CN104699907A - 一种由pscad到adpss的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法 - Google Patents

一种由pscad到adpss的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法，包括以下步骤：确定元件端点坐标；拓扑分析，确定元件之间连接关系；自动生成ADPSS的电磁暂态模型；形成ADPSS的中间文件。本发明提供的由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法，以将现有的PSCAD格式的数据文件直接转换为ADPSS仿真程序的中间数据文件，进而实现对大规模交直流电力系统进行高效准确仿真分析的目的。

Description

一种由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法
技术领域
本发明涉及一种转换方法，具体涉及一种由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法。
背景技术
对于交直流系统，为了便于对其进行电磁暂态与控制环节的研究，需建立交直流系统的仿真模型。PSCAD/EMTDC是目前国内普遍使用的交直流系统电磁暂态仿真程序之一，它既可以研究交直流电力系统问题，又能够完成电力电子仿真及非线性控制。但是采用PSCAD/EMTDC电磁暂态计算程序也有一定缺点，由于其算法的局限性，采用PSCAD/EMTDC对交直流系统进行仿真存在仿真规模小等问题。
电力系统全数字实时仿真装置(ADPSS)是基于高性能机群服务器，具有我国自主知识产权的全数字实时仿真系统。该仿真装置利用机群的多节点结构和高速本地网络，采用并行计算技术对计算任务进行分解，对进程进行实时和同步控制，具有性价比高，扩展性好，软硬件接口灵活多样等特点。因此能够克服如PSCAD等国内外同类仿真装置仿真规模小、升级扩充困难等缺点。
然而，目前实际交直流电力系统的元件参数大多都是以PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序的数据格式存储的，并没有ADPSS全数字实时仿真程序下的数据。如果要满足ADPSS全数字实时仿真程序的参数设置要求，需要人工编制交直流电力系统仿真文件。但是，实际中的交直流电力系统网络仿真文件数据多，规模巨大，如果采用人工编制方法，不仅效率低下，且出错率高。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法，以将现有的PSCAD格式的数据文件直接转换为ADPSS仿真程序的中间数据文件，进而实现对大规模交直流电力系统进行高效准确仿真分析的目的。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法，所述方法包括以下步骤：
确定元件端点坐标；
拓扑分析，确定元件之间连接关系；
自动生成ADPSS的电磁暂态模型；
形成ADPSS的中间文件。
根据PSCAD/EMTDC数据文件，提取PSCAD中元件参数信息和元件位置信息；并根据元件位置信息确定元件端点坐标。
所述元件参数信息包括元件名、元件ID号、元件类型、元件端点相位和母线ID号。
所述元件位置信息包括元件中心点坐标、元件方向信息、元件端点数和元件端点坐标。
通过拓扑分析确定元件连接关系具体包括：
1)判断元件之间的连接关系；
遍历网络中所有元件与连接线，为每个端点建立node对象，并建立map容器将端点与坐标对应；若元件端点坐标已存在于map容器中，将该元件记录到node对象中，node对象下所有元件都与此坐标相连；
2)判断母线；
首先根据端点出线度初筛母线，再对未连接到母线的元件端点向外进行母线搜索，使所有元件端点均连接到母线端点上；
3)合并母线：合并由连接线连接的母线。
根据元件参数信息自动生成ADPSS的电磁暂态模型，并按照元件标志位信息将PSCAD中元件参数信息转化为ADPSS中相应的元件参数信息。
根据元件端点坐标、元件端点相位和ADPSS中元件参数信息形成ADPSS的中间文件。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
A)可避免人工进行PSCAD到ADPSS参数转换和录入的繁重工作以及仿真参数错误难以勘验的弊端，提高了模型生成的效率和准确性。
B)确定元件端点坐标的过程采用VC语言读取PSCAD数据文件与PSCAD元件相关库文件，得到元件相关参数与坐标信息。其优点是，可得到精确的元件端点坐标，和准确的PSCAD元件参数信息；
C)通过拓扑分析过程可得到系统的精确拓扑，使每个元件端点均连接到唯一确定的母线中，同时避免了母线的直接相连，这与ADPSS特点相对应，大大减少了人工进行拓扑转换的繁重工作；
D)根据PSCAD中元件标志位，按照ADPSS中相应数据形式，采用VC语言自动对所读元件参数转换为相应模型，可根据用户不同类型原始数据，转换并得到同一元件在不同条件下的模型。
附图说明
图1是本发明实施例中由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法流程图；
图2是本发明实施例中拓扑分析流程图；
图3是本发明实施例中3节点PSCAD仿真模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法，所述方法包括以下步骤：
确定元件端点坐标；
拓扑分析，确定元件之间连接关系；
自动生成ADPSS的电磁暂态模型；
形成ADPSS的中间文件。
根据PSCAD/EMTDC数据文件，提取PSCAD中元件参数信息和元件位置信息；并根据元件位置信息确定元件端点坐标。由于PSCAD数据文件都是按照固定格式排列，所以利用C++中的文件流对象便可以方便地实现对所需数据的选择性提取。
所述元件参数信息包括元件名、元件ID号、元件类型、元件端点相位和母线ID号。
