[發(fā)明專利]一種電氣節(jié)點(diǎn)源流能量分配關(guān)系計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910839927.7
• 申請(qǐng)日: 2019-09-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110544941B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于繼來(lái);張偉;盛玉和;李國(guó)強(qiáng);張婷;王松巖;郭鈺鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院;哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;H02J3/06;G06Q50/06
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

1.一種電氣節(jié)點(diǎn)源流能量分配關(guān)系計(jì)算方法，其特征在于，步驟如下：

步驟一、確定源流間瞬時(shí)功率分配關(guān)系

實(shí)際電網(wǎng)某節(jié)點(diǎn)包含任意多個(gè)源和流，任意兩個(gè)源或流之間的瞬時(shí)功率分配關(guān)系總計(jì)包含3種基本類型，即源-源瞬時(shí)功率交互關(guān)系，流-流瞬時(shí)功率交互關(guān)系和源-流瞬時(shí)功率送受關(guān)系，利用等效的方法計(jì)算3種類型的功率分配關(guān)系，其具體的等效方法如下：

基本類型1：源-源瞬時(shí)功率交互關(guān)系，源數(shù)≥2

若原始僅有1個(gè)源，則無(wú)需分析此類型，當(dāng)源數(shù)目≥2時(shí)，設(shè)定所考察為源1和源2的關(guān)系瞬時(shí)功率關(guān)系，則保留這兩個(gè)源的瞬時(shí)功率p_i1和p_i2，其數(shù)值隨著時(shí)間t變化，將該節(jié)點(diǎn)上其他所有源和流等效為一個(gè)等效瞬時(shí)功率輸入源p_{in_ex}和一個(gè)等效瞬時(shí)功率輸出流p_{out_ex}，在設(shè)定注入節(jié)點(diǎn)的功率為正，p_{in_ex}的數(shù)值為所有瞬時(shí)功率為正的源和流的瞬時(shí)功率數(shù)值之和，p_{out_ex}的數(shù)值為所有瞬時(shí)功率為負(fù)的源和流的數(shù)值之和，此時(shí)，p_i1和p_i2的數(shù)值含正負(fù)；等效源p_{in_ex}和等效流p_{out_ex}的方向固定不變，分別為輸入和輸出節(jié)點(diǎn)的功率，但數(shù)值隨t變化；

基本類型1為“2源+2效”結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)的源-源瞬時(shí)功率交互關(guān)系按表1所給式子計(jì)算，

表1 基本類型1的瞬時(shí)功率分配關(guān)系

基本類型2：流-流瞬時(shí)功率交互關(guān)系，流數(shù)目≥2

若原始僅有1個(gè)流，則無(wú)需分析此類型，當(dāng)流數(shù)目≥2時(shí)，設(shè)定所考察為流1和流2瞬時(shí)功率交互關(guān)系，此時(shí)保留這兩個(gè)流的瞬時(shí)功率p_j1和p_j2，將該節(jié)點(diǎn)其他所有源和流合并到1個(gè)等效瞬時(shí)功率輸入源p_{in_ex}和1個(gè)等效瞬時(shí)功率輸出流p_{out_ex}中，其等效方法和基本類型1相同，基本類型2為“2流+2效”結(jié)構(gòu)，流-流瞬時(shí)功率交互關(guān)系計(jì)算方法如表2所示，

表2 基本類型2的瞬時(shí)功率分配關(guān)系

基本類型3：源-流瞬時(shí)功率送受關(guān)系

基本類型3分析任意1個(gè)源流對(duì)之間的瞬時(shí)功率送受關(guān)系，此時(shí)，仍將該節(jié)點(diǎn)其他所有源和流合并到1個(gè)等效瞬時(shí)功率輸入源p_{in_ex}和1個(gè)等效瞬時(shí)功率輸出流p_{out_ex}中，等效方法與基本類型1和2相同，基本類型3為“1對(duì)+2效”結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)的源-流瞬時(shí)功率交互關(guān)系的計(jì)算方法如表3所示，

表3 基本類型3的瞬時(shí)功率分配關(guān)系

步驟二：計(jì)算節(jié)點(diǎn)源流瞬時(shí)功率正負(fù)取值時(shí)間區(qū)間

計(jì)算整周期的電能分配關(guān)系，通過(guò)兩種方式，第一種方式為將1個(gè)周期內(nèi)不同時(shí)段的電能累加獲數(shù)值解，第二種方式為獲取1個(gè)周期內(nèi)不同瞬時(shí)功率分配關(guān)系的定積分之和從而得到解析解，在時(shí)段步長(zhǎng)足夠小時(shí)，兩種方式的計(jì)算結(jié)果相等，不論哪種方式，均需確定源流瞬時(shí)功率正負(fù)取值時(shí)間區(qū)間，以此采用不同的表達(dá)式進(jìn)行數(shù)值積分或者獲取解析解，

源流瞬時(shí)功率正負(fù)取值時(shí)間區(qū)間的具體確定步驟為：

(1)將節(jié)點(diǎn)源/流工頻下的功率表示為隨時(shí)間變化的瞬時(shí)值形式電網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)上某一源/流功率表示為：

