WO2014187047A1

WO2014187047A1 - 一种遵守二维守恒定律能量方向的判别方法

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Publication number: WO2014187047A1
Application number: PCT/CN2013/083569
Authority: WO
Inventors: 马善娟
Original assignee: Ma Shanjuan
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2014-11-27
Also published as: CN103268421B; CN103268421A

Abstract

一种遵守二维守恒定律的能量传输方向的判别方法，包括以下步骤：（1）建立交流电能量的传输的模型；（2）设定假设条件；对交流电能量的传输方向的判别先设定一些假设条件；（3）对交流电能量的传输方向进行判别；（4）将较复杂的网络分割成小网络，对各个小网络分别进行传输方向的判别。该方法的有益效果在于：可以在较为简单的网络中不采用方向元件，对网络进行控制，甚至十分复杂的大型网络中，采用少数的方向元件，对整个网络联络线的交流电能量的方向进行判断，对全系统的交流电能量进行较为准确的监视，缩短了故障的响应时间。

Description

一种遵守二维守恒定律能量方向的判别方法

【技术领域】

本发明涉及一种遵守二维守恒定律能量方向的判别方法，尤其涉及一种交流电能量的传输方向的判别方法。

【背景技术】

在现有生活中，交流电能与直流电能情况不同，由于交流电能分为有功 P 和无功 Q，一般测量装置测量的电流是视在功率 S的电流，因为视在功率电流不遵守一维能量守恒定律，而有功 P和无功 Q分别遵守一维能量守恒定律，且有功 P和无功 Q向量的夹角为 90 ° ，有功 P和无功 Q是两种不相关的能量，所以要分别判断网络中有功 P和无功 Q的传输方向和大小，这是一种二维的能量守恒定律，因此要判定网络中交流电能量的传输方向非常困难。如果每个中间点都采用全套的测控装置测量能量方向，可能会造成很大的浪费，甚至测控装置的造价高于中间点的造价，同时有很多中间点无法安装全套测控设备。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术中交流电能量的传输方向的判别很难，而提出的一种交流电能量的传输方向的判别方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

与传统的物质守恒与一维能量守恒不同，交流电能量是一种二维的能量守恒，有功 P和无功 Q能量分别为一维能量守恒，而最终测量到的能量是有功 P 和无功 Q的向量和，其中有功 P和无功 Q的向量夹角为 90 ° ，因此本专利适用范围为所有遵守二维物质或能量守恒定律的一切物质或能量。

进一步地，一种交流电能量的传输方向的判别方法，包括如下步骤：

(1 ) 建立交流电能量的传输方向的模型；

(2 ) 设定假设条件；对交流电能量的传输方向的判别先设定一些假设条件;

(3 ) 对交流电能量的传输方向进行判别；

(4 ) 将较复杂的网络分割成小网络，对各个小网络分别进行的传输方向的判别。进一步地，所述步骤 1中的模型为：

Yl、 Zl、 Ζ2、 Ζ3、 Ζ4、 Ζ5、 Ζ6、 Ζ7、 Ζ8、 Υ2按顺序依次相连， Ζ2、 Ζ14、 Ζ15、 Ζ17、 Ζ18、 Ζ19、 Ζ22、 Ζ23、 Ζ24、 Ζ25、 Ζ26、 Ζ27、 Υ4按顺序依次相连， Υ3、 Ζ16、 Z15按顺序依次相连， Ζ5、 Ζ20、 Ζ21、 Ζ22按顺序依次相连， Ζ25、 Ζ28、 Ζ29按顺序依次相连， Ζ6、 Ζ9、 Ζ10、 Ζ12、 Z13按顺序依次相连， Z10、 Z11相连， Z2、 Z30、 Z31、 Z32、 Z33、 Z34、 Z35、 Z36、 Z37、 Z5按顺序依次相连， Z1-Z37上各分别连有 S1-S37;

Y1-Y4为 4个源点，用于输出交流电能量，少数时候也能输入交流电能量； Z1-Z37为中间点，中间点用于传输交流电能量，并在网络中消耗一部分交流电能量；

S1-S37为在中间点的流出的交流电能量的总量，为视在功率，且为复数，视在功率 SX=PX+jQX (j 为虚部），视在功率大小 Ι Ι= Χ² + βΧ² ，视在功率夹角 =arctan²¾_i； Sl=Pl+jQl, S2=P2+jQ2, S3=P3+jQ3, S4=P4+jQ4, ……，

S36=P36+jQ36， S37=P37+jQ37,

、、

I 537

，有功和无功交流电能量输出有可能为正，也有可能为负数，而且交流电能量是向量，分为有功 P和无功 Q, 向量夹角 90° ；

P1-P37为在中间点的流出的交流电能量的有功总量，交流电能量有功输出有可能为正，也有可能为负数；

Q1-Q37为在中间点的流出的交流电能量的无功总量，交流电能量无功输出有可能为正，也有可能为负数；

(Y1— Zl)、（Zl— Z2)、（Z2— Z3)、（Z3— Z4)、（Z2— Z14)、（Z14— Z15)、（Z15— Z16)、 (Z15-Z17), ……、 (Z2- Z30)、 (Z5-Z37)、（Y4-27)为源点和中间点的联络线，传输交流电能量且无损失，或损失可忽略不计，联络线无方向性，编号时总是编号小的在前面，且源点写在中间点前面；

P(Y1- Zl)、 P(Z1- Z2)、 P(Z2— Z3)、 P(Z3— Z4)、 P(Z2- Z14)、 P(Z14- Z15)、

P(Z15-Z16)、 P(Z15-Z17)、、 P(Z2- Z30)、 P(Z5- Z37)、 P(Y4_27)为联络线所传输的交流电能量的有功的数量，且有方向性； P(Yl-Zl)与 P(Zl-Yl)大小在联络线无故障点时相等，方向相反，无故障时可用 Ρ(ΖΙ-ΥΙ) =- P(YI-ZI)来表

Q(Y1- Zl)、 Q(Z1- Z2)、 Q(Z2- Z3)、 Q(Z3- Z4)、 Q(Z2- Z14)、 Q(Z14- Z15)、 Q(Z15-Z16)、 Q(Z15-Z17) , ……、 Q(Z2- Z30)、 Q(Z5- Z37)、 Q(Y4_27)为联络线所传输的交流电能量的无功的数量，且有方向性； Q(Yl-Zl)与 Q(Zl-Yl)大小在联络线无故障点时相等，方向相反，无故障时可用 Q(Zl-Yl) = -Q(Yl-Zl)来表 s (Yi-zi)定义为 (Yi-zi)i iM^U^ ，+ ½¾率表达式 s (YI-ZI) =

P(Yl-Zl)+jQ(Yl-Zl),且视在功率是有方向的，表达式为 S(Y1-Z1)=-S (Z1-Y1), 其视在功率大小计算公式为同理可定义其他联络线上的视在功率，联络线视在功率不遵守一维能量守恒定律，遵守二维能量守恒定律。

进一步地，所述步骤 2中的假设条件为：

(1) 假设测控装置只能测量视在功率电流的大小而无法检测方向。

(2)其中视在功率大小计算公式为 W,因为虽然本专利讨论的是交流电能量传输方向的判别方法，但是本专利只考虑是单相的情况，因为实际情况是分别计算每相母线的有功和无功的交流电能量守恒，因此是单相的；

