線路波阻抗波阻抗

(2011-02-12 10:05:47)

轉(zhuǎn)載▼

線路波阻抗等同于所給定線路參數(shù)的一條無限長線路上行波的電壓與電流的比值。

波阻抗（無損線、電磁波）

對(duì)于無損輸電線路，其波阻抗Z等于(L/C)的平方根；

而無損線波過程也就是電磁波的傳播過程，用電磁波理論算得媒質(zhì)的波阻抗Z等于（μ/ε）的平方根。其中L為線路對(duì)地電感，C為線路對(duì)地電容；μ為介質(zhì)磁導(dǎo)率，ε為介質(zhì)介電常數(shù)。

此兩種方法算出來的波阻抗有何不同？這個(gè)問題從書上 公式詳細(xì)的推導(dǎo)解釋得很清楚。 若覺得數(shù)學(xué)公式太麻煩，那么僅僅定性分析也會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)結(jié)果很合理， 定性解釋如下：

首先，看兩個(gè)特征阻抗的定義， 傳輸線里 定義 Z= V/I ， 由電磁物理知識(shí)該知道 V 由什么決定？由電場強(qiáng)度 E 決定！ I 由什么決定？ 磁場強(qiáng)度 H 決定！ 場理論里 定義Z= Ex/Hy ,僅從直覺也能看出 兩個(gè)式子定義可能等價(jià)

然后，看結(jié)果： 先看場理論里，Z= Ex/Hy = sqrt(μ/ε）,這個(gè)結(jié)果是從波動(dòng)方程推導(dǎo)出來的 又由電磁物理常識(shí) ，磁能密度 = μH^2 ，電場能密度 =εE^2 （別說你不知道） μ----是和磁場能有關(guān)的因子 ε----是和電場能有關(guān)的因子 再看，傳輸線結(jié)果 Z= sqrt(L/C）,這里都簡化分析看做無耗 為什么會(huì) 有L和C出現(xiàn)？從電子元件物理概念上看 L---貯存磁能----是和磁場能有關(guān)的因子----》μ C---貯存電能----是和電場能有關(guān)的因子----》ε 所以定性看出 V ----》E I ----》H L ----》μ C ----》ε 。所以定性觀察 電路理論和場理論兩種特征阻抗定義 是一回事，而嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，需參照電磁場或微波技術(shù)相關(guān)教材。

針對(duì)目前直流輸電線路保護(hù)靈敏性和速動(dòng)性難以兼顧的問題,提出一種基于測量波阻抗的直流線路保護(hù)方法。利用S變換提取單頻率的電壓、電流初始行波并計(jì)算線路兩端的測量波阻抗。在線路內(nèi)部故障時(shí),線路兩端測量波阻抗均為測點(diǎn)背側(cè)等效阻抗,差異較小;在線路外部故障時(shí),線路兩端測量波阻抗分別為測點(diǎn)背側(cè)等效阻抗和線路波阻抗,差異較大,據(jù)此可以區(qū)分直流線路上的內(nèi)部和外部故障?；赑SCAD/EMTDC的大量仿真結(jié)果表明,該保護(hù)方法易于整定,在各種故障情況下均能可靠、快速地識(shí)別直流線路內(nèi)部和外部故障。

1 波阻抗計(jì)算

對(duì)有一定預(yù)應(yīng)力的巖石進(jìn)行循環(huán)沖擊試驗(yàn)的裝置為自行研制的動(dòng)靜組合加載裝置。對(duì)于有軸壓時(shí)的沖擊過程中，桿件與試樣仍然滿足裝置賴以存在的一維應(yīng)力波傳輸理論。應(yīng)力波從一種介質(zhì)傳播到另一種波阻抗不同的介質(zhì)時(shí)，入射波在2 種介質(zhì)的界面處會(huì)產(chǎn)生反射波和透射波。由于其值比巖石的波阻抗大許多，認(rèn)為在整個(gè)沖擊過程中其大小保持恒定；

在整個(gè)沖擊過程中并不是每一瞬時(shí)的反射波或透射波都夾雜多次反射和透射波的影響，當(dāng)時(shí)，測試所得的反射波中沒有 2 次和更高次反射的影響。同理，在透射波采樣時(shí)間內(nèi)的區(qū)段，試驗(yàn)所得的透射波中也沒有夾雜多次透射波的影響。因此，可以利用SHPB 試驗(yàn)系統(tǒng)采集的入射波和反射波或透射波在各自采樣區(qū)段內(nèi)相對(duì)應(yīng)的值計(jì)算巖石的波阻抗。而其他時(shí)間區(qū)段的波阻抗不可由試驗(yàn)數(shù)據(jù)直接計(jì)算。

