基于Python與PSS/E的電力系統連續潮流計算系統的制作方法

本發明涉及電力系統潮流仿真技術工具領域，尤其是涉及一種基于python語言與電力系統分析工具pss/e的創新連續潮流計算功能單元。

背景技術：

當前，國際主流電力系統仿真分析工具包括：pss/e、bpa、powerworld、pslf等。我國電力系統的研發普遍采用bpa和pss/e，二者都具備強大的網絡潮流分析能力。為應對大規模可再生能源發電接入電力系統的時代需求，各主流仿真分析工具的開發商，均開始逐步提供計及新能源接入的電力系統動態仿真功能單元。對于一個典型的現代電力系統分析軟件工具，穩態潮流分析功能單元處于核心地位，該功能對于電力系統規劃與運行，都有極大的輔助分析功能，可有效提升電力系統各級調度與規劃人員的生產力。

pss/e為西門子公司研發的一款優秀的面向工程實際的電力系統仿真分析軟件,能夠精確的進行電力系統潮流計算，因此在進行電力系統分析時經常采用pss/e作為仿真工具。

對于一個接有可再生能源場站(如：大型陸上/海上風電場)電力系統而言，由于風電場的有功輸出隨著風速的變化展現出隨機波動特性，因而現代電力系統的網絡潮流分析也需要做相應的功能調整。觀察在風電場不同有功輸出下的系統潮流，需要不斷改變風電場有功輸出，進行多次潮流計算，即“連續潮流計算”。“連續潮流計算”，即：在特定仿真環境下進行多次潮流計算的批處理功能。

目前，沒有任何一款電力系統仿真軟件具備上述“連續潮流計算”功能，嚴重制約了pss/e功能的全面性，影響了pss/e的商業推廣。

由此可知，在主流的仿真分析工具平臺上，通過第三方開發“連續潮流計算”工具包，具有強烈的現實意義與巨大的商業價值。但是，在這個開發過程中，面臨多項挑戰：(1)基于python語言的pss/e應用程序接口函數參數繁多，應用格式嚴格，給程序編寫帶來許多繁瑣的工作；(2)pss/e計算數據錄入格式嚴格，手動修改數據文件時步驟繁瑣且容易出錯。

技術實現要素：

本發明的目的為：克服上述現有pss/e商業軟件技術中存在的功能缺陷，通過python語言為pss/e平臺提供一種技術概念清晰、實現方法簡單、計算可靠性高的“連續潮流計算”工具，從而可有效嵌入pss/e平臺中，提供網絡潮流分析的先進功能，有效提升pss/e的商業與技術價值。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于python與pss/e的電力系統連續潮流計算系統，包括：

數據文件輸入模塊，獲取連接潮流計算所需的風機有功出力數據文件；

線路選擇模塊，獲取待觀測線路；

潮流計算模塊，讀取所述風機有功出力數據文件，調用基于python語言的應用程序編程接口進行連續潮流計算，獲取待觀測線路的潮流計算結果；

顯示模塊，顯示所述潮流計算結果。

所述風機有功輸出數據文件中存儲有風機數字編號、對應風機有功出力和時間序列。

所述線路選擇模塊包括起始母線編號選擇單元、終點母線編號選擇單元和母線間線路編號選擇單元。

所述線路選擇模塊還包括線路編號刪除單元。

所述潮流計算模塊包括：

有功出力讀取單元，讀取所述風機有功輸出數據文件中各風機在各個時間點的有功出力，形成有功出力數組，并獲取潮流計算次數；

連續潮流計算單元，遍歷所述有功出力數組改變風機的有功出力，執行潮流計算，獲取待觀測線路的潮流計算結果并保存。

所述顯示模塊還包括用于顯示線路選擇情況的線路選擇顯示單元。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

(1)本發明應用基于python語言的應用程序編程接口實現了pss/e平臺的電力系統連續潮流計算工具，程序簡單，操作速度快，執行精確，大量減少了重復性的手工操作量；

(2)本發明可有效嵌入pss/e平臺中，無需生成可執行程序，具有可視化顯示界面，界面簡單，操作便捷；

(3)本發明潮流計算、風機出力數據讀取、母線數字編號讀取等操作均基于應用程序接口實現，操作速度快，過程準確；

(4)本發明充分考慮了多種用戶非法操作，針對各種可能導致程序不正常運行的情況作了預防，使用起來可靠性高、穩定性強。

附圖說明

圖1為本發明的原理示意圖；

圖2為本發明的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

本實施例提供一種基于python與pss/e的電力系統連續潮流計算系統的實現方案，包括數據文件輸入模塊、線路選擇模塊、潮流計算模塊和顯示模塊。數據文件輸入模塊用于獲取連接潮流計算所需的風機有功出力數據文件，所述風機有功輸出數據文件中存儲有風機數字編號、對應風機有功出力和時間序列。線路選擇模塊用于獲取待觀測線路，包括起始母線編號選擇單元、終點母線編號選擇單元和母線間線路編號選擇單元。潮流計算模塊用于讀取所述風機有功出力數據文件，調用基于python語言的應用程序編程接口進行連續潮流計算，獲取待觀測線路的潮流計算結果，顯示模塊還包括用于顯示線路選擇情況的線路選擇顯示單元。

所述潮流計算模塊包括：有功出力讀取單元，讀取所述風機有功輸出數據文件中各風機在各個時間點的有功出力，形成有功出力數組，并獲取潮流計算次數；連續潮流計算單元，遍歷所述有功出力數組改變風機的有功出力，執行潮流計算，獲取待觀測線路的潮流計算結果并保存。

如圖1-圖2為所示，上述基于python與pss/e的電力系統連續潮流計算系統進行連續潮流計算的具體過程是：獲取事先編制的連續潮流計算所需的風機有功出力數據文件，該文件的格式為.csv，可命名為read.csv；依次選取起始母線編號、終點母線編號和母線間線路編號，選定待觀測路線；潮流計算模塊讀取風機有功輸出數據文件中各風機在各個時間點的有功出力，形成有功出力數組，并根據read.csv的長度獲取潮流計算次數，遍歷所述有功出力數組改變風機的有功出力，改變pss/e仿真計算數據中風機的有功輸出，執行潮流計算，獲取待觀測線路的潮流計算結果并保存至write.csv中；顯示模塊將待觀測路線的有功潮流、無功潮流、視在功率潮流逐列進行顯示。

在本發明的另一實施例中，線路選擇模塊還包括線路編號刪除單元。

以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。

技術特征：

技術總結
本發明涉及一種基于Python與PSS/E的電力系統連續潮流計算系統，包括：數據文件輸入模塊，獲取連接潮流計算所需的風機有功出力數據文件；線路選擇模塊，獲取待觀測線路；潮流計算模塊，讀取所述風機有功出力數據文件，調用基于Python語言的應用程序編程接口進行連續潮流計算，獲取待觀測線路的潮流計算結果；顯示模塊，顯示所述潮流計算結果。與現有技術相比，本發明具有技術概念清晰、實現方法簡單、計算可靠性高等優點。

技術研發人員：黃阮明;朱淼;郭明星;余婕;仇成;徐莉婷;朱航
受保護的技術使用者：國網上海市電力公司;上海交通大學
技術研發日：2017.05.05
技術公布日：2017.08.11