1，因此1u1关 1z2u2、u1；i0i1其中US为线路初始端，Ur50km,式l。可算出从首段到末端所用的时间为l5010m 3ss

0.17ms 294m/Ur图分析，当经过一个的时间到达末端时将发生全反射，反射电压波等于入射2倍，波再经过一个的时间回到首端位置后再次发生全反射反射电压波等于负的入射电压波，所以再经过一个0z20，首先根据上述所列公式可以求出u0、ui2i1其中US为线路初始端，Ur为线路末端，即接地端。当1q到达线路末端时，将发u2q反射波所到之处使电压降为零，而电流上升一倍，这是因为那里的全部电场能都转变为磁场能了。z1z2的两条线路经过串联电感L仿真图如下其中z0和z1为匹配电阻，其阻值为线路的阻值，加入匹配电阻的原因是为了防止根据彼得逊法则，具有不同波阻抗的两条线路相互连接，波阻抗为z1的线电压波u1q向节点A，由上面所列公u2q

z

2 2u1q2

z1

i(zz)L

(1eT线路z2上的折射电压波

z12 z12

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

；

z1T为电路的时间常数；t0t ）按指数变化。u2q由强制分量u1q和自由分量u1qez1所组成，自由分量的衰度由电路时间常数T所决定根据电流连续性原则，则有

u1qu1f

1 1

2z通过这个推导出的公式可以解得线路z1上的反射电压zz

1u1q 1u1qez1 z1由上式可得出结论，当t0时，u1fu1q,时间常数指数规律变化，当t

u(z2z1zfz 100103

12 12分析可知此时的 v

294m/

340.14s0.34ms的时间后经过串联的电感，由上式中的反射电压u1f的式子可以看出在t0ur1u1f0即最后ur1而对于us2,即看的就是经过L1后的折射波u2q,当t0u2q0，随着t的不断上升，波形按照指数变化递增，最终当t时，u2q1折射电压波u2q

e当t0

（du2q）du2q z1z2LL无限长直角波u1qz1投射到节点上并联有电容Cz2仿真图如下： CC

i

Cdu2q

2i2q

z1

(1eT

u2qi2qz2 2u1q(1eT)u1q(1eTz1Tz1z2z1z2

z1

z

从而可以把反射电压波求出u1fu2qu1q 1u1q 1u1qeTz1 z1由式子可以看出，当t0u1fu1q律变化,当t

(z2z1)，下图为 、us点的电压波形1

z1

L ， 路z2上，折射电压随时间t按指数规律增长，当t0时，u2q0；当t时，u2qu1q。电容对u2q的最终稳态值没有影响，因为在波前过去以后，折射电压u2qdu2q

ue当t0

（du2q

du2q

这表明最大陡度取决于电容Cz1,z2无关，因为在t0时，电容C为短路z2。，冲击波对线路波过程的分3直击雷是指雷电直接建筑、树木、大地、防雷装置或，直接雷击声光并发，咄咄，老幼皆知；感应雷击是悄悄发生，不容易被察觉，造成的严重直接雷击与感应雷击破坏的对象不同直击雷主要击坏放电通的建筑物输电线路或击死击伤人畜等，感应雷主要破坏电子设备；而雷电波侵入是指雷电对线路和金属管线的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备。如输电线路直接雷击或发生感应雷，雷电波就会沿着输电线侵入变电所或配电所，称为雷电波侵入，如防范不力，轻者损坏电气设备，重者可导致火灾，及人身伤亡事故。此类事故在雷电事故中占相当大的比例，应引起足够重视，下面我们来模拟冲击波的线路波过程。仿真图如下测量z1末端的仿真波形为测量了串联电感两侧即url1和usl211的原因是下的等效电路图仿真了z1末端的波形将电感Ll*1e2，取l从1到5将电容Cc*1e6，取c从1到5关于VB软件的简单介VisualBasic,VB，Windows题的实用小程序，VB何谓VisualBasic“Visual”指的是采用可视化的开发图形用户界的方法，一般不需要编写大量代码去描述界面元素的外观和位置，而只要把需要的控件拖放到屏幕上的相应位置即可；“Basic”指的是BASIC语言，因为VB是在原有的BASIC语言的基础上发展起来的，至今包含了数百条语句、函数及关键词，其中很多和 WindowsGUI 有直接关系。专业人员可以用VisualBasic实现其它任何Windows编程语言的功能，而初学者只要掌握几个就可以建立实用的应用程序。VBWindowsWindowsNT利用VB软件编程前的学习过在老师的指导下，安装完VisualBasic6.0的操作界面，该界面由标题栏，菜单栏 组成。其中还有属性窗口，工条、时钟、驱动器列表框、列表框、文件列表框、形状、线条、图像框、对中最主要的是Picture1.Line，是用于设置直线的，一般后面跟有两个坐标，分别是两个端点。与其相对应的是一个叫Picture1.Scale，是用于设置坐标系统的。后面利用VB软件编写该演示动画的过2DimPrivateSubCommand1_Click()a0=8t=0Iflc=0Thenlc=1SelectCaselcCase1Timer1.Enabled=TrueCase2Timer2.Enabled=TrueCase3Timer3.Enabled=TrueEndSelectEndCommand1为图中的开始按钮，PrivateSubCommand1_Click()为点击开始按钮的事件过程；a0=8Taa就1，所以用时间t来代替动态演示中所表示的距离。代码接下来就是用来选择默认的让Timer1时钟执行，即表示第一张图的动态演示过程。接下来要编辑Frame框架中的代码PrivateSubOption1_Click()lc=1EndPrivateSubOption2_Click()lc=2EndPrivateSubOption3_Click()lc=3EndcaseTimer启动Timer控件开始计时的意思是到了要计时的时间就执行PrivateSubTimer下列是Timer1在VB中的代码PrivateSub （清除窗体上输出的文字或线条t=t+Form1.Picture1.Scale0,2.1)-(50,- （设置坐标系统Ift<25ThenPicture1.Line(0,0)-(50,0)Picture1.Line0,1)-(t, Picture1.Line(t,0)-(t,ElseIfa1 （从此开始为折射和反射部分Picture1.Line(0,0)-(50,Picture1.Line0,1)-(25, Picture1.Line(25,0)-(25,Picture1.Line(50t,a)-(25, （向左的反射线路（横Picture1.Line25,a)-(t, （向右的折射线路（横Picture1.Line50t,1)-(50t, （向左的反射线路（竖Picture1.Linet,0)-(t, （向右的折射线路（竖 （a<1的情况Picture1.Line(0,0)-(50,Picture1.Line(0,1)-(25,Picture1.Line(25,a-1)-(25,Picture1.Line(50t,a1)-(25,a- （向左的反射线路（横Picture1.Line25,a)-(t, （向右的折射线路（横Picture1.Line(50t,0)-(50-t,a （向左的反射线路（竖Picture1.Linet,0)-(t, （向右的折射线路（竖EndIft>45ThenTimer1.Enabled=False （当t>45，时钟停止运行）EndSub

