目錄

• 前言
• case14文件
• • system MVA base
  • busdata（總線參數）
  • generator data（發電機參數）
  • branch data（支路參數）
  • generator cost data（發電機耗損參數）
  • bus name（總線名稱）
  • 總結
• runopf文件
• • 輸入值（可選）
  • 返回值（可選）
  • 調用方式
  • 代碼內容
• 總結
• • 文件功能
  • 如何用來做安全估計的仿真
• 問題

前言

我們以最優潮流的計算來研究MATPOWER工具本質原理，為了后續做電網攻擊檢測仿真做技術鋪墊。
我們知道運行IEEE標準14電網模型的最優潮流計算的方法為：

runopf('case14')

這條語句在Matlab中涉及兩個文件：

• runopf.m
• case14.m

我們來分別來考察文件內容。

case14文件

該文件為IEEE 14總線潮流數據測試用例。猜想是給出了IEEE標準14總線電網的所有參數，文件內的參數矩陣如下。

system MVA base

據說電力中的MVA是變壓器容量單位或者是功率的單位或者發電機發電功率單位等。baseMVA是一個標量，用來設置基準容量。這個數值保持默認100即可。

busdata（總線參數）

包含參數以及其含義：

• bus_i用來設置母線編號，范圍為1~29997。
• type用來設置母線類型，1為PQ節點，2為PV節點，3為平衡節點；
• Pd用來設置母線注入負荷的有功功率
• Qd用來設置母線注入負荷的無功功率
• Gs用來設置與母線并聯的電導
• Bs用來設置與母線并聯的電納
• area 用來設置電網斷面號，可設置范圍為1~100，一般設置為1
• Vm用來設置母線電壓的幅值初值
• Va用來設置母線電壓的相角初值
• baseKV用來設置該母線的基準電壓
• zone用來設置省耗分區號，可設置范圍為1~999，一般設置為1
• Vmax用來設置工作時母線電壓最高幅值
• Vmin用來設置工作時母線電壓最低幅值

所以這些都是標準IEEE電網的總線參數，是一定的。 在動態估計的應用里應該是動態的（隨時間變化）

generator data（發電機參數）

• bus用來設置接入發電機的母線編號
• Pg用來設置接入發電機的有功功率，注意功率輸入的是有名值
• Qg用來設置接入發電機的無功功率
• Qmax用來設置接入發電機的無功功率的最大允許值
• Qmin用來設置接入發電機的無功功率的最小允許值
• Vg用來設置接入發電機的工作電壓，注意輸入的是標幺值
• mBase用來設置接入發電機的功率基準
• status用來設置發電機的工作狀態，1表示投入運行，2表示投出運行
• Pmax用來設置接入發電機的無功功率的最大允許值
• Pmin用來設置接入發電機的無功功率的最小允許值
• 其余的Pc1，Pc2，Qc1min，Qc1max，Qc2min，Qc2max，ramp_agc，ramp_10，ramp_30，ramp_q，apf均表示發電機其他特征量，在實際計算中可以設置為0

所以這些都是標準IEEE電網的發電機參數，是一定的。 （待商榷）

branch data（支路參數）

• fbus用來設置支路起始節點編號
• tbus用來設置支路終止節點編號
• r用來設置該支路電阻，注意阻抗導納等參數輸入的都是標幺值
• x用來設置該支路電抗
• b用來設置該支路電納
• rateA用來設置該支路長期允許功率
• rateB用來設置該支路短期允許功率
• rateC用來設置該支路緊急允許功率
• ratio用來設置該支路變比，若該支路僅僅為導線則設置為0，若含有變壓器，則該變比為fbus側母線基準電壓與tbus側基準變壓之比
• angle用來設置支路的相位角度，如果支路元件為變壓器，則就是變壓器的轉角，如果支路元件不是變壓器，則相位角度為0度
• status用來設置支路工作狀態，1表示投入運行，0表示退出運行

