Toolbox for Specialized Power System Analysis

Abstract

Kraftsystemanalyse er en viktig del av både planlegging, drift og vedlikehold av kraftsystemet. Når kraftsystemet nå utvikles med nye, grønne teknologier og distribuert energiproduksjon, må verktøyene som utfører analysene tilpasses disse forandringene. Python er et objektorientert programmeringsspråk med egenskaper som vil være nyttige for å modernisere analyseverktøyene. Foreløpig er verktøyene for kraftsystemanalyse skrevet i Fortran, og målet er å lage et nytt grensesnitt i Python for å utnytte funksjonalitetene dette språket gir. I denne masteroppgaven vil analyseprogrammet for DC optimal lastflyt blir modernisert. Moderniseringen oppnås ved å først oversette Fortran-kodene til C, og deretter lage et grensesnitt til Python ved hjelp av Ctypes. I oversettelsesprosessen må det tas hensyn til forskjellene mellom de ulike programmeringsspråkene, og det må velges nye optimaliseringsrutiner som kan brukes i C. Lpsolve, et program som løser lineære programmeringsproblemer, er foreslått som et alternativ til Fortran-rutinene. Etter et grensesnitt er presentert og testet, kan det konkluderes med at selv om den nye versjonen av analyseprogrammet for DC optimal lastflyt ikke er fullført og mange analyseprogram gjenstår, kan teknikkene og informasjon presentert i denne oppgaven brukes til å fortsette moderniseringen og til slutt føre til et komplett analyseprogram designet for fremtiden.

Power system analysis is an integral part of the operation and planning of power systems. As the power system evolves with emerging green technologies and distributed generation, the tools that perform the analyses must adapt. Python is an object-oriented programming language with attributes that can be useful for the purpose of modernizing the tools. Currently, the tools for power system analysis considered in this thesis are written in Fortran, and the goal is to interface them with Python to take advantage of the functionalities the language provides. In this thesis, the DC optimal load flow analysis will be updated. The modernization is achieved by first translating the Fortran codes to C and then interfacing them with Python using Ctypes. In the translation process, the differences between the languages must be accounted for, and replacements for the Fortran optimization routines must be chosen. The linear programming solver Lpsolve is suggested as the optimization tool for the C codes. After the initial interfacing and testing, it can be concluded that even though the new version of the DC optimal load flow is not yet complete, and many tools remain to be interfaced, the information provided in this thesis can be used to continue the project and eventually lead to a toolbox designed for the future.