关于元件参数信息，某些简单元件可直接从文件中读取。但对于复杂元件，如架空线，由于其在PSCAD由多个子模块共同表征，且子模块与该元件位于不同图层中，其参数不能直接读取。本发明采用对数据文件重搜索的方式找到相关组件信息，将其存入到相应元件对象中。例如，三节点案例中，TLINE为Bergeron模型，由Line_Berg_Options和Line_ManualYZ子模块共同表征，而这两个子模块位于与该TLINE同名的图层中，而非主图层中。该实施例以TLINE名称为线索，搜索相应图层，将Line_Berg_Options和Line_ManualYZ子模块参数信息读入到TLINE对象中。
所述元件位置信息包括元件中心点坐标、元件方向信息、元件端点数和元件端点坐标。
关于元件位置信息，由于每个元件都是一个图形，PSCAD对每个元件都分别提供一个坐标系，而在PSCAD数据文件中只提供了各元件坐标系原点的相对坐标。本发明对PSCAD中有关元件信息的库文件进行解析，得到各元件端点在其各自坐标系中的相对坐标。由元件端点相对坐标与元件坐标系原点坐标，以及元件摆放方向便可得到各元件端点精确坐标。例如，图3的三节点案例中，G1和G2表示同步发电机，P表示电阻性负荷，Q表示电感性负荷，TLine1、TLine2和TLine3表示架空线；同步发电机G2坐标为(1098，306)，这是其元件内部坐标系原点的坐标，通过读取PSCAD库文件可知，其端点相对坐标为(36，0)，加之其方向信息，经简单的坐标变换可得端点坐标为(1062，306)。
通过拓扑分析确定元件连接关系，可得到网络的精确拓扑，使每个元件端点均连接到唯一确定的母线中，同时避免了母线的直接相连，这与ADPSS特点相对应，大大减少了人工进行拓扑转换的繁重工作。图2为拓扑分析流程图，拓扑分析具体流程如下：
1)判断元件之间的连接关系；
遍历网络中所有元件与连接线，为每个端点建立node对象，并建立map容器将端点与坐标对应；若元件端点坐标已存在于map容器中，将该元件记录到node对象中，node对象下所有元件都与此坐标相连；
2)判断母线；
首先根据端点出线度初筛母线，由判断关系可知各节点的出线度，若出线度大于2，则判定节点为母线节点，而初筛母线不能确保每个元件端点都找到母线节点，需进一步筛选母线；遍历所有元件端点，该端点未连接到母线节点，则从该端点处沿连接线向外搜索：若搜索到母线节点，则认为该元件与母线相连；若搜索到另一元件仍未找到母线节点，则添加母线，将两元件添加到母线节点中；否则，该元件端点悬空。至此，所有元件端点均连接到确定母线上；
3)合并母线：合并由连接线连接的母线。
根据元件参数信息自动生成ADPSS的电磁暂态模型，并按照元件标志位信息将PSCAD中元件参数信息转化为ADPSS中相应的元件参数信息。可根据用户不同类型原始数据，转换并得到同一元件在不同条件下的模型。
其中，对于同一种模型，PSCAD提供了很多选项以模拟不同情况下的元件；对于同一种元件参数信息，PSCAD也提供了很多种参数表达的方法。因此，需根据参数中标志位将其转化为ADPSS中相应参数。例如，绕线感应电机可变换为单笼感应电机和双笼感应电机，互耦双回线的参数又有集中参数形式与波阻抗形式之分，因此需判断其标志位才能将其转换为相应模型的相应数据格式。
根据元件端点坐标、元件端点相位和ADPSS中元件参数信息形成ADPSS的中间文件。
本发明在PSCAD/EMTDC格式数据进行解析的基础上获取元件参数信息，通过对其元件端点坐标进行解析得到拓扑信息，通过数据转换实现了到ADPSS文件的参数赋值，并形成了中间文件。该方法可避免人工进行PSCAD到ADPSS参数转换和录入的繁重工作以及仿真参数错误难以勘验的弊端，提高了模型生成的效率和准确性。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
确定元件端点坐标；
拓扑分析，确定元件之间连接关系；
自动生成ADPSS的电磁暂态模型；
形成ADPSS的中间文件。
2.根据权利要求1所述的由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法，其特征在于：根据PSCAD/EMTDC数据文件，提取PSCAD中元件参数信息和元件位置信息；并根据元件位置信息确定元件端点坐标。
3.根据权利要求2所述的由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法，其特征在于：所述元件参数信息包括元件名、元件ID号、元件类型、元件端点相位和母线ID号。
4.根据权利要求2所述的由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法，其特征在于：所述元件位置信息包括元件中心点坐标、元件方向信息、元件端点数和元件端点坐标。
5.根据权利要求1所述的由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法，其特征在于：通过拓扑分析确定元件连接关系具体包括：
1)判断元件之间的连接关系；
遍历网络中所有元件与连接线，为每个端点建立node对象，并建立map容器将端点与坐标对应；若元件端点坐标已存在于map容器中，将该元件记录到node对象中，node对象下所有元件都与此坐标相连；
2)判断母线；
首先根据端点出线度初筛母线，再对未连接到母线的元件端点向外进行母线搜索，使所有元件端点均连接到母线端点上；
3)合并母线：合并由连接线连接的母线。
6.根据权利要求1所述的由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法，其特征在于：根据元件参数信息自动生成ADPSS的电磁暂态模型，并按照元件标志位信息将PSCAD中元件参数信息转化为ADPSS中相应的元件参数信息。
7.根据权利要求1所述的由PSCAD到ADPSS的电磁暂态模型和元件图形的自动转换方法，其特征在于：根据元件端点坐标、元件端点相位和ADPSS中元件参数信息形成ADPSS的中间文件。
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