所以這些都是標準IEEE電網的支路參數，是一定的。 在動態估計的應用里應該是動態的（隨時間變化）

generator cost data（發電機耗損參數）

注意:如果generator cost有n個generator行，那么cost矩陣的前n個generator行包含相應發電機產生的有功功率的成本。
如果generator cost有2n個generator行，那么行ng+1到2ng包含相同格式的無功成本。
以下按照順序：

• model 1-分段線性 2-多項式；
• startup 以美元計算的啟動成本；
• shutdown 以美元計算的關閉成本；
• N（=n+1）定義n段分段線性代價函數所遵循的數據點的個數，或定義n階多項式代價函數的代價系數的個數；
• 后面的參數是損耗函數的細節。

以上的內容保持默認不必更改。

bus name（總線名稱）

顧名思義

總結

所以各種case文件只是包含了IEEE標準的電網的參數，可以說是一種模型例。MATPOWER的核心還是在于runopf文件。
備注：如果需要查看數據格式意義請在matlab命令行輸入

help caseformat

runopf文件

調用形式為：

[RESULTS, SUCCESS] = RUNOPF(CASEDATA, MPOPT, FNAME, SOLVEDCASE)

輸入值（可選）

參數輸入

CASEDATA	case結構或包含文件名稱和case數據的字符串(默認為’case9’)
MPOPT	用于指定解決方案算法、輸出選項終止容限等
FNAME	將輸出寫入文件，文件名
SOLVEDCASE	將以MATPOWER大小寫格式保存的文件名

返回值（可選）

參數返回

RESULTS	結構包含以下字段：Order - 內外數據轉換； et-時間，單位為秒；success標志，1 =成功，0 =失敗
SUCCESS	成功標志，可以在第二個參數單獨返回

調用方式

results = runopf; results = runopf(casedata); results = runopf(casedata, mpopt); results = runopf(casedata, mpopt, fname); results = runopf(casedata, mpopt, fname, solvedcase); [results, success] = runopf(...);

同時，為了與以前的MATPOWER版本兼容，一些結果可以作為單獨的輸出參數返回：

[baseMVA, bus, gen, gencost, branch, f, success, et] = runopf(...);

舉例如

results = runopf('case30');

代碼內容

主要是做一些“外圍工作”，比如默認參數預設、輸出、輸出寫入文件等。
核心是調用了另一個文件opf.m，而文件opf.m又調用了opf_args.m文件。事實上整個軟件的程序包基本上是嵌套關系（指的是進行運算的函數文件），頂層文件通過調用函數文件來完成各個模塊的運算工作，然后將結果整合輸出。

總結

文件功能

就目前我的理解來說，軟件程序做的是利用已知的系統參數，來求解當前各個節點的電壓等參數。而系統參數就來自諸如case14等參數文件。

如何用來做安全估計的仿真

因此對于安全估計的仿真應用來說，需要的節點參數數據是隨時間動態變化的（才能做估計），因此需要設置系統參數是隨時間動態變化。

具體而言，應該是通過編寫case文件中的參數矩陣，使得矩陣中的某些參數隨著時間動態變化（目前還沒確定是哪些矩陣中的哪些參數會動態變化，經過初步的思考和搜索，考慮到動態變化主要是由于用戶端的用電波動產生，因此動態變化的參數應該在bus總線端和branch分支端的矩陣中）。

依據網友所述，為了用matpower做24小時的最優潮流調度，使用腳本動態修改case9.m中的bus矩陣數據，腳本代碼可以實現如下：

load=xlsread('D:\opf\data.xlsx','sheet1','a1:i24'); mpc=loadcase('case9'); for i=1:24 mpc.bus(:,3)=load(i,:); result=runopf(mpc) end

關于負荷數據的獲取：

24小時負荷數據可以下載網上共享的新英格蘭電力數據，里面有好多年的數據集。

一句話總結：后續應當是要在case上做文章體現動態，利用matpower計算得到節點動態參數。利用估計方法對節點進行量測和估計。

問題

現在相當于是產生了動態變化的各節點數據（屬于量測數據），但是系統模型是怎樣的？

總結

以上是生活随笔為你收集整理的MATPOWER工具本质原理解析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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