【技术实现步骤摘要】
一种基于图论的配水系统沿线流量和水头压力的量化计算方法
[0001]本专利技术属于电
‑
水系统协同调度领域，具体涉及一种基于图论的配水系统沿线流量和水头压力的量化计算方法。
技术介绍
[0002]随着碳中和目标的推进，我国可再生能源消纳形势将更加严峻，亟需挖掘更多的系统调节资源。配水系统耗电量大，且用电曲线可调度，电
‑
水综合系统的协同优化调度已成为消纳可再生能源的重要手段。配水系统模型高度非凸，致使模型求解时间过长，难以应对时变的可再生能源消纳需求。
[0003]目前，已有一些研究探索利用电路类比的方法降低配水系统模型的复杂度，从而缩短优化时间。但这些研究存在以下不足：一、配水系统网络模型由分布参数电路描述，该电路采用偏微分方程的形式，必须通过有限差分方法求解，而有限差分法计算复杂度极大，致使优化计算所需时间大大增加；二、现有方法只对单个元件进行建模分析，未考虑水流在整个网络中的流动情况，致使整个配水系统的流量和压力分布无法量化表征。
技术实现思路
[0004]针...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于图论的配水系统沿线流量和水头压力的量化计算方法，其特征在于，先基于配水系统建立管道电路化类比模型，然后再基于图论计算配水系统沿线流量和水头压力，其中建立管道电路化类比模型的方法如下：采用运动方程(1)和连续性方程(2)描述水流在管道中的运动：性方程(2)描述水流在管道中的运动：式中：v为管道内的水流流速；H为管道内的水头压力；α为水锤波速度；g为重力加速度；D为管道直径；t为时间；x为沿管道长度方向的位置；对(1)和(2)进行简化，分别得到(3)和(4)：对(1)和(2)进行简化，分别得到(3)和(4)：式中：Q为管道中水流的实际流量；A为管道横截面积；进一步将(3)和(4)分别转化为(5)和(6)：进一步将(3)和(4)分别转化为(5)和(6)：式中：sign(Q)为符号函数，当Q＞0，sign(Q)＝1；当Q＜0时，sign(Q)＝
‑
1；而当Q＝0时，sign(Q)＝0；Q＝Qb+ΔQ，而ΔQ≈0，则：Q2＝(Q
b
+ΔQ)2≈(Q
b
)2+2Q
b
ΔQ≈2Q
b
Q
‑
(Q
b
)2ꢀꢀꢀꢀ
(7)式中：Q
b
为管道中水流的基准流量；ΔQ为管道中水流的实际流量和基准流量的差值；然后将(7)代入(5)得：对管道进行电路化类比，得到的类比结果如下：
然后，应用拉普拉斯变换将(6)和(8)转换为频域模型分别得到(9)和(10)然后，应用拉普拉斯变换将(6)和(8)转换为频域模型分别得到(9)和(10)式中：s为拉普拉斯算子对(9)和(10)求关于x导数，分别得到(11)和(12)对(9)和(10)求关于x导数，分别得到(11)和(12)式中：γ2＝(R
b
+sL
b
)sC
b
；ζ＝C
b
U
sb
；求解(11)和(12)分别得到(13)和(14)求解(11)和(12)分别得到(13)和(14)式中：配水系统中有1，2，
…
i
…
，n共n条管道，i代表第i条管道；将(13)代入(9)得：比较(14)和(15)得：
所以水沿管道流动的流量和水头压力为：当已知管道始端、末端的流量和水头压力四个变量中的任意两个变量，就能确定和的值，然后通过(18)得到沿管道的水流量和水头压力。2.根据权利要求1所述的一种基于图论的配水系统沿线流量和水头压力的量化计算方法，其特征在于，所述配水系统中水从水库到需求节点通过单向路径进行输送，水库的出口流量和水头压力、需求节点的流量和水头压力已知，从而通过(18)计算得到配水系统沿线流量和水头压力。3.根据权利要求1所述的一种基于图论的配水系统沿线流量和水头压力的量化计算方法，其特征在于，所述配水系统中水从水库到需求节点存在经过若干交叉节点进行输送，其配水系统沿线流量和水头压力的计算方法包括以下步骤：S1：搜索有向通路将配水系统中水库和负荷节点的集合分别定义为集合和集合通过图论方法寻找从集合到集合中元素的所有有向通路；并将所有的有向通路分成A、B两组：A组包含通过交叉节点的所有有向通路，定义为集合B组包含不通过交叉节点的所有有向通路，定义为集合S2：寻找交叉节点使用节点管道关联矩阵，其关联矩阵如下：矩阵的大小为N
×
M，其中N为节点数、M为配水系统中管道的数量；a
h,k
表示节点n
h
和管道l
k
之间的连接关系；如果n
h<...
【专利技术属性】
技术研发人员：李春燕，姚一鸣，燕智超，邓钰龙，汤佶元，唐瞻文，赖伟彬，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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