Pandapower电网建模：如何在33节点基准案例中添加变压器

Pandapower电网建模：如何在33节点基准案例中添加变压器

背景概述

Pandapower作为专业的电力系统分析工具，其内置的33节点基准案例(case33_bw)是低压配电网研究的经典模型。该案例默认配置为纯线路网络，不含变压器元件，这在实际工程应用中存在局限性——特别是在需要研究电压调节或不同电压等级互联的场景时。

技术实现方案

核心步骤分解

1. 网络拓扑分析
   首先需要确定变压器的最佳接入位置。对于33节点系统，通常选择在馈线首端（主电源接入点）或电压薄弱区域添加变压器。

2. 元件参数配置

   • 创建高压侧和低压侧母线（或复用现有母线）
   • 设置变压器额定参数（容量、变比等）
   • 配置分接头调节范围（如±10%共21档）

3. 控制逻辑集成
   通过附加控制器实现：

   • 基于母线电压的自动调压（AVR）
   • 考虑负载率的容量限制
   • 分接头动作次数约束

典型实现代码示例

import pandapower as pp
from pandapower.control import TrafoController

# 创建基准网络
net = pp.networks.case33_bw()

# 在节点0（原电源点）添加变压器
hv_bus = pp.create_bus(net, vn_kv=110, name="HV_Bus")
lv_bus = 0  # 复用原有电源节点
pp.create_transformer(
    net, hv_bus, lv_bus,
    std_type="25 MVA 110/10 kV",
    tap_pos=0, tap_neutral=0,
    tap_min=-10, tap_max=10)

# 配置自动调压控制器
TrafoController(net, tid=0, vm_set_pu=1.02)

工程注意事项

1. 参数兼容性验证

   • 检查变压器阻抗与原有线路参数的协调性
   • 确认分接头步长（通常0.625%或1.25%）与电压调节精度的匹配

2. 动态特性影响
   添加变压器后会引入：

   • 新的电磁暂态过程
   • 调压动作的时间延迟
   • 无功功率的重新分布

3. 扩展应用场景
   该技术可延伸至：

   • 分布式电源接入点的电压管理
   • 多电压等级配电网研究
   • 含电力电子变压器的混合系统仿真

结语

通过本文介绍的方法，用户可以在保持33节点基准案例核心特性的基础上，灵活扩展变压器元件及其控制系统。这种改造既保留了标准案例的对比价值，又能满足更复杂的研究需求，体现了Pandapower在电网建模方面的强大灵活性。