电力系统分析工具包pypower简易使用教程

一、pypower简介

电力系统分析工具包pypower&＃xff0c;可以理解为matpower的python版&＃xff0c;数据格式与函数与matpower类似&＃xff0c;因此使用时也可参考matpower手册。
下载链接&＃xff1a;https://github.com/rwl/PYPOWER&＃xff0c;或pip install pypower
官方介绍&＃xff1a;pypower是电力系统潮流&＃xff08;PF&＃xff09;和最优潮流&＃xff08;OPF&＃xff09;求解器&＃xff0c; 目前功能包括交/直流潮流和最优潮流求解&＃xff08;内置牛顿法&＃xff0c;快速分解法等&＃xff09;。
官方文档&＃xff1a;https://rwl.github.io/PYPOWER/api/

二、算例分析

以求解case30系统OPF为例&＃xff0c;首先导包&＃xff1a;

from pypower.api import case30, ppoption, runopf


若要保存OPF结果&＃xff0c;需定义输出文件名&＃xff1a;

filename &＃61; &＃39;D:/eeecode/testbypypower/case30result.txt&＃39;


导入case30系统数据&＃xff0c;包含节点数据bus&＃xff0c;发电机数据gen&＃xff0c;线路数据branch&＃xff0c;opf数据gencost等&＃xff1a;

data &＃61; case30()


若要看发电机数据&＃xff0c;可打印&＃xff1a;

print(data[&＃39;gen&＃39;].shape)
print(data[&＃39;gen&＃39;])


结果大小为&＃xff08;6&＃xff0c;21&＃xff09;&＃xff0c;6表示有6台发电机&＃xff0c;每一列数据的含义可参考官方文档&＃xff0c;如下&＃xff1a;

或者也可以参考matpower的格式说明。
在导入数据后&＃xff0c;需要进行控制向量的设置&＃xff0c;控制向量主要指控制采用什么方法求解&＃xff08;牛顿法&＃xff0c;快速分解法&＃xff0c;高斯赛德尔法…&＃xff09;&＃xff0c;迭代收敛条件&＃xff0c;输出内容等&＃xff0c;不填写则采用缺省值&＃xff1a;

ppopt &＃61; ppoption()
print(ppopt)


打印结果如下&＃xff1a;

{&＃39;PF_ALG&＃39;: 1, &＃39;PF_TOL&＃39;: 1e-08, &＃39;PF_MAX_IT&＃39;: 10, &＃39;PF_MAX_IT_FD&＃39;: 30, &＃39;PF_MAX_IT_GS&＃39;: 1000, &＃39;ENFORCE_Q_LIMS&＃39;: False, &＃39;PF_DC&＃39;: False, &＃39;CPF_PARAMETERIZATION&＃39;: 3, &＃39;CPF_STOP_AT&＃39;: &＃39;NOSE&＃39;, &＃39;CPF_STEP&＃39;: 0.05, &＃39;CPF_ADAPT_STEP&＃39;: False, &＃39;CPF_ERROR_TOL&＃39;: 0.001, &＃39;CPF_STEP_MIN&＃39;: 0.0001, &＃39;CPF_STEP_MAX&＃39;: 0.2, &＃39;CPF_PLOT_LEVEL&＃39;: 0, &＃39;CPF_PLOT_BUS&＃39;: &＃39;&＃39;, &＃39;CPF_USER_CALLBACK&＃39;: &＃39;&＃39;, &＃39;CPF_USER_CALLBACK_ARGS&＃39;: &＃39;&＃39;, &＃39;OPF_ALG&＃39;: 0, &＃39;OPF_VIOLATION&＃39;: 5e-06, &＃39;OPF_FLOW_LIM&＃39;: 0, &＃39;OPF_IGNORE_ANG_LIM&＃39;: False, &＃39;OPF_ALG_DC&＃39;: 0, &＃39;VERBOSE&＃39;: 1, &＃39;OUT_ALL&＃39;: -1, &＃39;OUT_SYS_SUM&＃39;: True, &＃39;OUT_AREA_SUM&＃39;: False, &＃39;OUT_BUS&＃39;: True, &＃39;OUT_BRANCH&＃39;: True, &＃39;OUT_GEN&＃39;: False, &＃39;OUT_ALL_LIM&＃39;: -1, &＃39;OUT_V_LIM&＃39;: 1, &＃39;OUT_LINE_LIM&＃39;: 1, &＃39;OUT_PG_LIM&＃39;: 1, &＃39;OUT_QG_LIM&＃39;: 1, &＃39;RETURN_RAW_DER&＃39;: 0, &＃39;PDIPM_FEASTOL&＃39;: 0, &＃39;PDIPM_GRADTOL&＃39;: 1e-06, &＃39;PDIPM_COMPTOL&＃39;: 1e-06, &＃39;PDIPM_COSTTOL&＃39;: 1e-06, &＃39;PDIPM_MAX_IT&＃39;: 150, &＃39;SCPDIPM_RED_IT&＃39;: 20}


可见OUT_GEN默认值为False&＃xff0c;即默认不输出发电机相关结果&＃xff08;实际上发电机出力也包含在Bus里&＃xff09;&＃xff0c;若想打印发电机结果&＃xff0c;则应修改控制向量为&＃xff1a;

ppopt &＃61; ppoption(OUT_GEN&＃61;1)


也可以在原本控制向量基础上覆盖&＃xff1a;

ppopt &＃61; ppoption(ppopt, OUT_GEN&＃61;1)


在导入数据&＃xff0c;并设置好控制向量后&＃xff0c;即可进行OPF求解&＃xff0c;方法如下&＃xff1a;

result &＃61; runopf(data, ppopt)


此时输出将包含发电机的相关结果&＃xff0c;如下图&＃xff1a;

若想将输出保存至指定文件filename中&＃xff0c;则只需&＃xff1a;

result &＃61; runopf(data, ppopt, fname&＃61;filename)


若我们想在python中直接调用计算结果&＃xff0c;例如想调用支路的潮流信息&＃xff0c;则&＃xff1a;

print(result[&＃39;branch&＃39;].shape)
print(result[&＃39;branch&＃39;])


结果大小为&＃xff08;41&＃xff0c;21&＃xff09;&＃xff0c;41表示有41条支路&＃xff0c;每一列的含义也可以从官方文档获取&＃xff1a;

从文档可知&＃xff0c;13-20列在潮流计算后才会生成。

三、总结

pypower使用简便&＃xff0c;基本思路为&＃xff1a;

1. 导入系统数据&＃xff08;标准算例可直接导入&＃xff0c;非标准算例需要自行修改为和标准算例相同的格式&＃xff09;
2. 根据需求设定控制向量
3. 运行OPF
4. 保存需要的结果&＃xff08;P、Q、V、theta…&＃xff09;&＃xff0c;用于后续其他分析研究

四、延申阅读

MATPOWER快速上手及应用实例&＃xff0c;pypower思路和matpower基本相同&＃xff0c;因此也可参考matpower的使用教程