(3)本专利考虑的情况是所有电源电压保持一致，即 U为常数。因此 |S|=UI，即 I s I已知，因此假设我们可以直接测量得到 I s I的大小；

(4)假设所有源点和中间点联络线上都安装有能测量交流电能量视在功率电流大小的测量装置电流互感器， u为常数，即所有的支路的 I s I大小已知；

(5)假设中间点只有少数安装了能测量有功 P和无功 Q方向及大小的元件而不是全部；

(6) 假设源点可以安装全套测控设备，即 S(Y1-Z1)=P(Y1-Z1) +jQ(Yl-Zl) 交流电能量大小方向已知；

(7)假设系统中各个联络线传输交流电能量视在功率 Is I的大小已知，且中间点与联络线或源点与联络线接驳处都安装有交流电能量视在功率电流的大小的测量装置；

(8)假设中间点消耗的有功和无功交流电能量大小方向已知，即 SX (为各个中间点流出的有功和无功交流电能量)方向大小已知，即 PX和 QX大小方向是已知的。其中 SX=PX+jQX，并且大部分时候 PX是流出的是输出的，也有可能是输入的， QX有可能是输出的，也有可能是输入的；

(9)假设 P(Z1-Z2) +jQ(Zl-Z2)，和 -P(Z2-Zl)-jQ(Zl-Z2)的意义是不同的，一个是 Z1中间点发出的交流电能量，一个是 Z2中间点接收的交流电能量；

(10)假设进行方向判断时联络线是无故障的，即各联络线无交流电能量流失，即 P (Z1-Z2) + j (Z1-Z2)，和 -P (Z2-Z1) - j (Z2-Z1)在进行方向判断时是相等的。

进一步地，所述步骤 3 具体为：我们已经知道每个源点的有功无功的功率大小和方向，同时我们知道每个中间点流失交流电能量 LX=PX+jQX 的大小和方向，我们也知道每个联络线的流过交流电能量视在功率大小，我们也知道有功守恒和无功守恒，根据二维能量守恒定律，则我们不装方向元件也可以进行推算，分别推算出各个联络线的有功和无功交流电能量的方向，这时我们只需要在所有系统中间点分别进行有功和无功方向推算，就可以知道全系统的有功和无功功率大小和方向，从而推断出故障位置点，及时做出响应；

所述推算出各个联络线的交流电能量的方向具体步骤为：

(1) 先推算有功功率方向

1)由 Y1点的有功方向和大小推算出 Z1点的有功方向和大小，由 P(Yl-Zl) 方向大小已知，可以算出 P(Z1-Z2)方向，根据 P(Yl-Zl) =P(Z1-Z2) +P1，可以对 P(Z1-Z2)方向进行判断；

2)由 Y2 点的有功方向和大小推算出 Z7 点 Z8 点的有功方向和大小，由 P(Y2-Z8)的方向大小已知，可以推断出 Ρ(Ζ8-Ζ7)、 Ρ(Ζ7_Ζ6)方向，根据 Ρ(Υ2-Ζ8)=Ρ (Ζ8-Ζ7)+Ρ8, Ρ (Ζ8-Ζ7) =Ρ (Ζ7-Ζ6) +Ρ7, 由于 Ρ8 和 Ρ7 已知，因此 Ρ(Ζ8-Ζ7)， Ρ(Ζ7-Ζ6)大小可以被算出，可以对 Ρ(Ζ8_Ζ7)、 Ρ (Ζ7-Ζ6)方向进行判断；

3)由于（Ζ6-Ζ9)支路是末端分支，因此交流电能量大小是 (Ζ6-Ζ9)分支所带有功负荷总和，即 Ρ(Ζ6-Ζ9) =Ρ9+Ρ10+Ρ11+Ρ12+Ρ13 ，因此 P (Z9-Z10) =P10+P11+P12+P13,因此 Ρ(Ζ10_Ζ11)=Ρ11，因此 Ρ(Ζ10_Ζ12)=Ρ12+Ρ13，因此 Ρ (12-13) =Ρ13，支路上各个联络线有功方向根据支路有功功率正负号判断。

4)由 Υ3点的有功方向和大小推算出 Z16点的方向和大小，由 Ρ(Υ3-Ζ16)方向大小已知，可以算出 Ρ(Ζ16-Ζ15)方向，根据 P(Y3- Z16) =P (Z16-Z15) +P16, 可以对 Ρ(Ζ16-Ζ15)方向进行判断；

5)由 Υ4点的有功方向和大小推算出 Ζ26点和 Ζ27点的有功方向和大小，由 Ρ(Υ4-Ζ27)的方向大小已知，可以推断出 Ρ(Ζ27-Ζ26)、 Ρ (Ζ26-Ζ25)方向，根据 Ρ(Υ4-Ζ27) =Ρ (Ζ27-Ζ26) + Ρ27, Ρ(Ζ27- Ζ26) =Ρ (Ζ26-Ζ25) +Ρ26, 由于 Ρ27、 Ρ26 已知，因此 Ρ(Ζ27-Ζ26)， Ρ(Ζ26-Ζ25)大小可以被推算出，可以对 Ρ (Ζ27-Ζ26)、 Ρ(Ζ26-Ζ25)方向进行判断；

6) (Ζ25-Ζ28)支路是末端分支，因此交流电能量大小是（Ζ25-Ζ28)分支所带有功负荷总和，即 Ρ(Ζ25-Ζ28) =Ρ28+Ρ29，因此 Ρ (Ζ28-Ζ29) =Ρ29，支路上各个联络线有功方向根据支路有功功率正负号判断。

7)由所述步骤 2)和所述步骤 3)推算出 Ζ6 点的有功方向和大小，由 P(Z6-Z9)、 P(Z7-Z6)方向大小已知，可以算出 P(Z6_Z5)方向，根据 P(Z7_Z6) =P (Z6-Z9) +P (Z6-Z5) +P6，因此 P (Z6-Z5)大小可以被算出，可以对 P(Z6_Z5) 方向进行判断；

8)由所述步骤 5)和所述步骤 6)推算出 Z23点 Z24点 Z25点的方向和大小，由 P(Z26-Z25)、 P(Z25-Z28)方向大小已知，可以算出 P(Z25-Z24)大小和方向，根据 P (Z26-Z25) =P (Z25-Z28) +P (Z25-Z24) +P25, 再由 P25 大小方向已知，可以对 P(Z25-Z24)大小方向进行判断，同理可知 P(Z24-Z23)、 P (Z23-Z22)大小方向； (2) 再推算无功功率方向

1)由 Y1点的无功方向和大小推算出 Z1点的无功方向和大小，由 Q(Yl-Zl) 方向大小已知，可以算出 Q(Z1-Z2)方向，根据 Q(Yl-Zl) =Q(Z1-Z2) +Q1，可以对 Q(Z1-Z2)方向进行判断；

2)由 Y2 点的无功方向和大小推算出 Z7 点 Z8 点的无功方向和大小，由 Q(Y2-Z8)的方向大小已知，可以推断出 Q(Z8-Z7)、 Q(Z7_Z6)方向，根据 Q(Y2-Z8)=Q (Z8-Z7)+Q8, Q (Z8-Z7) =Q (Z7-Z6) +Q7, 由于 Q8 和 Q7 已知，因此 Q(Z8-Z7), Q(Z7-Z6)大小可以被算出，可以对 Q(Z8_Z7)、 Q (Z7-Z6)方向进行判断；

