一种配水系统传输延迟的电路化类比建模方法技术方案

本发明专利技术公开了一种配水系统传输延迟的电路化类比建模方法，所述配水系统包括管道、水泵、减压阀和蓄水池四种元件，采用电路化类比建模方法，建立管道、水泵和减压阀的电路化类比模型，从而将配水系统时滞效应的偏微分方程采用拉普拉斯变换法转化为代数方程组，减小计算复杂度，利于最大程度挖掘利用配水系统用电功率的可调度潜力。功率的可调度潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种配水系统传输延迟的电路化类比建模方法


[0001]本专利技术属于电
‑
水系统协同调度领域，具体涉及一种配水系统传输延迟的电路化类比建模方法。

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。配水系统用电量可达我国年总用电量的5％
‑
10％。通过泵站启停和蓄水池调节，可实现电
‑
水系统的协同调度，在无需额外投资的情况下可大幅提高可再生能源消纳。但是，在配水系统中水从水源输送到用户需要一定的传输时间，在大型配水系统网络中传输水所需要的时间可达数小时，其所带来的影响主要包含两个方面：一方面，忽略配水系统的传输延迟可能会对电力系统和配水系统的最优协同运行策略产生不利影响；另一方面，配水系统的传输延迟可能为电力系统适应未来可再生能源大规模接入提供新的解决思路。现有研究鲜有考虑配水系统“时滞效应”这一特性的建模。为此，需首先对配水系统的时滞效应进行建模，可通过对其物理机理进行分析构建配水系统时滞效应的动力学偏微分模型。尽管从物理特性角度对元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配水系统传输延迟的电路化类比建模方法，其特征在于，对配水系统涉及的管道、水泵、减压阀和蓄水池建立模型，具体包括以下步骤：S1：建立管道电路化类比模型采用运动方程(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)：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＝Q
b
+ΔQ，而ΔQ≈0，则：Q2＝(Q
b
+ΔQ)2≈(Q
b
)2+2Q
b
ΔQ≈2Q
b
Q
‑
(Q
b
)2ꢀꢀꢀꢀꢀ
(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：电路
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
管道电流
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
Q电压
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
H电阻
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
R
b
＝sign(Q)fQ
b
/(gDA2)电感
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
L
b
＝1/gA电容
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
C
b
＝gA/α2电压源然后，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)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)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：比较(14)和(15)得：所以水沿管道流动的流量和水头压力为：通过检测得到管道始端、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)得到沿管道输入的水流量和水头压力变化；S2：建立水泵电路化类比模型水泵转速固定时，水泵水力模型可量化表示为(19)和(20)当水泵开启时：
当水泵关闭时：式中：a
Pm
、b
Pm
、c
Pm
均为水泵的常规系数；为水泵的水头压力增益；为水泵中水流的实际流量；为水泵中水流的最小流量；为水泵中水流的最大流量；而则：式中：为水泵中水流的基准流量；...

【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：