[实用新型]分布参数电力传输线路的模拟电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种分布式电力传输线的模拟技术，具体涉及一种分布参数电力传输线路的模拟电路。

背景技术

电力系统动态模拟仿真技术主要采用全物理的动态模拟装置，由按比例缩小的旋转发电机、电动机、变压器、线路等元件构成，是研究电力系统行为特性的基础手段和主要研究工具。动态模拟技术的优点是能够比较精确地反映物理现象，适合于对原始物理现象和系统特性的研究，及对继电保护和自动控制等装置的试验研究等。暂态网络分析仪主要侧重于电力系统中各种快速电磁暂态现象的研究，是研究电磁暂态现象的主要工具之一，能比较精确地模拟电力系统中各元件的电磁暂态过程，主要用于电力系统过电压研究、故障暂态研究和控制暂态研究。通过将电力系统模拟仿真模型与数字仿真设备混合使用，可以形成功能更加强大，使用更加灵活方便的数模混合系统，可以对更大规模的电力系统进行精确建模和仿真分析。

由于传输线在电力传输系统中的核心作用，其对电力系统的特性有着巨大的影响；如何在电力系统动态模拟仿真和暂态网络分析仪技术中实现和精确模拟实际电力系统中各种线路的特性是非常重要的。在电力系统传输线的各种特性中，分布参数特性和频率相关特性是两个比较显著并重要的特性，其模拟的准确性，对于电力系统(尤其是高压直流输电系统)的动态特性模拟起着至关重要的作用。

电力系统电力传输线是典型的分布参数电路，在涉及电力传输线的相关研究中，经常需要考虑其参数的分布特性的所造成的影响。分布参数电路是必须考虑电路元件参数分布性的电路，参数的分布性指电路中的电压和电流不但是时间的函数，同时也是位置的函数，在电路中同一瞬间相邻两点的电位和电流都不相同。在电力系统中，传输线(尤其是高电压远距离的电力传输线)是典型的分布参数电路，因为这种电路虽然电压、电流的频率很低(50Hz)，波长很长(6000公里)，但其长度却达数百公里甚至几千公里，已可与波长相比拟，因此线路的分布参数效应是不能忽略的。如果关注频率更高的谐波特性，则即使对于距离较短的线路，也需要准确模拟线路分布参数效应所带来的影响。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供一种可用于电力系统动态模拟仿真、暂态网络分析仪、电磁暂态仿真、电路分析和仿真等领域的分布参数电力传输线路的模拟电路。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：分布参数电力传输线路的模拟电路，包括集中电阻、戴维南等值模块、等值电压计算模块；其中戴维南等值模块包括第一运算放大器，第一运算放大器的同相输入端接地，其反相输入端经输入电阻接电力传输线对端的等值电压计算模块所输出的电压，其反相输入端经第一反馈电阻接至第一运算放大器的输出端，其输出端通过特征阻抗连接到模拟线路分布式电阻的集中电阻；等值电压计算模块包括第二运算放大器，其同相输入端经第二电阻接至第一运算放大器的输出端与特征阻抗之间，其反相输入端经第一电阻接至特征阻抗与集中电阻之间，其同相输入端和反相输入端分别经第一接地电阻和第二接地电阻接地，反相输入端经第二反馈电阻接至第二运算放大器的输出端，输出端电压依次经模数转换模块、先进先出队列模块、数模转换模块后输出到传输线对端的第一运算放大器的反相输入端。

戴维南等值模块使用负反馈连接的第一运算放大器构成反相闭环放大器，实现对线路戴维南等值电压的模拟，等值电压计算模块使用加减法运算放大器电路对本端的电压和电流进行加减运算，从而得到当前时刻对端的戴维南等值电压，使用模数转换模块、先进先出队列模块和数模转换模块的级联连接实现对戴维南等值电压的延时，延时的时间可以通过先进先出队列模块的长度精确控制。

集中电阻阻值为电力传输线路等效电阻的一半。

第一反馈电阻阻值等于输入电阻的阻值。

第二反馈电阻阻值等于第二电阻阻值且为第一电阻阻值的二倍。

特征阻抗阻值由电力传输线单位长度线路的电感值和电容值的比值开方得到。

本实用新型给出了一种较简单的电路结构，用于模拟电力传输线的分布式参数效应，其通过对常用模拟和数字电路元件的有机结合，可以实现对任意传播延时的电力传输线的分布参数效应进行准确模拟。