3)由于（Z6-Z9)支路是末端分支，因此交流电能量大小是 (Z6-Z9)分支所带无功负荷总和，即 Q(Z6-Z9) =Q9+Q10+Q11+Q12+Q13 ，因此 Q (Z9-Z10) =Q10+Q11+Q12+Q13,因此 Q (Z10-Z11) =Q11，因此 Q (Z10-Z12) =Q12+Q13，因此 Q (12-13) =Q13，支路上各个联络线无功方向根据支路无功功率正负号判断。

4)由 Y3点的无功方向和大小推算出 Z16点的方向和大小，由 Q(Y3-Z16)方向大小已知，可以算出 Q(Z16-Z15)方向，根据 Q(Y3-Z16) =Q (Z16-Z15) +Q16, 可以对 Q(Z16-Z15)方向进行判断；

5)由 Y4点的无功方向和大小推算出 Z26点和 Z27点的无功方向和大小，由 Q(Y4-Z27)的方向大小已知，可以推断出 Q(Z27-Z26)、 Q(Z26_Z25)方向，根据 Q(Y4-Z27) =Q (Z27-Z26) + Q27, Q(Z27- Z26) =Q (Z26-Z25) +Q26, 由于 Q27、 Q26 已知，因此 Q(Z27-Z26)， Q(Z26-Z25)大小可以被推算出，可以对 Q (Z27-Z26)、 Q(Z26_Z25)方向进行判断；

6) (Z25-Z28)支路是末端分支，因此交流电能量大小是（Z25-Z28)分支所带无功负荷总和，即 Q(Z25-Z28) =Q28+Q29，因此 Q (Z28-Z29) =Q29，支路上各个联络线无功方向根据支路无功功率正负号判断。

7)由所述步骤 2)和所述步骤 3)推算出 Z6 点的无功方向和大小，由 Q(Z6-Z9)、 Q(Z7-Z6)方向大小已知，可以算出 Q(Z6_Z5)方向，根据 Q(Z7_Z6) =Q (Z6-Z9) +Q (Z6-Z5) +Q6, 因此 Q (Z6-Z5)大小可以被算出，可以对 Q(Z6_Z5) 方向进行判断；

8)由所述步骤 5)和所述步骤 6)推算出 Z23点 Z24点 Z25点的方向和大小，由 Q(Z26_Z25)、 Q(Z25_Z28)方向大小已知，可以算出 Q(Z25_Z24)大小和方向，根据 Q (Z26-Z25) =Q (Z25-Z28) +Q (Z25-Z24) +Q25, 再由 Q25 大小方向已知，可以对 Q(Z25_Z24)大小方向进行判断，同理可知 Q(Z24-Z23)、 Q (Z23-Z22)大小方向；

(3) 推算到此位置，需要列方程组对 Z2、 Z5、 Z15、 Z22 四个中间点有功无功交流电能量方向进行判断。

1)对于 Z15 点， P(Z16- Z15)、 Q(Z16- Z15)、 P15、 Q15、 | S (Z15-Z14) |、 S(Z15_Z14) I为已知， P(Z15- Z14)、 Q(Z15- Z14)、 P(Z15- Z17)、 Q(Z15- Z17)为未知。根据一维能量守恒定律可知如下算式：

P (Z16-Z15) +P (Z15-Z14) +P (Z15-Z17) = P15

Q (Z16-Z15) +Q (Z15-Z14) +Q (Z15-Z17) = Q15

根据视在功率定义可知如下算式

解上面四个方程可以得出 P (Z15-Z14) , Q (Z15-Z14) , P (Z15-Z17) , Q (Z15-Z17) 的大小及方向；

2)对于 Z22点， P(Z23-Z22)、 Q(Z23_Z22)、 P22、 Q22为已知， P(Z22_Z21)、 Q(Z22-Z21)、 P(Z22-Z19)、 Q (Z22-Z19)为未知。根据一维能量守恒定律可知如下算式：

P (Z23-Z22) +P (Z22-Z21) +P (Z22-Z19) = P22

Q (Z23-Z22) +Q (Z22-Z21) +Q (Z22-Z19) = Q22

根据视在功率定义可知如下算式

解上面四个方程可以得出 P(Z22-Z19)、Q(Z22-Z19)、P (Z22-Z21)、Q (Z22-Z21) 的大小及方向；

3)根据 P(Z15-Z14)、 Q(Z15- Z14)、 P(Z15_Z17)、 Q (Z15-Z17)的大小及方向和 P(Z22-Z19)、 Q(Z22-Z19)、 P(Z22_Z21)、 Q (Z22-Z21)的大小及方向分别推出 Z14、 Z18、 Z19、 Z20、 Z21等 5个点的有功及无功大小和方向；

根据 P14、 P(Z15-Z14)大小方向已知，由公式 P(Z15-Z14)= P(Z14-Z2)+P14 可以推算出 P(Z14-Z2)大小方向；

根据 Q14、 Q(Z15-Z14)大小方向已知，由公式 Q (Z15-Q14) = Q (Z14-Z2) +Q14 可以推算出 Q(Z14-Z2)大小方向；

根据 P17、 P(Z15-Z17)大小方向已知，由公式 P(Z15-Z17) = P(Z17-Z18)+P17 可以推算出 P(Z17-Z18)大小方向；

根据 Q17、 Q(Z15-Z17)大小方向已知，由公式 Q (Z15-Z17) = Q (Z17-Z18) +Q17 可以推算出 Q(Z17-Z18)大小方向；

根据 P18、 P(Z17-Z18)大小方向已知，由公式 P(Z17-Z18) = P(Z18-Z19)+P18 可以推算出 P(Z18-Z19)大小方向；

根据 Q18、 Q(Z17-Z18)大小方向已知，由公式 Q (Z17-Z18) = Q (Z18-Z19) +Q18 可以推算出 Q(Z18-Z19)大小方向；

P(Z18— Z19)、 Q(Z18— Z19)、 P(Z22— Z19)、 Q(Z22— Z19)、 P19、 Q19 已知，贝 lj Z19中间点各个联络线有功和无功交流电能量大小方向已知。

根据 P21、 P(Z22-Z21)大小方向已知，由公式 P (Z22-Z21) = P (Z21-Z20) +P21 可以推算出 P(Z21-Z20)大小方向；

根据 Q21、 Q(Z22-Z21)大小方向已知，由公式 Q (Z22-Z21) = Q (Z21-Z20) +Q21 可以推算出 Q(Z21-Z20)大小方向；

根据 P20、 P(Z21-Z20)大小方向已知，由公式 P(Z21-Z20)= P(Z20-Z5)+P20 可以推算出 P(Z20-Z5)大小方向；

根据 Q20、 Q(Z21-Z20)大小方向已知，由公式 Q (Z21-Z20) = Q (Z20-Z5) +Q20 可以推算出 Q(Z20-Z5)大小方向；

至此 Z14、 Z18、 Z19、 Z20、 Z21五个中间点推算完毕。

4)对于 Z2 点， P(Z1- Z2)、 Q(Z1- Z2)、 P(Z14- Z2)、 Q(Z14- Z2)、 P2、 Q2、 S (Z15-Z14) I、 I S (Z15-Z14) |为已知， P (Z2—Z30)、 Q (Z2—Z30)、 P (Z2—Z3)、 Q (Z2—Z3) 为未知。根据一维能量守恒定律可知如下算式：

