Matpower 4.0b4 使用手册

### Matpower 4.0b4 使用手册：关键知识点概览 #### 1. 引言 - **背景**：Matpower 是一个基于 MATLAB 的开源软件包，主要用于电力系统的潮流计算、最优潮流以及其他相关的电力系统分析任务。它由 Power Systems Engineering Research Center (PSERC) 开发和支持。 - **许可与使用条款**：Matpower 遵循特定的许可协议，用户在使用前需了解并同意这些条款。 - **引用 Matpower**：为了促进学术交流和技术发展，作者建议在使用 Matpower 进行研究或开发时对其进行适当引用。 #### 2. 入门指南 - **系统要求**：Matpower 要求 MATLAB 版本兼容，并且可能还需要某些特定的工具箱支持。 - **安装过程**：安装通常涉及解压缩文件到指定目录，并确保 MATLAB 可以访问相应的文件夹。具体步骤可根据版本更新而有所变化。 - **运行模拟**： - **准备案例输入数据**：这包括构建电力系统的模型，定义发电机、负载、支路等参数。 - **解决案例**：使用 Matpower 提供的功能来求解电力系统的状态。 - **获取结果**：模拟完成后，可以查看各种结果，如电压、功率分布等。 - **设置选项**：用户可以通过配置不同的选项来调整模拟行为，例如收敛性要求、算法选择等。 - **文档**：提供了详细的用户手册和在线帮助文档，帮助用户快速上手。 #### 3. 建模 - **数据格式**：Matpower 支持多种标准的数据格式，如 MAT 文件、文本文件等。 - **支路（Branches）**：包括输电线路、变压器等元件的建模，需定义阻抗、限流值等参数。 - **发电机（Generators）**：描述发电机的特性，包括最大最小出力限制、成本函数等。 - **负载（Loads）**：定义系统中的各种负载类型及其消耗功率。 - **并联元件（Shunt Elements）**：包括电容器、电抗器等，用于补偿系统中的无功功率需求。 - **网络方程**：描述了节点电压、支路电流之间的数学关系。 - **直流建模**：在某些情况下简化交流模型为直流模型，有助于提高计算效率。 #### 4. 潮流计算 - **交流潮流（AC Power Flow）**：解决非线性的交流潮流方程组，计算电力系统的稳态工作点。 - **直流潮流（DC Power Flow）**：采用线性化方法简化交流模型，适用于初步分析。 - **runpf 函数**：提供了一个统一的接口来执行潮流计算。 - **线性转移因子（Linear Shift Factors）**：用于评估网络变化对潮流分布的影响。 #### 5. 最优潮流 - **标准交流最优潮流（Standard AC OPF）**：通过优化发电机出力和其他可控变量来最小化系统总成本。 - **标准直流最优潮流（Standard DC OPF）**：基于直流潮流模型进行优化，通常比交流模型计算速度更快。 - **扩展的 OPF 公式（Extended OPF Formulation）**：允许用户自定义目标函数、约束条件以及引入额外变量。 - **用户自定义成本**：支持更复杂的成本函数，如非线性、分段线性等。 - **用户自定义约束**：允许添加除基本电力平衡之外的约束条件。 - **用户自定义变量**：除了标准变量外还可以加入其他决策变量。 - **标准扩展**：提供了几种常用的扩展功能，如分段线性成本、可调度负荷、发电机能力曲线等。 - **求解器**：支持多种内建和外部优化求解器。 - **runopf 函数**：用于执行最优潮流计算。 #### 6. 扩展最优潮流 - **直接指定（Direct Specification）**：允许用户直接修改 OPF 问题的数学形式。 - **回调函数（Callback Functions）**：提供了多个回调接口，使用户能够在 OPF 计算过程中插入自定义代码。 - **ext2int 回调**：用于将外部表示转换为内部优化变量。 - **formulation 回调**：允许修改 OPF 公式的结构。 - **int2ext 回调**：用于将内部优化变量的结果转换回外部表示。 - **printpf 回调**：允许用户自定义输出格式。 - **savecase 回调**：用于保存中间结果以便后续处理。 - **注册回调函数**：用户需要通过特定的命令来注册所使用的回调函数。 - **总结**：概述了如何通过回调函数定制 OPF 流程。 #### 7. 单位停机算法 - **单元停机算法**：一种考虑发电机组启停策略的优化方法，用于解决单位组合问题。 #### 8. 致谢 - **致谢**：感谢所有贡献者和支持者，他们的努力使得 Matpower 成为一个强大的工具。 #### 附录 - **MIPS – MATLAB 内点求解器**：介绍了内置的优化求解器，包括例子和算法细节。 - **数据文件格式**：详细说明了 Matpower 支持的各种数据文件格式。 - **Matpower 选项**：列出了用户可用的所有配置选项及其默认值。 - **Matpower 文件和函数**：提供了所有相关文件和函数的完整列表。 - **文档文件**：包括用户手册、示例等。 - **Matpower 函数**：列出所有可用的核心函数及其用途。 - **示例 Matpower 案例**：提供了一系列预设的电力系统模型作为示例。 - **自动化测试套件**：确保软件质量的一系列测试脚本。 - **额外目录**：包含了一些辅助工具和实验性功能。 - **“智能市场”代码**：介绍了一个用于模拟电力市场的模块，包括如何处理供应短缺情况等。