[发明专利]一种基于双侧等效模型的热网稳态运行状态估计方法

说明书

本发明涉及一种基于双侧等效模型的热网稳态运行状态估计方法，属于综合能源系统的运行和控制技术领域。该方法包括：建立热网双侧等效模型、基于热网双侧等效模型对稳态运行的热网进行状态估计、建立状态估计的目标函数、建立热网稳态运行的约束条件、利用拉格朗日乘数法和牛顿‑拉夫逊法进行状态估计计算并对状态估计结果进行收敛性判断。本发明同时考虑了供回水网络，并且考虑了传热过程，可以很好地解决热网稳态状态估计问题，在量测配置不全的情下补全量测，存在坏数据时辨识坏数据。

技术领域

本发明涉及一种基于双侧等效模型的热网稳态运行状态估计方法，属于综合能源系统的运行和控制技术领域。

技术背景

热网根据供热介质不同可以分为热水供热管网和蒸汽供热管网两类。目前，我国的工业供热多为中高压蒸汽供热管网，民用供热多为热水供热管网。在本发明中我们以热水供热管网进行分析，根据是否存在回水网络，可以将热网分为开口网络和闭口网络两类。

对于开口网络而言，热网只需研究供水网络，而对于闭口网络而言，需要同时研究供水网络和回水网络。通常而言，对于闭口网络，其供水网络和回水网络拓扑结构一致，目前的研究中，将其拆分后，认为供水网络和回水网络中各管道流量近似一致，仅对供水网络的水力工况进行分析，并在该基础上分析供水网络和回水网络的热力工况。然而，这种方法不能处理供水网络和回水网络不对称的情况，当供水网络或回水网络中某条线路出现故障或正在检修时，必将导致供水网络和回水网络的不对称。另一方面，状态估计的目的是监测整个网络的运行情况，如果简单地进行对称处理，就不能对回水网络的运行工况进行监测。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于双侧等效模型的热网稳态运行状态估计方法，建立优于已有的单侧模型的热网双侧等效模型，并基于双侧等效模型的热网稳态运行的状态估计，以有效的监测热网的运行状况，在非全量测配置下补全量测，辨识坏数据。

本发明提出的基于热网双侧等效模型的热网稳态状态估计方法，包括以下步骤：

(1)建立热网双侧等效模型的节点-支路关联矩阵，包括：

在热网双侧等效模型中同时考虑热网供水支路和回水支路，并将热源和热负荷等效为连接支路，对于由N个节点、B条支路构成的热网，形成以下表示节点和支路关系的矩阵：

(1-1)一个节点-支路关联矩阵A，

节点-支路关联矩阵A表示网络中节点和支路的拓扑关系，矩阵A由0、1、-1三个元素组成，A中元素定义如下：

其中，i为热网中的任意一个节点，j为热网中任意一条支路；

(1-2)一个正节点-支路关联矩阵A_f：

正节点-支路关联矩阵A_f表示各支路的首端节点与支路的关系，A_f＝{A|A_ij＞0}，A_f中元素定义如下：

(1-3)一个负节点-支路关联矩阵A_t：

负节点-支路关联矩阵A_t表示各支路的末端节点与支路的关系，A_t＝{-A|A_ij＜0}，A_t中元素定义如下式：

(2)基于热网双侧等效模型对稳态运行的热网进行状态估计：

(2-1)设定热网状态估计的收敛精度δ和最大循环次数d，初始化时设循环次数a为0；