IEEE118电力系统网络节点与连边数据
2025-08-23 04:39:12作者：苗圣禹Peter
1. 适用场景
IEEE118电力系统测试案例是电力工程领域最经典和广泛使用的基准测试系统之一。该数据集基于1962年美国中西部电力系统的简化模型，包含118个节点、186条支路（177条线路和9台变压器）、19台发电机、35台同步调相机和91个负荷。
该数据集主要适用于以下场景：
电力系统分析与研究
- 潮流计算和最优潮流分析
- 电压稳定性和暂态稳定性研究
- 电力系统规划和运行优化
- 电网可靠性和安全性评估
算法开发与验证
- 新型电力系统算法的基准测试
- 优化算法性能比较
- 机器学习模型训练和验证
- 图神经网络在电力系统中的应用
教学与培训
- 电力系统课程教学案例
- 研究生科研项目基础数据
- 工程师培训和技术演示
2. 适配系统与环境配置要求
硬件要求
- 处理器：Intel Core i5或同等性能处理器
- 内存：8GB RAM（推荐16GB用于大型仿真）
- 存储空间：至少500MB可用空间
软件环境
- 操作系统：Windows 10/11, Linux发行版, macOS 10.14+
- MATLAB R2018b或更高版本（推荐使用MATLAB）
- GNU Octave 4.4.0+（MATLAB替代方案）
- Python 3.7+（用于相关数据处理和分析）
必要工具包
- MATPOWER 7.0+（电力系统仿真工具包）
- 优化工具箱（MATLAB）
- 信号处理工具箱（可选）
- 并行计算工具箱（可选，用于大型计算）
数据格式兼容性
- 支持IEEE Common Data Format (CDF)
- MATPOWER标准格式
- PSS/E RAW格式
- CSV和Excel格式（用于数据处理）
3. 资源使用教程
数据获取与导入
- 下载IEEE118测试案例数据文件
- 在MATLAB环境中加载数据：
mpc = loadcase('case118'); - 查看系统基本信息：
display(mpc);
基础潮流计算
% 运行潮流计算
results = runpf(mpc);
% 查看计算结果
results.bus(:, [1,8,9]) % 显示节点电压幅值和相角
results.gen(:, [1,2,3]) % 显示发电机出力
系统可视化
% 绘制系统单线图
plot(mpc);
title('IEEE 118-Bus System Single Line Diagram');
自定义分析示例
% 修改负荷水平进行分析
mpc_mod = mpc;
load_increase = 1.2; % 负荷增加20%
mpc_mod.bus(:,3) = mpc_mod.bus(:,3) * load_increase;
mpc_mod.bus(:,4) = mpc_mod.bus(:,4) * load_increase;
% 重新运行潮流计算
results_mod = runpf(mpc_mod);
4. 常见问题及解决办法
潮流计算不收敛问题
- 问题现象：计算无法收敛到可行解
- 原因分析：系统过载、初始条件不合理、数值稳定性问题
- 解决方案：
- 检查发电机出力限制和负荷水平
- 调整收敛容差参数
- 使用更稳健的算法（如牛顿-拉夫逊法）
数据格式兼容性问题
- 问题现象：无法正确读取数据文件
- 原因分析：格式不匹配、编码问题
- 解决方案：
- 确认数据文件格式版本
- 检查文件编码（推荐使用UTF-8）
- 使用标准数据转换工具
内存不足问题
- 问题现象：计算过程中出现内存错误
- 原因分析：系统规模较大，内存需求高
- 解决方案：
- 增加物理内存
- 使用稀疏矩阵存储
- 分批处理大型计算任务
数值精度问题
- 问题现象：计算结果出现异常数值
- 原因分析：数值舍入误差、病态矩阵
- 解决方案：
- 使用双精度计算
- 检查系统参数合理性
- 采用数值稳定的算法
并行计算配置问题
- 问题现象：并行计算无法正常启动
- 原因分析：并行计算工具箱配置不当
- 解决方案：
- 检查并行计算工具箱许可证
- 正确配置并行计算环境
- 调整并行计算参数
可视化显示问题
- 问题现象：系统图显示异常或不完整
- 原因分析：图形显示设置问题
- 解决方案：
- 更新图形驱动程序
- 调整图形显示设置
- 使用专业的电力系统可视化工具
通过合理使用IEEE118电力系统数据，研究人员和工程师可以有效地进行电力系统相关的研究和开发工作。该数据集经过多年验证，具有高度的可靠性和实用性，是电力系统领域不可或缺的重要资源。
