Power Flow Solver ⚡

Newton-Raphson power flow solver for electrical power system analysis.

用于电力系统分析的牛顿-拉夫逊法潮流计算求解器。

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Features / 功能特性

• Newton-Raphson method — Full AC power flow with Jacobian matrix 牛顿-拉夫逊法 — 含雅可比矩阵的完整交流潮流
• Bus types — PQ (load), PV (generator), Slack (reference) 母线类型 — PQ（负荷）、PV（发电机）、平衡（参考）
• Y-bus formation — Automatic admittance matrix from line data 导纳矩阵 — 从线路数据自动形成
• Voltage profile — Magnitude and angle at every bus 电压分布 — 每条母线的幅值和相角
• Power loss analysis — Total system losses 功率损耗分析 — 系统总损耗
• IEEE test systems — 14-bus, 30-bus, 57-bus, 118-bus IEEE 测试系统 — 14节点、30节点、57节点、118节点
• Visualization — Voltage profile charts 可视化 — 电压分布图表

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Algorithm / 算法

Input: Bus data, Line data / 输入：母线数据、线路数据
        │
        ▼
Form Y-bus matrix / 形成导纳矩阵
        │
        ▼
Initialize: V=1.0∠0° (flat start) / 初始化：平启动
        │
        ▼
┌───▶ Calculate ΔP, ΔQ / 计算功率不平衡
│     │
│     ▼
│     Check |ΔP,ΔQ| < tol? / 检查收敛？
│     │YES                    │NO
│     ▼                       ▼
│     Output results          Build Jacobian J / 构建雅可比矩阵
│     (V, θ, P, Q, Losses)   Solve [J][Δx] = [ΔS]
│                             Update V, θ / 更新电压、相角
│                               │
└───────────────────────────────┘

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Project Structure / 项目结构

power-flow-solver/
├── solver/
│   ├── __init__.py
│   ├── ybus.py              # Y-bus matrix / 导纳矩阵
│   └── newton_raphson.py    # NR solver / 牛顿-拉夫逊求解器
├── data/
│   └── ieee14.py            # IEEE 14-bus data / 14节点数据
├── utils/
│   └── plotting.py          # Visualization / 可视化
├── examples/
│   └── run_ieee14.py        # Example / 示例
└── requirements.txt

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Quick Start / 快速开始

# Install dependencies / 安装依赖
pip install -r requirements.txt

# Run IEEE 14-bus example / 运行IEEE 14节点示例
python examples/run_ieee14.py

Usage / 使用方法

from solver.newton_raphson import newton_raphson
from data.ieee14 import IEEE14_BUS, IEEE14_LINE

result = newton_raphson(IEEE14_BUS, IEEE14_LINE)

if result.converged:
    print(f"Converged in {result.iterations} iterations")
    for i, v in enumerate(result.voltage_mag):
        print(f"  Bus {i+1}: V={v:.4f} p.u., θ={result.voltage_angle[i]:.2f}°")
    print(f"Total losses: {result.losses:.4f} p.u.")

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License / 许可证

MIT License

Author / 作者

Isaac — Diploma in Electronic Engineering, TAR UMT

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