P (Z1-Z2) +P (Z14-Z2) - P (Z2—Z30) - P (Z2—Z3) = P15

Q (Z1-Z2) +Q (Z14-Z2) -Q (Z2—Z30) -Q (Z2—Z3) = Q15

根据视在功率定义可知如下算式

=1 S(Z2-Z30) I ^Ρ(Ζ2-Ζ3)² +Q(Z2-Z3)² =1 S(Z2-Z3) I

解上面四个方程可以得出 P(Z2-Z30)、 Q(Z2-Z30)、 P(Z2_Z3)、 Q(Z2_Z3)的大小及方向；

5)根据 P(Z2-Z30)、 Q(Z2-Z30)、 P(Z2_Z3)、 Q (Z2-Z3)的大小及方向分别推出 Z3、 Z4、 Z5、 Z30、 Z31、 Z32、 Z33、 Z34、 Z35、 Z36、 Z37等 10个点的有功及无功大小和方向；

根据 P3、 P(Z2-Z3)大小方向已知，由公式 P(Z2-Z3)= P(Z3-Z4)+P3可以推算出 P(Z3-Z4)大小方向；

根据 Q3、 Q(Z2-Z3)大小方向已知，由公式 Q(Z2-Z3)= Q(Z3_Z4)+Q3可以推算出 Q(Z3_Z4)大小方向；

根据 P4、 P(Z3-Z4)大小方向已知，由公式 P(Z3-Z4)= P(Z4-Z5)+P4可以推算出 P(Z4-Z5)大小方向；

根据 Q4、 Q(Z3_Z4)大小方向已知，由公式 Q(Z3_Z4)= Q(Z4-Z5)+Q4可以推算出 Q(Z4-Z5)大小方向；

根据 P30、 P(Z2-Z30)大小方向已知，由公式 P(Z2-Z30)= P (Z30-Z31) +P30 可以推算出 P(Z30-Z31)大小方向；

根据 Q30、 Q(Z2-Z30)大小方向已知，由公式 Q(Z2-Z30)= Q (Z30-Z31) +Q30 可以推算出 Q(Z30-Z31)大小方向；

根据 P31、 P(Z30-Z31)大小方向已知，由公式 P(Z30-Z31) = P(Z31-Z30)+P31 可以推算出 P(Z31-Z32)大小方向；

根据 Q31、 Q(Z30_Z31)大小方向已知，由公式 Q(Z30-Z31)=Q(Z31_Z32)+Q31 可以推算出 Q(Z31_Z32)大小方向；

根据 P32、 P(Z31-Z32)大小方向已知，由公式 P (Z31-Z32) = P (Z32-Z33) +P32 可以推算出 P(Z32-Z33)大小方向；

根据 Q32、 Q(Z31_Z32)大小方向已知，由公式 Q (Z31-Z32) = Q (Z32-Z33) +Q32 可以推算出 Q(Z32-Z33)大小方向；

根据 P33、 P(Z32-Z33)大小方向已知，由公式 P (Z32-Z33) = P (Z33-Z34) +P33 可以推算出 P(Z33-Z34)大小方向；

根据 Q33、 Q(Z32-Z33)大小方向已知，由公式 Q (Z32-Z33) = Q (Z33-Z34) +Q33 可以推算出 Q(Z33-Z34)大小方向；

根据 P34、 P(Z33-Z34)大小方向已知，由公式 P (Z33-Z34) = P (Z34-Z35) +P34 可以推算出 P(Z34-Z35)大小方向；根据 Q34、 Q(Z33-Z34)大小方向已知，由公式 Q (Z33-Z34) = Q (Z34-Z35) +Q34 可以推算出 Q(Z34-Z35)大小方向；

根据 P35、 P(Z34-Z35)大小方向已知，由公式 P (Z34-Z35) = P (Z35-Z36) +P35 可以推算出 P(Z35-Z36)大小方向；

根据 Q35、 Q(Z34-Z35)大小方向已知，由公式 Q (Z34-Z35) = Q (Z35-Z36) +Q35 可以推算出 Q(Z35-Z36)大小方向；

根据 P36、 P(Z35-Z36)大小方向已知，由公式 P (Z35-Z36) = P (Z36-Z37) +P36 可以推算出 P(Z36-Z37)大小方向；

根据 Q36、 Q(Z35-Z36)大小方向已知，由公式 Q (Z35-Z36) = Q (Z36-Z37) +Q36 可以推算出 Q(Z36-Z37)大小方向；

根据 P37、 P(Z36-Z37)大小方向已知，由公式 P (Z36-Z37) = P (Z37-Z5) +P37 可以推算出 P(Z37-Z5)大小方向；

根据 Q37、 Q(Z36-Z37)大小方向已知，由公式 Q (Z36-Z37) = Q (Z37-Z5) +Q37 可以推算出 Q(Z37-Z5)大小方向；

P(Z4- Z5)、 Q(Z4- Z5)、 P(Z37- Z5)、 Q(Z37- Z5)、 P(Z6- Z5)、 Q(Z6- Z5)、 P(Z20-Z5)、 Q(Z20-Z5)、 P5、 Q5已知，则 Z5中间点各个联络线有功和无功交流电能量大小方向已知。

至此 Z3、 Z4、 Z5、 Z30、 Z31、 Z32、 Z33、 Z34、 Z35、 Z36、 Z37等 10个点的有功及无功大小和方向推算完毕。

至此所有中间点各个联络线有功无功交流电能量推算完毕。

进一步地，联络线交流电能量方向大小推算公式总结

由一维能量守恒定律可得如下公式：

2联络中间点 A: P(A-A1) +P (A-A2) =PA

3联络中间点 B: P (B-Bl) +P (B-B2) +P (B-B3) =PB

4联络中间点 C: P (C-Cl) +P (C-C2) +P (C-C3) +P (C-C4) =PC

N联络中间点 X： P (X-Xl) P+P (X-X2) +P (X-X3) + +P (Χ-ΧΝ) =PX

X为所求方向中间点的编号， XI， X2, ……， XN为与 X的联络的各个点的二维能量守恒定律可得如下公式:

二联络中间点 A计；：公式

P(A-A1†+Q(A-A1)² -- S(A-A1)

P(A-A2y+Q(A-A2y =S(A-A2)

P(A-A1) +P (A-A2) =PA

Q(A-A1) +Q (A-A2) =QA

三联络中间点 B计算公式

P(B-B\)² +Q(B-B\)² =S(B-B\)²

P(B - Β2Ϋ + Q(B - B2Y =S(B- B2)

P(B-B3y +Q(B-B3y = S(B-B3)

P(B-B1) +P (B-B2) +P (B-B3)

Q(B-B1) +Q (B-B2) +Q (B-B3)

四联络中间点 C计; ¥公式

P(C-C\)² +Q(C-C\)² = S(C-Clf

P(C - Clf + Q(C - C2Y =S(C- CI)

P(C-C4Y+Q(C-C4) = s(c-C4y

P(C-C1) +P (C-C2) +P (C-C3) +P (C-C4) =PC Q(C-C1) +Q (C-C2) +Q (C-C3) +Q (C-C4) =QC

N联络中间点 X计算公式

P(X - XI)² + Q(X - XI)² = S(X - XI)²

P(X-X2)²+Q(X-X2)² =S(X-X2) P(X - XNf + Q(X - XNf = S(X - XNf

P (X-X1) +P (X-X2) + +P (X-XN) =PX

Q (X-X1) +Q (X-X2) + +Q (X-XN) =QX

由二维能量守恒定律所得公式可以看出，每减少一回联络线的未知量，未知参量减少两个，分别为 P (X-XN)和 Q (X-XN) , 计算方程减少一个，为 P(X - XN)² + Q(X - XN)² = S(X - XN)² , 当未知联络回路数减少到 2回时，所剩 4个未知参量可以通过剩下的 4个方程组解出来。

