Powerflow Solvers

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潮流求解器

维护版本：v0.51.2 ｜ 最后更新：2026-07-06

潮流计算是电力系统分析的基石。EnerOS 在 crates/eneros-powerflow 中提供 4 种算法，并通过 MATPOWER IEEE 14 基准系统验证。本页概述算法选择与精度验证；完整实现请参阅主仓库 crates/eneros-powerflow/ 与 ADR-0019。

4 种算法

算法	crate 模块	收敛性	适用场景	复杂度
牛顿-拉夫逊（Newton-Raphson, NR）	solvers::newton	二次收敛	输电网 / 大范围负荷变化	O(n³) per iter
Fast-Decoupled（FD / XB-YB）	solvers::fast_decoupled	线性收敛	输电网 / 实时快速计算	O(n²) per iter
前推回代（Backward-Forward Sweep, BFSW）	solvers::forward_backward	鲁棒收敛	配电网 / 辐射状拓扑	O(n) per iter
直流潮流（DC Powerflow）	solvers::dc	直接求解	启发式 / 趋势分析 / 实时调度	O(n³) 一次

MATPOWER IEEE 14 验证

crates/eneros-powerflow/tests/ 与 crates/eneros-test-utils/ 提供 IEEE 14 节点基准系统 fixture：

#[test]
fn newton_matches_matpower_ieee14() {
    let fixture = Ieee14Fixture::load();
    let result = PowerflowSolver::newton()
        .tolerance(1e-8)
        .max_iterations(50)
        .solve(&fixture.network)
        .unwrap();
    let matpower_ref = fixture.matpower_solution();
    assert!(result.voltage.all_close(&matpower_ref.voltage, 1e-6));
    assert!(result.power.all_close(&matpower_ref.power, 1e-6));
}

v0.51.0 完成 NR + FD 与 MATPOWER 参考解的对齐验证（电压幅值/相角 / 有功/无功功率均在 1e-6 容差内一致）。

输入校验（v0.51.1+）

FD solver 新增输入校验，拒绝非正 / 非有限初值：

pub fn solve(&self, network: &Network, v_initial: &[f64]) -> Result<PowerflowResult> {
    for (i, &v) in v_initial.iter().enumerate() {
        if !v.is_finite() {
            return Err(PowerflowError::InvalidInitialValue(i, "non-finite"));
        }
        if v <= 0.0 {
            return Err(PowerflowError::InvalidInitialValue(i, "non-positive"));
        }
    }
    // ... 求解 ...
}

配套分析能力

能力	crate	标准
谐波分析	eneros-analysis	GB/T 14549
电磁暂态 EMT	eneros-emtp (v0.51.0+)	—
状态估计	eneros-analysis	WLS 加权最小二乘
N-1 校验	eneros-constraint	输电网规划标准
短路计算	eneros-analysis	IEC 60909
暂态稳定	eneros-analysis	时域仿真

已知限制（v0.51.2）

• AC-OPF（IEEE 30 / 118）尚未实现，仅 DC-OPF 可用，待 v0.52.0+
• KKT 求解器升级待 v0.52.0
• IEEE 39-bus CCT（临界切除时间）API 缺 3 个接口，待 v0.52.0
• EMT 求解器为初版，未覆盖全部故障类型

相关文档

• ADR-0019 潮流求解器选择
• 电力系统入门 — 潮流计算数学背景
• 主仓库 docs/developer-guide.md §v0.51.0 — 算法验证细节
• 主仓库 crates/eneros-powerflow/ — 源码