下列是Timer2在VB中的代码（此代码是模拟电路中串联电感的动态演示PrivateSub （清除窗体上输出的文字或线条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, (折射波的曲线部分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)(反射波与前行波的叠加)Picture2.Line(50-t,1)-(50-t,2)NextPicture2.Line(25,0)-(25,a4+1)EndIfIft>45ThenTimer2.Enabled=False （当t>45，时钟停止运行）EndSub 下列是Timer3在VB中的代码（此代码是模拟电路中并联电感的动态演示PrivateSub （清除窗体上输出的文字或线条t=t+Form1.Picture3.Scale0,2.1)-(50, （设置坐标系统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)(前行波的叠加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 （当t>45，时钟停止运行End （结束事件过程VB按照本次毕业设计的要求，我在导师的指导下学习了/软件熟悉了仿真模块和仿真建模的整个过程。结合书本上线路波过程的理论，将不同情况的行波过程利用工具建模仿真出来节省了大量的时间和成本，并大大提高了工作效率，并分析了在直角波或者冲击波情况下线路串联电感和并联电容对线路分别带来什么影响，也比较了在冲击波情况下电感和电容的值对于波经过电感和电容时，对于折射波的幅值大小和陡度的影响。因为题目VB，在老师的指导下，学习了和本课题相关的一些控件，一些简单的编程语句，通过本次对于通过VB特别感谢毕业设计课题组的其他同学对我工作的帮助周泽存，沈其工，方瑜.高电压技术(第三版).中国电力.张志涌等编著.精通6.5版.航空航天大学.2005.2.电力自动化设备,2005,(04).薛山.基础.：刘兴杰,田建设,丁波,邓键.应用进行电力系统分析和动态仿真[J].电力自动化设备.2004,3.王晶，翁等.电力系统的/仿真与应用[M].西安电子科技大学.2008,9.邱毓昌主编.高电压工程[M].陕西：西安交通大学原著邱关源.修订罗先觉.电路（第五版）[M].高等教育.BoZQ．Anew municationprotectiontechniquefortransmissionlines[J]．IEEETransonPowerDelivery，1998，13(4)：1073-1078．1A1.1一种避免波速度影响和以在压输电线的行波为基础的波速的不确定性会给基于行波的故障定位带来错误。避免波速影响的本故障定位方法是基于单端或者参数也频率变。此，是择范内的定值，不是真的价。在力系中，传。Fig.1力系GPS波浪涌到达能以时间t1,t2,t3来衡量的NO.1,2,3总线。L1是断裂线，L2是邻线。2号总线是断裂线的参考总号总线d233号总2号总 1号总图.1输电线路的示意t0)v=1

2d(t2t1)L222(t3t2 知道线路L1和2的长度，d的表达式只包含了3.11,2t（dd2ZiuZ2

注

U2Z为传CCNO.2 NO.3LLNO.1d1 图 2号总线上不带变压器的输电线路假设线路L1上的波阻抗约等于L2L=L2Ze2展示了当有n个馈线在巴士2号时，波阻抗在2L是Z=C/(-1)i2/n2il2

n(n

因此，系数il2几乎等于1时，有且只有2条馈线在2号总线。它表明行波从2号总线到L2的行进中没有损失随着n的增加，系数il2的减小，它意味着，最大电流值在直线L2上减小,与突然不连续可能变得不显眼。但图.3在21010

带变压器馈线的突然中断相比较图3（a）所示变得不显眼了，在该图中的折射波的行进，当n=1,2，⋯6从顶NO.2 NO.3LLNO.1d1 图 2号总线上带变压器的输电线路示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