式中，

p_s/f(t)為源/流t時(shí)刻的瞬時(shí)功率，單位p.u.；

u(t)為t時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)電壓值，單位：p.u.；

i(t)為源/流t時(shí)刻的電流值，單位：p.u.；

U為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓的有效值，單位：p.u.；

I_s/f為源或流的電流有效值，單位：p.u.；

ω為角頻率，單位：rad/s，

上式中，

此處，為節(jié)點(diǎn)電壓寫為正弦函數(shù)時(shí)的相位角，α_s/f為源/流的電流的相位角，同理有：

(2)確定源或流瞬時(shí)功率取正值和負(fù)值時(shí)的時(shí)間區(qū)間

(a)瞬時(shí)功率取正值的時(shí)間區(qū)間

確定u(t)0的時(shí)間區(qū)間為：

u(t)超前i_s/f(t)的初相位為對(duì)應(yīng)的超前時(shí)間按下式計(jì)算：

u(t)和i_s/f(t)同時(shí)取正值(u(t)0，i_s/f(t)0)的時(shí)間區(qū)間按下式計(jì)算：

u(t)和i_s/f(t)同時(shí)取負(fù)值(u(t)0，i_s/f(t)0)的時(shí)間區(qū)間按下式計(jì)算：

源/流瞬時(shí)功率取正值，即p_s/f(t)0的時(shí)間區(qū)間按下式計(jì)算：

[t]_s/f(+)＝[t]₍₊₊₎∪[t]_(--) (8)

(b)瞬時(shí)功率取負(fù)值的時(shí)間區(qū)間

u(t)0且i_s/f(t)0的時(shí)間區(qū)間按下式確定：

u(t)0且i_s/f(t)0的時(shí)間區(qū)間按下式確定：

源/流瞬時(shí)功率取負(fù)值，即p_s/f(t)0的時(shí)間區(qū)間按下式確定：

[t]_s/f(-)＝[t]_(+-)∪[t]_(-+) (11)

步驟三：計(jì)算源/流間三種基本類型的能量分配關(guān)系

利用步驟一給出三種基本類型的瞬時(shí)功率分配關(guān)系，在一個(gè)交流周期內(nèi)進(jìn)行積分，計(jì)算源/流間三種基本類型的能量分配關(guān)系，其中各積分的區(qū)間根據(jù)步驟二種的方法確定；

三種基本類型能量分配關(guān)系的計(jì)算方法如下：

基本類型1：源-源能量交互關(guān)系

根據(jù)表1，1個(gè)交流周期T內(nèi)，源1輸給源2的、源1從源2輸入的能量E_i1→i2和E_i1←i2按下式計(jì)算：

式中，各積分區(qū)間根據(jù)步驟二中給出的方法確定；

基本類型2：流-流能量交互關(guān)系

根據(jù)表2，得1個(gè)交流周期T內(nèi)，流1輸給流2的、流1從流2輸入的能量E_j1→j2和E_j1←j2按下式計(jì)算：

式中，各積分區(qū)間根據(jù)步驟二中給出的方法確定；

基本類型3：源-流能量送受關(guān)系

根據(jù)表3，1個(gè)交流周期T內(nèi)，源i輸送給流j的、源i從流j回受的能量分別為E_i→j和E_i←j按下式計(jì)算：

式中，各積分區(qū)間根據(jù)步驟二中給出的方法確定；

步驟四：計(jì)算源/流間三種類型能量分配關(guān)系矩陣

電網(wǎng)中的某一節(jié)點(diǎn)包含多個(gè)源或流，因此利用步驟三種給出的計(jì)算方法，建立三種基本類型的源流能量分配關(guān)系矩陣，其具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

基本類型1：源間能量交互關(guān)系矩陣

對(duì)于電網(wǎng)中某一節(jié)點(diǎn)，設(shè)此節(jié)點(diǎn)有M個(gè)源，其組成的源集合表示為Ω_s，根據(jù)步驟三種給出的基本類型2計(jì)算方法獲得兩兩源間的能量交互值，建立能量交互關(guān)系矩陣如下：

矩陣中，1行、1列元素“*|*”分別包括源1輸給源2的能量和源1從源2輸入的能量，以“|”相隔，由于源2輸給源1的能量與源1從源2輸入的能量含義相同，求取矩陣只需求解右上角元素；

基本類型2流間能量交互關(guān)系矩陣

對(duì)于電網(wǎng)中某一節(jié)點(diǎn)，設(shè)此節(jié)點(diǎn)有共有N個(gè)流，其組成流集合表示為Ω_f，利用步驟三中給出的基本類型2計(jì)算方法獲得兩兩流間的能量交互值，建立流間能量交互關(guān)系矩陣如下：

矩陣中，1行、1列元素“*|*”分別包括流1輸給流2的能量和流1從流2輸入的能量，以“|”相隔，實(shí)際計(jì)算時(shí)只需求解矩陣右上角元素；

類型3源流對(duì)間能量送受關(guān)系矩陣

對(duì)于電網(wǎng)中某一節(jié)點(diǎn)，設(shè)此節(jié)點(diǎn)的M個(gè)源和N個(gè)流，其源流對(duì)形成的集合表示為Ω_s/f，利用步驟三的基本類型3的計(jì)算方法獲得任意一對(duì)源流對(duì)間的能量送受值，形成對(duì)應(yīng)的能量送受關(guān)系矩陣如下：

矩陣中，1行、1列元素“*|*”分別包括源1輸送給流1的能量和源1從流1回受的能量，以“|”相隔，但該矩陣需要計(jì)算所有元素，上述矩陣[E]_s、[E]_f、[E]_s/f提供節(jié)點(diǎn)源流之間可能發(fā)生的所有電能分配關(guān)系。