进一步地，所述步骤 4中所述较复杂的网络可分割为包括一字型、 T字型、十字型、五星型、六星型、七星型、八星型等基本图形网络，或两个或两个以上的基本图形网络组合而成的组合图形网络；

进一步地，所述一字型：除两个端点的中间点有两回联络线，许多两回联络线的中间点串联起来构成一字型基本网络，两个端点的中间点有可能是单联络中间点，也有可能是源点；

所述 T字型：除三个端点外很多两回联络线的中间点之间连有一个三回联络线的中间点，三回联络线的中间点的第三个回路上也连有一定数量的两回路联络线的中间点或单回路联络线中间点或源点，三个端点的中间点有可能是单联络中间点或单回路联络线中间点或源点，也有可能是源点；

所述十字型：除四个端点外很多两回路联络线的中间点之间有一个四回路联络线的中间点，四回路联络线的中间点的第三第四个联络线上也分别联有一定数量的两回路联络线的中间点或单回路联络线中间点或源点，四个端点的中间点有可能是单联络中间点，也有可能是源点；

所述五星型：除五个端点外很多两回路联络线的中间点之间有一个五回路联络线的中间点，五回路联络线的中间点的第三第四第五个联络线上也分别联有一定数量的两回路联络线的中间点或单回路联络线中间点或源点，五个端点的中间点有可能是单联络中间点，也有可能是源点；

所述六星型：除六个端点外很多两回路联络线的中间点之间有一个六回路联络线的中间点，六回路联络线的中间点的第三第四第五第六个联络线上也分别联有一定数量的两回路联络线的中间点或单回路联络线中间点或源点，六个端点的中间点有可能是单联络中间点，也有可能是源点；

所述六联络以上的图形同理可以确定七星型与八星型等；

进一步地，拆分而成的图形应为基本图形，或应当为放射状组合图形，或所有环上中间点均为不超过 2个交流电能量未知联络的带有环的组合图形。本发明的有益效果在于：可以在较为简单的网络中不采用方向原件，对网络进行控制，甚至十分复杂的大型网络中，采用少数的方向原件，对整个网络联络线的交流电能量的方向进行判断的方法，对全系统的交流电能量进行较为准确的监视，故障的响应节约了时间。

【附图说明】

图 1为本发明原理图结构示意图；

图 2为本发明原理图有功结构示意图；

图 3为本发明原理图无功结构示意图；

图 4为本发明方向推导顺序图结构示意图；

图 5为本发明系统实际读数图结构示意图；

图 6为本发明系统有功读数及方将判断结果图结构示意图；

图 7为本发明系统无功读数及方将判断结果图结构示意图；

图 8为本发明一字型结构示意图；

图 9为本发明 T星型结构示意图；

图 10为本发明十星型结构示意图；

图 11为本发明五星型结构示意图；

图 12为本发明六星型结构示意图；

图 13为本发明较为复杂的系统图 1结构示意图；

图 14为本发明系统图 1分解后的结果结构示意图；

图 15为本发明较为复杂的系统图 2结构示意图；

图 16为本发明系统图 2分解后的结果结构示意图。

【具体实施方式】

面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步描述：

实例 1

如图所示，一种交流电能量的传输方向的判别方法，包括如下步骤：

(1 ) 建立交流电能量的传输方向的模型；

(3 ) 对交流电能量的传输方向进行判别； (4) 将较复杂的网络分割成小网络，对各个小网络分别进行的传输方向的判别。

优选地，所述步骤 1中的模型为：

S1-S37为在中间点的流出的交流电能量的总量，为视在功率，且为复数，视在功率 SX=PX+jQX (j为虚部），视在功率大小 Ι Ι= Χ²+βΧ²，视在功率夹角^: =arctan^2X _y； Sl=Pl+jQl, S2=P2+jQ2, S3=P3+jQ3, S4=P4+jQ4, ……，

S36=P36+jQ36， S37=P37+jQ37, \S1\=^P1² + Q1² 、 \S2\=^P2² + Q2² 、、

(Y1— Zl)、（Zl— Z2)、（Z2— Z3)、（Z3— Z4)、（Z2— Z14)、（Z14— Z15)、（Z15— Z16)、 (Z15-Z17), ……、 (Z2- Z30)、 (Z5-Z37)、（Y4-27)为源点和中间点的联络线，传输交流电者能量且无损失，或损失可忽略不计，联络线无方向性，编号时总是编号小的在前面，且源点写在中间点前面；

Q(Yl-Zl) , Q(Z1- Z2)、 Q(Z2- Z3)、 Q(Z3- Z4)、 Q(Z2- Z14)、 Q(Z14- Z15)、 Q(Z15-Z16)、 Q(Z15-Z17) , ……、 Q(Z2- Z30)、 Q(Z5- Z37)、 Q(Y4_27)为联络线所传输的交流电能量的无功的数量，且有方向性； Q(Yl-Zl)与 Q(Zl-Yl)大小在联络线无故障点时相等，方向相反，无故障时可用 Q(Zl-Yl) = -Q(Yl-Zl)来表

S(Yl-Zl)定义为（Y1-Z1)联络线上的视在功率，视在功率表达式 S(Y1_Z1) = P(Yl-Zl)+jQ(Yl-Zl),且视在功率是有方向的，表达式为 S(Y1-Z1)=-S (Z1-Y1), 其视在功率大小计算公式为 I S(Y\-Z\) 1= (n-Zl)²+2(Fl-Zl)²，同理可定义其他联络线上的视在功率，联络线视在功率不遵守一维能量守恒定律，遵守二维能量守恒定律。

优选地，所述步骤 2中的假设条件为：

(2)其中视在功率大小计算公式为 1^1= t//，因为虽然本专利讨论的是交流电能量传输方向的判别方法，但是本专利只考虑是单相的情况，因为实际情况是分别计算每相母线的有功和无功的交流电能量守恒，因此是单相的；

(5)假设中间点只有少数安装了能测量有功和无功方向及大小的元件而不是全部；

(10)假设进行方向判断时联络线是无故障的，即各联络线无交流电能量流失，即 P (Z1-Z2) + j (Z1-Z2)，和 -P (Z2-Z1) -j (Z2-Z1)在进行方向判断时是相等的。优选地，所述步骤 3 具体为：我们已经知道每个源点的有功无功的功率大小和方向，同时我们知道每个中间点流失交流电能量 LX=PX+jQX的大小和方向，我们也知道每个联络线的流过交流电能量视在功率大小，我们也知道有功守恒和无功守恒，根据二维能量守恒定律，则我们不装方向元件也可以进行推算，分别推算出各个联络线的有功和无功交流电能量的方向，这时我们只需要在所有系统中间点分别进行有功和无功方向推算，就可以知道全系统的有功和无功功率大小和方向，从而推断出故障位置点，及时做出响应；

所述推算出各个联络线的交流电能量的方向具体步骤为：

(1) 先推算有功功率方向

6) (Ζ25-Ζ28)支路是末端分支，因此交流电能量大小是（Ζ25-Ζ28)分支所带有功负荷总和，即 P(Z25-Z28) =P28+P29，因此 P (Z28-Z29) =P29，支路上各个联络线有功方向根据支路有功功率正负号判断。

