[发明专利]新型电网中宽带信号能量流模型的建模方法

说明书

本发明公开了新型电网中宽带信号能量流模型的建模方法，具体包括以下步骤：步骤1：使用点边集合描述宽带信号的目标网络，对节点和边点进行数学描述；步骤2：对步骤1中目标网络的中间节点依据多导体传输线理论进行功率的数学计算与建模，得到功率模型；步骤3：将根节点电压归一化，中间节点的电压由电压差表示，带入步骤2中的功率模型进行线性化化简；步骤4：将步骤3中的功率模型进行矩阵转换并整理，得到电导项与电纳项描述的能量模型，使用图论理论，提取所有节点的电导项与电纳项，然后形成拉普拉斯算子，完成对目标网络能量流的建模。本发明方法的适应性和实用性较强，具有一定的现实意义。

技术领域

本发明属于电力线载波通信技术领域，具体涉及一种新型电网中宽带信号能量流模型的建模方法。

背景技术

随着电力电子技术、物联网等技术应用于现代电力系统，智能电网将有大量的智能电力设备投入运行，电网中不可避免的将迎来越来越多的高频信号的注入。

此外例如暂态量保护、电力线载波通信等也大量使高频宽带信号，某些新型的局部放电故障的检测也需要使用更加高频的信号进行检测。

然而，高频信号在电力线中传播中由于“趋肤效应”，在阻抗不连续点会产生折反射，完全不同于工频信号的理论与描述方法。现有科学技术尚未有理论从能量流的角度对这些高频宽带信号进行恰当的描述，严重阻碍了相关科学研究的开展与相关技术的进步需求，因此，该技术源自技术进步的急迫需求有重要的科学意义。

发明内容

本发明的目的是提供新型电网中宽带信号能量流模型的建模方法，解决了如何为高频宽带信号在电力线中传播的物理行为从能量流的角度进行科学的描述与建模的一部分问题。

本发明所采用的技术方案是，

新型电网中宽带信号能量流模型的建模方法，具体包括以下步骤：

步骤1：考虑树状拓扑或者树状运行的电网中，任一中间节点的建模；使用点边集合描述宽带信号的目标网络，对节点和边点进行数学描述；

步骤2：对步骤1中目标网络的中间节点依据多导体传输线理论进行功率的数学计算与建模，得到功率模型；

步骤3：将根节点电压归一化，中间节点的电压由电压差表示，带入步骤2中的功率模型进行线性化化简；

步骤4：将步骤3中的功率模型进行矩阵转换并整理，得到电导项与电纳项描述的能量模型，使用图论理论，提取所有节点的电导项与电纳项，然后形成拉普拉斯算子，完成对目标网络能量流的建模。

本发明的特点还在于，

步骤1中，任一时刻目标网络由树状子网Ti(i＝1，2，3…)组成，其中 Ti的点边集合如下公式(1)：

其中，G为当前网络，N为节点集合，E为边集合。

步骤2中，对于树Ti中为其中任一中间节点a建模，设b₀为其母节点， b₁，b₂，b₃…为子节点，则中间节点a点功率为：

其中，P_b0a为流入功率，为流出功率。

步骤2中，功率包括前向有功功率，反向有功功率和无功功率。

步骤2具体采用如下公式(3)：

其中，为b点电压的平方，为a点电压平方，Γ_L为不同位置的反射系数。

步骤3中，线性化化简包括：通过化简、展开、化简运算可得a点功率如下公式(4)：