摘要：本文从均匀传输线理论出发，介绍了一种求解均匀传输线时域响应的直接方法——特征法。并利用该方法分别求解均匀无损传输线终端电压瞬态响应、无畸变传输线终端电压瞬态响应以及均匀有损传输线终端电压瞬态响应，并通过实例进行分析计算。由于该方法概念清晰，计算简便、稳定、便于编程，利用Matlab进行编程仿真，同时具有较好的可移植性，对于传输线上电压电流的变化情况，在一定程度上提供了一种简便方法，进而便于电力工程人员进行研究分析。

　　关键词：均匀传输线 特征法 计算与分析 仿真

　　1 概述

　　对于电力系统的运行状态来说，通常情况下通过运行参量进行描述，或者说，电力系统的运行状态通过运行参量进行确定。对于电力系统的运行参量来说，一般情况下主要包括：功率、电压、电流、频率等参量。并且电力系统元件物理性质在一定程度上影响和制约着元件的参数，同时代表电阻、电抗、电导、输入阻抗等特性，以及变压器变比，时间常数和放大倍数等[1]。在一定程度上，电力系统运行参量的大小受到系统元件参数的影响和制约。

　　通常情况下，在运行过程中，电力系统往往受到各种突然的扰动，在这些扰动的影响下，使得电力系统在一定程度上处于暂态，在这种情况下，可以认为发电机转速是同步旋转，也就是说在这种情况下可以不考虑转子运动的变化，此时运行参量的变化可能比较大。在暂态状态下，运行参量的变化在一定程度上可能威胁到设备的绝缘，在这种情况下，短路故障产生的电流与正常电流相比要大很多，在热效应的作用下，甚至会损坏设备，而且网络结构因短路故障的影响可能会发生改变。

　　在此基础上，本文通过深入研究上述问题，进一步建立电力系统数学模型，同时计算相应的参数。当前，为了获取长线路输电线的有关参数，通常情况下，主要采用的方法包括：工程方面的实测法，以及理论方面的估算和精确计算法等。对于估算法来说由于没有对线路分布参数的特性进行考虑，进而在一定程度上产生较大的误差；虽然对线路的分布特性通过精确计算法进行了考虑，但是由于涉及到的计算过程比较复杂，并且需要求解复杂的方程组。在采用特征法计算参数的过程中，根本不用进行复杂的计算，并且编程极为方便，同时在一定程度上容易被电气工程人员接受。

　　2 特征法及MATLAB简介

　　2.1 特征法的基本概念

　　特征法作为一种方法，通常情况下，主要用于双曲型偏微分方程的求解，在传输线时域分析中，这种方法已经得到广泛的使用[4]。在使用特征法计算参数的过程中，通常情况下不需要将电压信号、电流信号分解为入射波和反射波。对于它们的传输过程，在输电线路中能够进行清楚的描绘，并且电压、电流、特征阻抗之间在一条主特征线上往往存在简单的关系式[6]。本文通过利用这些特征，进而在一定程度上给出了一种传输线综合的特征法。假设某均匀传输线的延时为τ，在0≤t<2τ时间范围内给定m个TDR响应电压取样值，则该传输线可等效为m段均匀传输线及联而成，各段均匀传输线可以不同，延时等于响应取样时间间隔，且每段均匀传输线的特征阻抗可由这m个TDR电压响应取样值确定。在整个综合过程中无须假定信号传播速度沿输电线不变。

　　特征法也可以处理多段传输线间相连接，并且混接有L、C、R等集中参数元件的情况，集中参数元件可认为连接在不同传输线段的交接处。此时应用特征法时可分段处理，即对于每一段传输线的二端电压、电流间以特征法方程描述，而在交接处可能不同传输线段直接相连，或混接有集中参数元件，可以用电压、电流连续方程或集中参数的电路方程作为线段间的衔接条件，联立求解后即可得到整个系统的时域响应。

　　特征法也可以处理非线性元件端接于传输线二端的情况，此时描述传输线二端电压、电流的特征方程依旧，只是二端的边界条件应代之以非线性方程，需用迭代方法求得线性与非线性联立方程的解以得到时域响应。计算过程显然较线性端接情况复杂，但相对于频域变换方法求取非线性系统的时域响应则简单的多，因为在每一个时间取样点上进行的时域响应计算时可免去繁杂的卷积运算.特征法的特点在于：传输线越简单，其优点越突出，对于无耗的TEM传输线计算时域响应时计算效率远高于其它方法[5]。但当传输线变的复杂时，相对优势减少，当传输线的参数高度频变时，几乎难以处理，而频率变换法仍能应用自如。

　　2.2 特征法的应用

　　在TEM波近似下无耗传输线满足的电报方程：

　　2.3 MATLAB简介

　　对于MATLAB应用系统来说，在该系统中，一方面为技术人员和科研人员提供了各类问题的解决方案，另一方面使用这些技术变得轻松简单。它的优点与特点：

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