7)由所述步骤 2)和所述步骤 3)推算出 Z6 点的有功方向和大小，由 P(Z6-Z9)、 P(Z7-Z6)方向大小已知，可以算出 P(Z6_Z5)方向，根据 P(Z7_Z6) =P (Z6-Z9) +P (Z6-Z5) +P6, 因此 P (Z6-Z5)大小可以被算出，可以对 P(Z6_Z5) 方向进行判断；

P (Z16-Z15) +P (Z15-Z14) +P (Z15-Z17) = P15

Q (Z16-Z15) +Q (Z15-Z14) +Q (Z15-Z17) = Q15

根据视在功率定义可知如下算式

P (Z23-Z22) +P (Z22-Z21) +P (Z22-Z19) = P22

Q (Z23-Z22) +Q (Z22-Z21) +Q (Z22-Z19) = Q22

根据视在功率定义可知如下算式

■^Ρ(Ζ22 - Z19)² + β(Ζ22 - Z19)² =1 S(Z22 - Z19) I

■^Ρ(Ζ22 - Z21)² + β(Ζ22 - Z21)² =15(Ζ22 - Z21) I 解上面四个方程可以得出 P(Z22-Z19)、Q(Z22-Z19)、P (Z22-Z21)、Q (Z22-Z21) 的大小及方向；

3)根据 P(Z15-Z14)、 Q(Z15- Z14)、 P(Z15- Z17)、 Q (Z15-Z17)的大小及方向和 P(Z22-Z19)、 Q(Z22-Z19)、 P(Z22_Z21)、 Q (Z22-Z21)的大小及方向分别推出 Z14、 Z18、 Z19、 Z20、 Z21等 5个点的有功及无功大小和方向；

至此 Z14、 Z18、 Z19、 Z20、 Z21五个中间点推算完毕。

4)对于 Z2 点， P(Z1- Z2)、 Q(Z1- Z2)、 P(Z14- Z2)、 Q(Z14- Z2)、 P2、 Q2、

S (Z15-Z14) I、 I S (Z15-Z14) |为已知， P (Z2—Z30)、 Q (Z2—Z30)、 P (Z2—Z3)、 Q (Z2—Z3) 为未知。根据一维能量守恒定律可知如下算式：

P (Z1-Z2) +P (Z14-Z2)— P (Z2—Z30)— P (Z2-Z3) = P15 Q (Z1-Z2) +Q (Z14-Z2) -Q (Z2—Z30) -Q (Z2—Z3) = Q15

根据视在功率定义可知如下算式

^P(Z2 - Z30)² + Q(Z2 - Z30)² =1 S(Z2-Z30) I

根据 Q3、 Q(Z2-Z3)大小方向已知，由公式 Q(Z2-Z3)= Q(Z3-Z4)+Q3可以推算出 Q(Z3-Z4)大小方向；

根据 Q4、 Q(Z3-Z4)大小方向已知，由公式 Q(Z3-Z4)= Q(Z4-Z5)+Q4可以推算出 Q(Z4-Z5)大小方向；

根据 Q31、 Q(Z30-Z31)大小方向已知，由公式 Q (Z30-Z31) = Q (Z31-Z32) +Q31 可以推算出 Q(Z31-Z32)大小方向；

根据 Q32、 Q(Z31-Z32)大小方向已知，由公式 Q (Z31-Z32) = Q (Z32-Z33) +Q32 可以推算出 Q(Z32-Z33)大小方向；

根据 P33、 P(Z32-Z33)大小方向已知，由公式 P (Z32-Z33) = P (Z33-Z34) +P33 可以推算出 P(Z33-Z34)大小方向；根据 Q33、 Q(Z32-Z33)大小方向已知，由公式 Q (Z32-Z33) = Q (Z33-Z34) +Q33 可以推算出 Q(Z33-Z34)大小方向；

根据 P34、 P(Z33-Z34)大小方向已知，由公式 P (Z33-Z34) = P (Z34-Z35) +P34 可以推算出 P(Z34-Z35)大小方向；

根据 Q34、 Q(Z33-Z34)大小方向已知，由公式 Q (Z33-Z34) = Q (Z34-Z35) +Q34 可以推算出 Q(Z34-Z35)大小方向；

至此所有中间点各个联络线有功无功交流电能量推算完毕优选地，联络线交流电能量方向大小推算公式总结

由一维能量守恒定律可得如下公式：

2联络中间点 A: P(A-A1) +P (A-A2) =PA

3联络中间点 B: P (B-Bl) +P (B-B2) +P (B-B3) =PB

4联络中间点 C: P (C-Cl) +P (C-C2) +P (C-C3) +P (C-C4) =PC N联络中间点 X: P (X-Xl) P+P (X-X2) +P (X-X3) + +P (X-XN) =PX

X为所求方向中间点的编号， XI， X2， ……， XN为与 X的联络的各个点的以上一维能量守恒定律所得公式中的 P可用 Q替换，即推算无功时同样适二维能量守恒定律可得如下公式：

二联络中间点 A计算公式

P(A-A\f +Q(A-A\f =S(A- A\f P(A-A2†+Q(A-A2)² =S(A-A2)²

P(A-A1) +P (A-A2) =PA

Q(A-A1) +Q (A-A2) =QA

三联络中间点 B计算公式

P(B-B\f +Q(B-B\f =S(B-B\f

P(B - B2 + Q(B - B2f =S(B- B2)

P(B-B3 +Q(B-B3 = S(B-B3)

P(B-B1) +P (B-B2) +P (B-B3)

Q(B-B1) +Q (B-B2) +Q (B-B3)

四联络中间点 C计; ¥公式

P(C-C\f +Q(C-C\f = s(c-ciy

P(C - C2 + Q(C - C2f =S(C- C2f P(C-C f +Q(C-C f =S(C-C f P(C - C f + Q(C - C f =S(C- C f

P(C-C1) +P (C-C2) +P (C-C3) +P(C_C4)=PC

Q(C-C1) +Q (C-C2) +Q (C-C3) +Q (C-C4) =QC P(X - XI)² + Q(X - XI)² = S(X - XI)² P(X-X2)²+Q(X-X2)² =S(X-X2)

p(x - XNy + Q(x - XNy = S(x - XNy

P(X-X1) +P (X-X2) + +P (X-XN) =PX

Q(X-X1) +Q (X-X2) + +Q (X-XN) =QX

由二维能量守恒定律所得公式可以看出，每减少一回联络线的未知量，未知参量减少两个，分别为 P(X-XN)和 Q(X-XN) , 计算方程减少一个，为 _{P x}__XNf _{+Q x}__XNf 二 _{s x}__XNf ，当未知联络回路数减少到 ₂回时，所剩 4个未知参量可以通过剩下的 4个方程组解出来。

优选地，所述步骤 4中所述较复杂的网络可分割为包括一字型、 T字型、十字型、五星型、六星型、七星型、八星型等基本图形网络，或两个或两个以上的基本图形网络组合而成的组合图形网络；

优选地，所述一字型：除两个端点的中间点有两回联络线，许多两回联络线的中间点串联起来构成一字型基本网络，两个端点的中间点有可能是单联络中间点，也有可能是源点；

所述六联络以上的图形同理可以确定七星型与八星型等；优选地，拆分而成的图形应为基本图形，或应当为放射状组合图形，或所有环上中间点均为不超过 2个交流电能量未知联络的带有环的组合图形。

