一种电气节点源流能量分配关系计算方法技术

本发明专利技术提供一种电气节点源流能量分配关系计算方法，在电网节点中任意数目的源和任意数目的流组成的电气节点源流集合，其瞬时功率分配关可等效归纳为源‑源、流‑流、源‑流三类基本类型。节点源流在1个周期内的能量分配关系，可以瞬时功率分配关系的在一周期内的积分获得，所获得的节点源/流能量关系矩阵能准确给出各源流的能量交互与送受情况，能真实反映节点源流之间能量交换的物理实际，从而避免采用传统相量系计算而出现用户电量计量之间出现的“交叉补贴”的情况，进而可保证精确计量和公平交易。本发明专利技术所提出的方法，可用于新型关口智能电表研发，及电网电源的成本、收益核算及系统网损的公平分摊。

A calculation method of source current energy distribution relationship of electrical node

The invention provides a calculation method for the source current energy distribution relationship of an electric node. The instantaneous power distribution relationship of an electric node source current collection composed of any number of sources and any number of flows in a power grid node can be equivalent to three basic types: source \u2011 source, flow \u2011 current and source \u2011 current. The energy distribution relationship of node source flow in one cycle can be obtained by integrating the instantaneous power distribution relationship in one cycle. The obtained energy relationship matrix of node source / flow can accurately give the energy interaction and delivery of each source flow, and can truly reflect the physical reality of energy exchange between node sources and flows, so as to avoid the user electricity metering caused by traditional phasor system calculation The situation of \cross subsidy\ between them can guarantee accurate measurement and fair transaction. The method can be used for the research and development of a new type of gateway intelligent electricity meter, the cost and income accounting of the power supply of the power grid, and the fair allocation of the system network loss.

【技术实现步骤摘要】
一种电气节点源流能量分配关系计算方法
本专利技术涉及一种电气节点源流能量分配关系计算方法。
技术介绍
母线在电力网络中具有明显的汇流/分流作用，故常在此类节点处安装不同形式的关口表，以服务于不同需求的计量与控制任务。目前，在此类关口实际安装的各类电表(包括电流表、功率表、电度表)，无一例外，均只能测量所连线路(或单元)上的总电气量，尚无法直接测量出进出该关口的所有节点源流之间发生的功率和能量交互或穿越情况，不利于成本和收益核算等有关问题的进一步厘清与公正解决。虽然从功率表和电能表角度，尚没有可以直接测量进出节点关口各源流间功率和能量交互或穿越情况的硬件表计，已有部分理论和计算方法。传统的理论和方法，更多的是在交流相量体系下，从节点电流(包括有功电流分量和无功电流分量)、节点功率(包括有功功率分量和无功功率分量)角度出发，采用比例共享原则、电气剖分理论等对此问题展开分析。然而，截止目前，相量体系下的多种方法，因缺乏对比例共享原则定理化的严格证明，以及存在有功无功非线性耦合等原因，在理论上尚未取得共识。相量体系普遍基于电流或功率等物理量进行分析，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电气节点源流能量分配关系计算方法，其特征在于，步骤如下：/n步骤一、确定源流间瞬时功率分配关系/n实际电网某节点包含任意多个源和流，任意两个源或流之间的瞬时功率分配关系总计包含3种基本类型，即源-源瞬时功率交互关系，流-流瞬时功率交互关系和源-流瞬时功率送受关系，利用等效的方法计算3种类型的功率分配关系，其具体的等效方法如下：/n基本类型1：源-源瞬时功率交互关系，源数≥2/n若原始仅有1个源，则无需分析此类型，当源数目≥2时，设定所考察为源1和源2的关系瞬时功率关系，则保留这两个源的瞬时功率p

【技术特征摘要】
1.一种电气节点源流能量分配关系计算方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、确定源流间瞬时功率分配关系
实际电网某节点包含任意多个源和流，任意两个源或流之间的瞬时功率分配关系总计包含3种基本类型，即源-源瞬时功率交互关系，流-流瞬时功率交互关系和源-流瞬时功率送受关系，利用等效的方法计算3种类型的功率分配关系，其具体的等效方法如下：
基本类型1：源-源瞬时功率交互关系，源数≥2
若原始仅有1个源，则无需分析此类型，当源数目≥2时，设定所考察为源1和源2的关系瞬时功率关系，则保留这两个源的瞬时功率pi1和pi2，其数值随着时间t变化，将该节点上其他所有源和流等效为一个等效瞬时功率输入源pin_ex和一个等效瞬时功率输出流pout_ex，在设定注入节点的功率为正，pin_ex的数值为所有瞬时功率为正的源和流的瞬时功率数值之和，pout_ex的数值为所有瞬时功率为负的源和流的数值之和，此时，pi1和pi2的数值含正负；等效源pin_ex和等效流pout_ex的方向固定不变，分别为输入和输出节点的功率，但数值随t变化；
基本类型1为“2源+2效”结构，对应的源-源瞬时功率交互关系按表1所给式子计算，
表1基本类型1的瞬时功率分配关系



基本类型2：流-流瞬时功率交互关系，流数目≥2
若原始仅有1个流，则无需分析此类型，当流数目≥2时，设定所考察为流1和流2瞬时功率交互关系，此时保留这两个流的瞬时功率pj1和pj2，将该节点其他所有源和流合并到1个等效瞬时功率输入源pin_ex和1个等效瞬时功率输出流pout_ex中，其等效方法和基本类型1相同，基本类型2为“2流+2效”结构，流-流瞬时功率交互关系计算方法如表2所示，
表2基本类型2的瞬时功率分配关系



基本类型3：源-流瞬时功率送受关系
基本类型3分析任意1个源流对之间的瞬时功率送受关系，此时，仍将该节点其他所有源和流合并到1个等效瞬时功率输入源pin_ex和1个等效瞬时功率输出流pout_ex中，等效方法与基本类型1和2相同，基本类型3为“1对+2效”结构，对应的源-流瞬时功率交互关系的计算方法如表3所示，
表3基本类型3的瞬时功率分配关系



步骤二：计算节点源流瞬时功率正负取值时间区间
计算整周期的电能分配关系，通过两种方式，第一种方式为将1个周期内不同时段的电能累加获数值解，第二种方式为获取1个周期内不同瞬时功率分配关系的定积分之和从而得到解析解，在时段步长足够小时，两种方式的计算结果相等，不论哪种方式，均需确定源流瞬时功率正负取值时间区间，以此采用不同的表达式进行数值积分或者获取解析解，
源流瞬时功率正负取值时间区间的具体确定步骤为：
(1)将节点源/流工频下的功率表示为随时间变化的瞬时值形式电网中的节点上某一源/流功率表示为：



式中，
ps/f(t)为源/流t时刻的瞬时功率，单位p.u.；
u(t)为t时刻的节点电压值，单位：p.u.；
i(t)为源/流t时刻的电流值，单位：p.u.；
U为电网节点电压的有效值，单位：p.u.；
Is/f为源或流的电流有效值，单位：p.u.；
ω为角频率，单位：rad/s，
上式中，



此处，为节点电压写为正弦函数时的相位角，αs/f为源/流的电流的相位角，同理有：



(2)确定源或流瞬时功率取正值和负值时的时间区间
(a)瞬时功率取正值的时间区间
确定u(t)>0的时间区间为：



u(t)超前is/f(t)的初相位为对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：于继来，张伟，盛玉和，李国强，张婷，王松岩，郭钰锋，
申请(专利权)人：国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院，哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23