(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111414985.9 (22)申请日 2021.11.25 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 李春燕　姚一鸣　燕智超　邓钰龙　 汤佶元　唐瞻文　赖伟彬　 (74)专利代理 机构 重庆博凯知识产权代理有限 公司 50212 代理人 万霞 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种配水系统传输延迟的电路化类比建模 方法 (57)摘要 本发明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。 权利要求书4页 说明书12页 附图1页 CN 114091373 A 2022.02.25 CN 114091373 A 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： 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)： 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)： 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＝(Qb+ΔQ)2≈(Qb)2+2QbΔQ≈2QbQ‑(Qb)2     (7) 式中： Qb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      Rb＝sign(Q)fQb/(gDA2) 电感      Lb＝1/gA 电容      Cb＝gA/α2 电压源 然后， 应用拉普拉斯变换将(6)和(8)转换为频域模权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114091373 A 2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(1 1)和(12) 式中： γ2＝(Rb+sLb)sCb； ζ ＝CbUsb； 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： 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：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114091373 A 3