如图 13所示，一个较为复杂的图形网络，假设我们把中间点 13和中间点 33和中间点 37加装方向元件，加装方向元件的中间点为名义源点，对图形进行拆分，拆分后的结果如图 14所示；可以分为图 14. 1、图 14. 2、图 14. 3、图 14. 4、图 14. 5、图 14. 6、图 14. 7、图 14. 8等 8个图形，其中图 14. 1为两个 T字型的组合图形；图 14. 2-14. 7为直线型；图 14. 8为 T字型；这些图形都比较简单，中间点数量较图 13少，计算量比较小，使得网络计算简单；如图 15所示，一个较为复杂的图形网络，假设我们把中间点 8和中间点 19和中间点 32加装方向元件，加装方向元件的中间点为名义源点，对图形进行拆分，拆分后的结果如图 16所示；可以分为图 16. 1、图 16. 2、图 16. 3、图 16. 4等 4个图形，其中 16. 1为 T字型的图形； 16. 2为十字型图形； 16. 3为五星型图形； 16. 4 为十字型图形；这些图形都比较简单，中间点数量较图 15少，计算量比较小，使得网络计算简单；由以上两种例子可以看出，方向元件加装在多联络中间点和二联络中间点都可以达到控制要求，但实际上拆分而成的图形应为基本图形，或应当为放射状组合图形，或所有环上中间点均为不超过 2个交流电能量未知联络的带有环的组合图形，这样拆分会使交流电能量方向推算计算简便。这样拆分大多数的中间点逻辑上都可以进行拆分。但因为很多中间点不具备安装方向元件条件，用这个方法可以在有条件的中间点进行装配，并且只用在少数中间点安装方向元件即可，目标为把复杂的网络拆分成简单的基本图形或相对简单的组合图形；拆分成的小网络一般都是基本图形网络和组合图形网络；给组合图形网络起个定义，即两个基本图形网络组成的组合图形网络为二阶组合图形网络，三个基本图形网络组成的组合图形网络为三阶组合图形网络，同理可以定义出四阶组合图形网络和五阶组合图形网络，甚至高阶组合图形网络。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

权利要求书

1、一种遵守二维守恒定律能量方向的判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1 ) 建立交流电能量的传输方向的模型；

(3 ) 对交流电能量的传输方向进行判别；

(4 ) 将较复杂的网络分割成小网络，对各个小网络分别进行的传输方向的判别。

2、根据权利要求书 1所述的遵守二维守恒定律能量方向的判别方法，其特征在于，所述步骤 1中的模型为：

Yl、 Zl、 Ζ2、 Ζ3、 Ζ4、 Ζ5、 Ζ6、 Ζ7、 Ζ8、 Υ2按顺序依次相连， Ζ2、 Ζ14、 Ζ15、 Ζ17、 Ζ18、 Ζ19、 Ζ22、 Ζ23、 Ζ24、 Ζ25、 Ζ26、 Ζ27、 Υ4按顺序依次相连， Υ3、 Ζ16、 Z15按顺序依次相连， Ζ5、 Ζ20、 Ζ21、 Ζ22按顺序依次相连， Ζ25、 Ζ28、 Ζ29按顺序依次相连， Ζ6、 Ζ9、 Ζ10、 Ζ12、 Z13按顺序依次相连， Z10、 Zl l相连， Z2、 Z30、 Z31、 Z32、 Z33、 Z34、 Z35、 Z36、 Z37、 Z5按顺序依次相连， Z 1-Z37上各分别连有 S 1-S37;

S1-S37为在中间点的流出的交流电能量的总量，为视在功率，且为复数，视视在功率夹 Q4 , ……，、、

能为负数，而且交流电能量是向量，分为有功 Ρ和无功 Q, 向量夹角 90 ° ；

(Y1— Zl)、（Zl— Ζ2)、（Ζ2— Ζ3)、（Ζ3— Ζ4)、（Ζ2— Ζ 14)、（Z14— Ζ 15)、（Z 15— Ζ16)、 (Z15-Z17) , ……、（Ζ2-Ζ30)、（Ζ5-Ζ37)、（Υ4-27)为源点和中间点的联络线，传输交流电能量且无损失，或损失可忽略不计，联络线无方向性，编号时总是编号小的在前面，且源点写在中间点前面；

Q(Yl-Zl) , Q(Z1- Z2)、 Q(Z2- Z3)、 Q(Z3- Z4)、 Q(Z2- Z14)、 Q(Z14- Z15)、 Q(Z15-Z16)、 Q(Z15-Z17) , ……、 Q(Z2- Z30)、 Q(Z5- Z37)、 Q(Y4_27)为联络线所传输的交流电能量的无功的数量，且有方向性； Q(Yl-Zl)与 Q(Zl-Yl)大小在联络线无故障点时相等，方向相反，无故障时可用 Q(Zl-Yl) = -Q(Yl-Zl)来表 s (Yi-zi)定义为（Yi-zi ) I m^u ^,+魏 ¾¾率表达式 s (YI-ZI) =

P(Yl-Zl)+jQ(Yl-Zl),且视在功率是有方向的，表达式为 S(Y1-Z1)=-S (Z1-Y1), 其视在功率大小计算公式为，同理可定义其他联络线上的视在功率，联络线视在功率不遵守一维能量守恒定律，遵守二维能量守恒定律。

3、根据权利要求书 1所述的遵守二维守恒定律能量方向的判别方法，其特征在于，所述步骤 2中的假设条件为：

(6) 假设源点可以安装全套测控设备，即 S(Y1_Z1)=P(Y1-Z1) +jQ(Yl-Zl) 交流电能量大小方向已知；

4、根据权利要求书 1所述的遵守二维守恒定律能量方向的判别方法，其特征在于，所述步骤 3 具体为：我们已经知道每个源点的有功无功的功率大小和方向，同时我们知道每个中间点流失交流电能量 LX=PX+jQX 的大小和方向，我们也知道每个联络线的流过交流电能量视在功率大小，我们也知道有功守恒和无功守恒，根据二维能量守恒定律，则我们不装方向元件也可以进行推算，分别推算出各个联络线的有功和无功交流电能量的方向，这时我们只需要在所有系统中间点分别进行有功和无功方向推算，就可以知道全系统的有功和无功功率大小和方向，从而推断出故障位置点，及时做出响应；

所述推算出各个联络线的交流电能量的方向具体步骤为：

(1) 先推算有功功率方向

3)由于（Ζ6-Ζ9)支路是末端分支，因此交流电能量大小是 (Ζ6-Ζ9)分支所带有功负荷总和，即 Ρ(Ζ6-Ζ9) =Ρ9+Ρ10+Ρ11+Ρ12+Ρ13 ，因此 P (Z9-Z10) =P10+P11+P12+P13,因此 P(Z10_Z11)=P11，因此 P(Z10_Z12)=P12+P13，因此 P (12-13) =P13，支路上各个联络线有功方向根据支路有功功率正负号判断。

4)由 Y3点的有功方向和大小推算出 Z16点的方向和大小，由 P(Y3-Z16)方向大小已知，可以算出 Ρ(Ζ16-Ζ15)方向，根据 P(Y3- Z16) =P (Z16-Z15) +P16, 可以对 Ρ(Ζ16-Ζ15)方向进行判断；

