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

二、算例分析

以求解case30系统OPF为例，首先导包：

from pypower.api import case30, ppoption, runopf

若要保存OPF结果，需定义输出文件名：

filename = 'D:/eeecode/testbypypower/case30result.txt'

导入case30系统数据，包含节点数据bus，发电机数据gen，线路数据branch，opf数据gencost等：

data = case30()

若要看发电机数据，可打印：

print(data['gen'].shape)
print(data['gen'])

结果大小为（6，21），6表示有6台发电机，每一列数据的含义可参考官方文档，如下：

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

ppopt = ppoption()
print(ppopt)

打印结果如下：

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

可见OUT_GEN默认值为False，即默认不输出发电机相关结果（实际上发电机出力也包含在Bus里），若想打印发电机结果，则应修改控制向量为：

ppopt = ppoption(OUT_GEN=1)

也可以在原本控制向量基础上覆盖：

ppopt = ppoption(ppopt, OUT_GEN=1)

在导入数据，并设置好控制向量后，即可进行OPF求解，方法如下：

result = runopf(data, ppopt)

此时输出将包含发电机的相关结果，如下图：

若想将输出保存至指定文件filename中，则只需：

result = runopf(data, ppopt, fname=filename)

若我们想在python中直接调用计算结果，例如想调用支路的潮流信息，则：

print(result['branch'].shape)
print(result['branch'])

结果大小为（41，21），41表示有41条支路，每一列的含义也可以从官方文档获取：

从文档可知，13-20列在潮流计算后才会生成。

三、总结

pypower使用简便，基本思路为：

1. 导入系统数据（标准算例可直接导入，非标准算例需要自行修改为和标准算例相同的格式）
2. 根据需求设定控制向量
3. 运行OPF
4. 保存需要的结果（P、Q、V、theta…），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，pypower思路和matpower基本相同，因此也可参考matpower的使用教程