pandapower
Fraunhofer IEE / Universität Kassel
Open-Source-Python-Bibliothek für Lastfluss-, Kurzschluss- und Optimal-Power-Flow-Berechnungen in Verteil- und Übertragungsnetzen. Entwickelt am Fraunhofer IEE und der Universität Kassel, direkt kombinierbar mit NumPy, pandas und PyTorch für KI-gestützte Netzanalysen.
Kosten: Kostenlos, Open-Source, BSD-Lizenz; kommerzielle Supportverträge über Fraunhofer IEE auf Anfrage
Stärken
- Nahtlose Integration mit wissenschaftlichen Python-Bibliotheken (NumPy, pandas, scikit-learn, PyTorch)
- AC- und DC-Lastfluss, Kurzschluss nach VDE 0102/IEC 60909, Optimal Power Flow, State Estimation
- CIM-Import (IEC 61970) für CIM-konforme Netzmodelle von Netzbetreibern
- Große aktive Community, regelmäßige Releases, gute Dokumentation auf Englisch
- Fraunhofer IEE-Ursprung: enge Verbindung zu deutschen Netzforschungsprojekten
Einschränkungen
- Keine GUI — reine Python-/Kommandozeilen-Umgebung; kein grafischer Netzeditor
- Für große Übertragungsnetze (>10.000 Knoten) langsamer als kommerzielle Tools wie DIgSILENT PowerFactory
- EMT-Simulation (elektromagnetische Transienten) nicht unterstützt
- Kein professioneller Support ohne Fraunhofer-Vertrag; Community-Support über GitHub Issues
Passt gut zu
So steigst du ein
Schritt 1: Installiere pandapower über pip: pip install pandapower. Für ML-Integration empfiehlt sich eine virtuelle Umgebung (conda oder venv) mit NumPy, pandas und matplotlib als Grundlage.
Schritt 2: Lade ein Beispielnetz aus der mitgelieferten Bibliothek (z.B. pp.networks.mv_oberrhein() für ein reales Mittelspannungsnetz aus Baden-Württemberg) und führe deinen ersten Lastfluss aus: pp.runpp(net). Vergleiche die Ergebnisse mit bekannten Referenzwerten aus eurem bestehenden Berechnungstools.
Schritt 3: Exportiere euer CIM-Netzmodell aus DIgSILENT PowerFactory oder eurer eigenen Netzdatenbank und lese es per pp.from_cim() ein. Kombiniere historische SCADA-Zeitreihen mit dem Netzmodell und trainiere erste ML-Modelle auf simulierten Lastflussergebnissen.
Ein konkretes Beispiel
Ein Verteilnetzbetreiber in Norddeutschland will verstehen, welche Kombinationen aus PV-Einspeisung und Wärmepumpenlasten regelmäßig zu Überlastungen auf einer 20-kV-Stichleitung führen. Mit pandapower werden 8.760 historische Stundenwerte (ein Jahr SCADA-Daten) als Lastflussszenarien durchgerechnet — rund 15 Minuten Rechenzeit auf einem Standard-Laptop. Das Ergebnis: ein pandas-DataFrame mit 8.760 Zeilen und Betriebsmittel-Auslastungen pro Stunde, der direkt als Trainingsdatensatz für ein Gradient-Boosting-Modell genutzt wird. Das Modell identifiziert, dass Überlastungen fast ausschließlich dann auftreten, wenn PV-Einspeisung >60 % der Nennkapazität und gleichzeitig mehr als 40 % der Wärmepumpen im Speichermodus laden — ein Muster, das manuelle Lastflussrechnungen nie explizit abgedeckt hätten.
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