7)由所述步骤 2)和所述步骤 3)推算出 Ζ6 点的有功方向和大小，由 Ρ(Ζ6-Ζ9)、 Ρ(Ζ7-Ζ6)方向大小已知，可以算出 Ρ(Ζ6_Ζ5)方向，根据 Ρ(Ζ7_Ζ6) =Ρ (Ζ6-Ζ9) +Ρ (Ζ6-Ζ5) +Ρ6, 因此 Ρ (Ζ6-Ζ5)大小可以被算出，可以对 Ρ(Ζ6_Ζ5) 方向进行判断；

8)由所述步骤 5)和所述步骤 6)推算出 Ζ23点 Ζ24点 Ζ25点的方向和大小，由 Ρ(Ζ26-Ζ25)、 Ρ(Ζ25-Ζ28)方向大小已知，可以算出 Ρ(Ζ25-Ζ24)大小和方向，根据 Ρ (Ζ26-Ζ25) =Ρ (Ζ25-Ζ28) +Ρ (Ζ25-Ζ24) +Ρ25, 再由 Ρ25 大小方向已知，可以对 Ρ(Ζ25-Ζ24)大小方向进行判断，同理可知 Ρ(Ζ24-Ζ23)、 Ρ (Ζ23-Ζ22)大小方向； (2) 再推算无功功率方向

P (Z16-Z15) +P (Z15-Z14) +P (Z15-Z17) = P15

Q (Z16-Z15) +Q (Z15-Z14) +Q (Z15-Z17) = Q15

根据视在功率定义可知如下算式

^P(Z\5-Z f + Q(Z\5-Z f =1 S(Z\5 - Z ) I

^P(Z\5-Z\lf + Q(Z\5 - Z17)² =1 S(Z\5-Z\1) I 解上面四个方程可以得出 P (Z15-Z14) , Q (Z15-Z14) , P (Z15-Z17) , Q (Z15-Z17) 的大小及方向；

P (Z23-Z22) +P (Z22-Z21) +P (Z22-Z19) = P22

Q (Z23-Z22) +Q (Z22-Z21) +Q (Z22-Z19) = Q22

根据视在功率定义可知如下算式

■^Ρ(Ζ22 - Z19)² + β(Ζ22 - Z19)² =15(Z22 - Z19) I

根据 P21、 P(Z22-Z21)大小方向已知，由公式 P (Z22-Z21) = P (Z21-Z20) +P21 可以推算出 P(Z21-Z20)大小方向；根据 Q21、 Q(Z22-Z21)大小方向已知，由公式 Q (Z22-Z21) = Q (Z21-Z20) +Q21 可以推算出 Q(Z21-Z20)大小方向；

至此 Z14、 Z18、 Z19、 Z20、 Z21五个中间点推算完毕。

P (Z1-Z2) +P (Z14-Z2) - P (Z2—Z30) - P (Z2—Z3) = P15

Q (Z1-Z2) +Q (Z14-Z2) -Q (Z2—Z30) -Q (Z2—Z3) = Q15

根据视在功率定义可知如下算式

^P(Z2-Z3)²+2(Z2-Z3)² =1 S(Z2-Z3) I

P(Z4- Z5)、 Q(Z4- Z5)、 P(Z37- Z5)、 Q(Z37- Z5)、 P(Z6- Z5)、 Q(Z6- Z5)、 P(Z20-Z5)、 Q(Z20-Z5)、 P5、 Q5已知，则 Z5中间点各个联络线有功和无功交流电能量大小方向已知。至此 Z3、 Z4、 Z5、 Z30、 Z31、 Z32、 Z33、 Z34、 Z35、 Z36、 Z37等 10个点

5、根据权利要求书 4所述的遵守二维守恒定律能量方向的判别方法，其特征在于，联络线交流电能量方向大小推算公式总结为

由一维能量守恒定律可得如下公式：

2联络中间点 A: P(A-A1) +P (A-A2) =PA

3联络中间点 B: P (B-Bl) +P (B-B2) +P (B-B3) =PB

4联络中间点 C: P (C-Cl) +P (C-C2) +P (C-C3) +P (C-C4) =PC

N联络中间点 X： P (X-Xl) P+P (X-X2) +P (X-X3) + +P (Χ-ΧΝ) =PX

X为所求方向中间点的编号， XI， X2, ……， XN为与 X的联络的各个点的编号；

以上一维能量守恒定律所得公式中的 P可用 Q替换，即推算无功时同样适用；

二维能量守恒定律可得如下公式：

二联络中间点 A计算公式

P(A-A\f +Q(A-A\f =S(A- A\f P(A-A2†+Q(A-A2)² =S(A-A2)²

P(A-A1) +P (A-A2) =PA

Q(A-A1) +Q (A-A2) =QA

三联络中间点 B计算公式

P(B-B\f +Q(B-B\f =S(B-B\f

P(B - B2f + Q(B - B2f =S(B- B2f

P(B-B3†+Q(B-B3)² =S(B-B3)²

P(B-B1) +P (B-B2) +P(B- B3) =PB

Q(B-B1) +Q (B-B2) +Q (B-B3) =QB 四联络中间点 c计算公式

P(C-C\f +Q(C-C\f =S(C-C\f P(C - C2f + Q(C - C2f =S(C- C2f P(C-C f +Q(C-C f =S(C-C f P(C - C f + Q(C - C f =S(C- C f

P(C-C1) +P (C-C2) +P (C-C3) +P(C_C4)=PC

Q(C-C1) +Q (C-C2) +Q (C-C3) +Q (C-C4) =QC

N联络中间点 X计算公式

P(X - XI)² + Q(X - XI)² = S(X - XI)²

P(X-X2)²+Q(X-X2)² =S(X-X2)²

P(X - XNf + Q(X - XNf = S(X - XNf

P(X-X1) +P (X-X2) + +P (X-XN) =PX

Q(X-X1) +Q (X-X2) + +Q (X-XN) =QX

由二维能量守恒定律所得公式可以看出，每减少一回联络线的未知量，未知参量减少两个，分别为 P(X-XN)和 Q(X-XN) , 计算方程减少一个，为 P(X - XN)² + Q(X - XN)² =S(X- XN)² , 当未知联络回路数减少到 2回时，所剩 4个未知参量可以通过剩下的 4个方程组解出来。

6、根据权利要求书 1所述的遵守二维守恒定律能量方向的判别方法，其特征在于：所述步骤 4中所述较复杂的网络可分割为包括一字型、 T字型、十字型、五星型、六星型、七星型、八星型等基本图形网络，或两个或两个以上的基本图形网络组合而成的组合图形网络；

7、根据权利要求书 6所述的遵守二维守恒定律能量方向的判别方法，其特征在于：所述一字型：除两个端点的中间点有两回联络线，许多两回联络线的中间点串联起来构成一字型基本网络，两个端点的中间点有可能是单联络中间点，也有可能是源点；

所述 τ字型：除三个端点外很多两回联络线的中间点之间连有一个三回联络线的中间点，三回联络线的中间点的第三个回路上也连有一定数量的两回路联络线的中间点或单回路联络线中间点或源点，三个端点的中间点有可能是单联络中间点或单回路联络线中间点或源点，也有可能是源点；

所述六联络以上的图形同理可以确定七星型与八星型等；

8、根据权利要求书 6所述的遵守二维守恒定律能量方向的判别方法，其特征在于：拆分而成的图形应为基本图形，或应当为放射状组合图形，或所有环上中间点均为不超过 2个交流电能量未知联络的带有环的组合图形。