概述

直流法潮流计算是一种简化的潮流计算方法,通过合理的简化假设,将非线性的潮流方程转化为线性方程组,从而大大降低计算复杂度。

推导过程

原始功率方程

节点有功功率方程为:
是注入功率,包括发电机注入的功率以及负荷注入的负功率
i 节点有功功率流向图示
i 节点有功功率流向图示

三个关键简化假设

简化1:
忽略线路电阻,认为电纳远大于电导
简化2: 很小 →
电压相角差很小,正弦值近似等于角度本身(弧度制)
简化3: (标幺值)
各节点电压幅值接近额定值
👉🏻
这是 PQ 法中没有的假设
简化 1 和简化 2 让迭代的形式变简单(和 法的假设相同);简化 3 使得每个点的电压幅值已知,只有电压相角未知;所以这种方法只能求出有功 的估计(

简化后的功率方程

经过上述简化,功率方程可以化简为:
notion image

矩阵形式

写成矩阵形式

核心方程:

B矩阵的构成

元素定义:
  • 非对角元素:就是节点导纳矩阵的非对角元素的负虚部
    • 对角元素:忽略了对地导纳的节点导纳矩阵的对角元素
      • 👉🏻
        对角元素和节点导纳矩阵中的不同!因为忽略了对角元素!

    直流法潮流计算应注意的问题

    1. 电纳矩阵B元素

    注意:直流法电纳矩阵B是奇异的(行列式为0),因为每一行的代数和都为零
    这恰恰也是忽略了对地支路导致的!导纳矩阵 Y 就没有这个问题,也就不是奇异的。

    2. 不计对地电纳支路

    不计对地电纳支路(线路对地电容、变压器非标准变比等)

    3. 功率注入的符号约定

    注入功率中,发电机出力取正值,负荷取负值

    4. 不能直接求逆

    不能以 直接计算,因为B阵奇异
    简单方法:
    划去B阵中一行一列(一般为对应平衡节点的行、列,因为我们不关心平衡节点,平衡节点认为是已知的)和P、θ中对应行,降阶矩阵计算

    5. 求得后的后续计算

    求得 后,可按以下公式计算支路功率:
    相当于直流电路中的欧姆定律,所以这种潮流计算的方法称为直流法。

    6. 只能粗糙的估算

    因为假设了个节点电压幅值相等,所以直流法并不能求解 ,只能对有功分布进行一个粗糙的估算

    总结

    直流法潮流计算通过三个合理假设,将复杂的非线性潮流方程简化为线性方程 ,虽然精度有所降低,但计算速度极快,适合用于:
    • 电网规划的初步计算
    • 大规模电网的快速评估
    • 最优潮流等需要多次潮流计算的场合
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