前言
case14文件
- system MVA base
- busdata（总线参数）
- generator data（发电机参数）
- branch data（支路参数）
- generator cost data（发电机耗损参数）
- bus name（总线名称）
- 总结
runopf文件
- 输入值（可选）
- 返回值（可选）
- 调用方式
- 代码内容
总结
- 文件功能
- 如何用来做安全估计的仿真
问题

前言

我们以最优潮流的计算来研究MATPOWER工具本质原理，为了后续做电网攻击检测仿真做技术铺垫。
我们知道运行IEEE标准14电网模型的最优潮流计算的方法为：

runopf('case14')

这条语句在Matlab中涉及两个文件：

runopf.m
case14.m

我们来分别来考察文件内容。

case14文件

该文件为IEEE 14总线潮流数据测试用例。猜想是给出了IEEE标准14总线电网的所有参数，文件内的参数矩阵如下。

system MVA base

据说电力中的MVA是变压器容量单位或者是功率的单位或者发电机发电功率单位等。baseMVA是一个标量，用来设置基准容量。这个数值保持默认100即可。

busdata（总线参数）

包含参数以及其含义：

bus_i用来设置母线编号，范围为1~29997。
type用来设置母线类型，1为PQ节点，2为PV节点，3为平衡节点；
Pd用来设置母线注入负荷的有功功率
Qd用来设置母线注入负荷的无功功率
Gs用来设置与母线并联的电导
Bs用来设置与母线并联的电纳
area 用来设置电网断面号，可设置范围为1~100，一般设置为1
Vm用来设置母线电压的幅值初值
Va用来设置母线电压的相角初值
baseKV用来设置该母线的基准电压
zone用来设置省耗分区号，可设置范围为1~999，一般设置为1
Vmax用来设置工作时母线电压最高幅值
Vmin用来设置工作时母线电压最低幅值

所以这些都是标准IEEE电网的总线参数，是一定的。 在动态估计的应用里应该是动态的（随时间变化）

generator data（发电机参数）

bus用来设置接入发电机的母线编号
Pg用来设置接入发电机的有功功率，注意功率输入的是有名值
Qg用来设置接入发电机的无功功率
Qmax用来设置接入发电机的无功功率的最大允许值
Qmin用来设置接入发电机的无功功率的最小允许值
Vg用来设置接入发电机的工作电压，注意输入的是标幺值
mBase用来设置接入发电机的功率基准
status用来设置发电机的工作状态，1表示投入运行，2表示投出运行
Pmax用来设置接入发电机的无功功率的最大允许值
Pmin用来设置接入发电机的无功功率的最小允许值
其余的Pc1，Pc2，Qc1min，Qc1max，Qc2min，Qc2max，ramp_agc，ramp_10，ramp_30，ramp_q，apf均表示发电机其他特征量，在实际计算中可以设置为0

所以这些都是标准IEEE电网的发电机参数，是一定的。 （待商榷）

branch data（支路参数）

fbus用来设置支路起始节点编号
tbus用来设置支路终止节点编号
r用来设置该支路电阻，注意阻抗导纳等参数输入的都是标幺值
x用来设置该支路电抗
b用来设置该支路电纳
rateA用来设置该支路长期允许功率
rateB用来设置该支路短期允许功率
rateC用来设置该支路紧急允许功率
ratio用来设置该支路变比，若该支路仅仅为导线则设置为0，若含有变压器，则该变比为fbus侧母线基准电压与tbus侧基准变压之比
angle用来设置支路的相位角度，如果支路元件为变压器，则就是变压器的转角，如果支路元件不是变压器，则相位角度为0度
status用来设置支路工作状态，1表示投入运行，0表示退出运行

所以这些都是标准IEEE电网的支路参数，是一定的。 在动态估计的应用里应该是动态的（随时间变化）

generator cost data（发电机耗损参数）

注意:如果generator cost有n个generator行，那么cost矩阵的前n个generator行包含相应发电机产生的有功功率的成本。
如果generator cost有2n个generator行，那么行ng+1到2ng包含相同格式的无功成本。
以下按照顺序：

model 1-分段线性 2-多项式；
startup 以美元计算的启动成本；
shutdown 以美元计算的关闭成本；
N（=n+1）定义n段分段线性代价函数所遵循的数据点的个数，或定义n阶多项式代价函数的代价系数的个数；
后面的参数是损耗函数的细节。

以上的内容保持默认不必更改。

bus name（总线名称）

顾名思义

总结

所以各种case文件只是包含了IEEE标准的电网的参数，可以说是一种模型例。MATPOWER的核心还是在于runopf文件。
备注：如果需要查看数据格式意义请在matlab命令行输入

help caseformat

runopf文件

调用形式为：

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

输入值（可选）

参数	输入
CASEDATA	case结构或包含文件名称和case数据的字符串(默认为’case9’)
MPOPT	用于指定解决方案算法、输出选项终止容限等
FNAME	将输出写入文件，文件名
SOLVEDCASE	将以MATPOWER大小写格式保存的文件名

返回值（可选）

参数	返回
RESULTS	结构包含以下字段：Order - 内外数据转换； et-时间，单位为秒；success标志，1 =成功，0 =失败
SUCCESS	成功标志，可以在第二个参数单独返回

调用方式

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

同时，为了与以前的MATPOWER版本兼容，一些结果可以作为单独的输出参数返回：

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

举例如

results = runopf('case30');

代码内容

主要是做一些“外围工作”，比如默认参数预设、输出、输出写入文件等。
核心是调用了另一个文件opf.m，而文件opf.m又调用了opf_args.m文件。事实上整个软件的程序包基本上是嵌套关系（指的是进行运算的函数文件），顶层文件通过调用函数文件来完成各个模块的运算工作，然后将结果整合输出。

总结

文件功能

就目前我的理解来说，软件程序做的是利用已知的系统参数，来求解当前各个节点的电压等参数。而系统参数就来自诸如case14等参数文件。

如何用来做安全估计的仿真

因此对于安全估计的仿真应用来说，需要的节点参数数据是随时间动态变化的（才能做估计），因此需要设置系统参数是随时间动态变化。

具体而言，应该是通过编写case文件中的参数矩阵，使得矩阵中的某些参数随着时间动态变化（目前还没确定是哪些矩阵中的哪些参数会动态变化，经过初步的思考和搜索，考虑到动态变化主要是由于用户端的用电波动产生，因此动态变化的参数应该在bus总线端和branch分支端的矩阵中）。

依据网友所述，为了用matpower做24小时的最优潮流调度，使用脚本动态修改case9.m中的bus矩阵数据，脚本代码可以实现如下：

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

关于负荷数据的获取：

24小时负荷数据可以下载网上共享的新英格兰电力数据，里面有好多年的数据集。

一句话总结：后续应当是要在case上做文章体现动态，利用matpower计算得到节点动态参数。利用估计方法对节点进行量测和估计。

问题

现在相当于是产生了动态变化的各节点数据（属于量测数据），但是系统模型是怎样的？

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