2 計(jì)算波阻抗時(shí)計(jì)算式的選擇

在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，反射波和入射波是用入射桿上的同一個(gè)應(yīng)變片測量的，特別是有軸壓的沖擊試驗(yàn)時(shí)，反射波的起跳點(diǎn)受入射波的影響較大，其對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)和大小不易確定，極易引起誤判。而透射波不在這種情況，起跳點(diǎn)相對(duì)容易判斷，因此計(jì)算巖石的波阻抗較為理想。

地震波阻抗反演是儲(chǔ)層預(yù)測的有效手段之一，波阻抗與含油氣儲(chǔ)層有很好的對(duì)應(yīng)性。

波阻抗反演實(shí)際上是從地震剖面上消除子波影響,留下反射系數(shù),再由反射系數(shù)計(jì)算出能反映地層物性變化的物理參數(shù)波阻抗。

波阻抗反演的方法很多，其中最常用的是廣義線性反演，該方法有較高的反演精度，但是在反演過程中，高頻噪聲對(duì)解病態(tài)方程組影響很大,即使加了正則化因子,也無法消除高頻噪聲的影響。

根據(jù)反射系數(shù)序列，并給定波阻抗初始值，利用遞推波阻抗的反演方法就可以算出相應(yīng)的波阻抗序列。該方法的核心是反演反子波，但是反演出反子波局部化特征并不理想，因?yàn)閮梢矶加姓袷?，并不是?biāo)準(zhǔn)的δ(t)函數(shù)，而是帶有剩余子波的δ(t)函數(shù)，其頻率過低，計(jì)算出的反射系數(shù)頻率也較低，相當(dāng)于帶有剩余子波的反射系數(shù)。遞推波阻抗的反演方法對(duì)誤差及初值 Z0 均十分敏感，穩(wěn)定性也差?？梢杂眠f推波阻抗反演法反演出的波阻抗作為迭代反演波阻抗的初值。

因此，針對(duì)廣義線性反演，重點(diǎn)討論了迭代解方程的波阻抗算法、解方程的正則化方法、波阻抗反演中的分辨率、改善解的二次圓滑濾波、用于控制反演質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)量和均方差及波阻抗的約束反演等關(guān)鍵技術(shù)問題;針對(duì)遞推波阻抗的反演,重點(diǎn)討論了遞推波阻抗的反演方法、子波和反子波提取、誤差對(duì)提取反子波的影響等關(guān)鍵技術(shù)問題。同時(shí)做了大量的模型試算。2100433B

由于巖石與彈性桿間的波阻抗大小不同，每一入射波經(jīng)過透反射后必有一反射波和透射波與之相對(duì)應(yīng)；沖擊過程中的不同時(shí)刻巖石所受的沖擊動(dòng)載大小不同，巖石試件內(nèi)部裂隙的閉合程度或擴(kuò)展程度亦不相同，即巖石試件具有不同波阻抗。換言之，在一次沖擊過程中，入射波和反射波或透射波與巖石的波阻抗一一對(duì)應(yīng)，不同時(shí)刻波阻抗的大小很可能不一樣，入射應(yīng)力大小、透射應(yīng)力大小和時(shí)間點(diǎn)3 個(gè)變量必須確定其中2 個(gè)不變。根據(jù)一維應(yīng)力波理論可知，在異型沖頭形狀、長度和沖擊速度相同的前提下，在區(qū)間固定一時(shí)間點(diǎn)，則每次沖擊得到的理論上應(yīng)為定值，對(duì)照時(shí)間確定出對(duì)應(yīng)的透射波的值。具體選其中哪一個(gè)時(shí)間點(diǎn)視情況而定，它們之間的差別微乎其微。要強(qiáng)調(diào)的是對(duì)同一巖石試件的循環(huán)沖擊過程的損傷進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)選擇同一時(shí)間點(diǎn)。

另外，利用聲波定義循環(huán)沖擊過程巖石的累積損傷，也是在沖擊載荷作用后測量巖石的波速值。本文的方法與此相似，每次測量（除第1 次）的值都是前1 次沖擊作用后巖石在壓密后的波阻抗值，這個(gè)值表征巖石在前1 次沖擊后內(nèi)部的累積損傷，因此，在測量程序上也與聲波定義損傷的一致 。