CN106970999B - 一种bpa数据库建模与维护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种BPA数据库建模与维护方法，首先，建立标准化电子表格，电子表格包括线路参数表、变电站参数表、线路表、变电站表；且线路参数表包括线路型号及线路型号对应的阻抗值；变电站参数表包括变压器型号以及变压器型号对应的阻抗值；其次，向线路表中输入线路的线路型号；向变电站表中输入变压器型号；再其次，根据输入的线路型号检索出线路型号对应的阻抗值；根据输入的变压器型号检索出变压器型号对应的阻抗值；最后，生成BPA线路卡及BPA变压器卡。通过该方案，同一地区不同水平年、不同运行方式的电网数据均可共用同一张表格生成BPA数据卡。这样既大大提高了数据库维护的效率，而且电网数据修改及时到位，且出错率大幅降低。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统规划与设计技术领域，具体而言涉及一种BPA数据库建模与维护方法，尤其是一种基于EXCEL的BPA数据库快速建模与智能化维护方法。
背景技术
PSD-BPA软件源于美国，后经中国电力科学研究院引进消化，形成中国版的BPA软件，简称BPA。由于中国电力科学研究院的推广，BPA在我国电力系统得到广泛应用，目前我国大部分电网公司、电力科研机构、电力设计院和各高校中使用的系统仿真软件主要是BPA。
BPA软件具有潮流计算、暂态稳定仿真计算、短路计算、小干扰稳定计算等功能，功能强大，仿真精确度高。BPA采用数据卡的形式，将数据存储到文本文件中，用户可直接在文本文件中编辑底层数据。数据卡中的数据字段固定列宽的格式，用户对数据的修改比较费力，且修改过程一般伴有计算，数据填写极易于出错。目前我国电力系统是一个大机组、大电网、高电压、远距离、大容量输电等结合在一起的超大型的电网，电网规模非常庞大，联网范围广、电压层级多、构成元件类型复杂是其主要特征，这也给电力系统分析与模拟计算提出了很高的要求，不仅数据库模拟节点数需满足大电网的要求，而且电网结构及运行方式的模拟能够适应电网实际发展与运行方式变化的要求。但实际上PSD-BPA软件采用数据卡的编辑模式却很难满足这一要求，主要体现在以下几个方面。
1）数据库建模麻烦。电网规划设计一般都包含上万个甚至上十万个电气节点，按BPA的数据格式，平均每个节点对应2～3张数据卡，如果均采用手动输入的方式，那么建立一个数据库极其麻烦，动辄几个月时间方能将一个完整的电网模拟出来，而且建立数据库的过程中非常容易出错。
2）运行方式间调整困难。电网实际运行中存在不同的运行方式，各种运行方式之间电网结构基本一致，但负荷水平、开机方式、无功投切等均大不相同，而电网规划设计过程中却必须模拟不同的运行方式，但采用手动修改数据卡的方式调整运行方式非常困难。
3）数据库随电网规划发展进行修改的难度大。电网发展过程中每年均有一些电网设备投运和退役，同时在电网规划设计过程中还要考虑不同的方案，因此，建立的数据库需要定期进行调整，电网规划设计过程中也需针对不同的设计方案对模拟的电网结构进行修改，但采用修改数据卡的方式调整数据库难度大且易出错。
因此，如何改善BPA数据库建模与维护方式，以提高BPA数据库建模效率，减少人力消耗，提高电网规划设计水平，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种BPA数据库建模与维护方法，以提高BPA数据库建模效率，减少人力消耗。
本发明提出的一种BPA数据库建模与维护方法，包括如下步骤：
S10：建立标准化电子表格，所述电子表格包括线路参数表、变电站参数表、线路表、变电站表；所述线路参数表包括线路型号及所述线路型号对应的单位阻抗值；所述变电站参数表包括变压器型号以及所述变压器型号对应的阻抗值；
S20：向所述线路表中输入线路的线路型号；向所述变电站表中输入变压器型号；
S30：根据输入的所述线路型号检索出所述线路型号对应的单位阻抗值；根据输入的所述变压器型号检索出所述变压器型号对应的阻抗值；
S40：生成BPA线路卡及BPA变压器卡。
上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S20中，还包括：向所述线路表中输入线路的首端名、末端名及线路长度；向所述变电站表中输入变电站名、分区、变压器编号、投产的无功。
上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S40中，“生成BPA线路卡及BPA变压器卡”包括：根据所述线路型号对应的单位阻抗值计算出线路阻抗参数并生成BPA线路卡；根据所述变压器型号对应的阻抗值计算出变压器的阻抗参数并生成BPA变压器卡。
上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S10中，“建立标准化电子表格”为建立标准化EXCEL电子表格或建立标准化WPS电子表格。
上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S10中，所述电子表格还包括电源表；
在步骤S20中，还包括：向所述电源表中输入机组出力信息、机组开停机状态、机组出力系数；
在步骤S40中，还包括：生成包含机组出力信息、出力系数及用电信息的发电机BPA数据卡。
上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S10中，所述电子表格还包括预测表；
在步骤S30中，还包括：在负荷预测基础上，按分区负荷特性计算各种方式下的总负荷，抵扣等值电网中小电源出力，得出各分区的计算负荷，并统计电源表中实际的电源出力，进行所述计算负荷与电源出力的平衡分析；
在步骤S40中，还包括：生成分区计算负荷。
上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S10中，所述电子表格还包括负荷表，所述负荷表中自动统计所述变电站参数表中各变电站的变压器台数、容量及已分配负荷，再根据所述预测表中生成的分区计算负荷重新分配各变电站的计算负荷；
在步骤S30中，还包括：自动检索所述负荷表，读取相应变电站分配的计算负荷；
在步骤S40中，还包括：生成BPA负荷卡。
上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S10中，所述电子表格还包括升压站表；
在步骤S20中，还包括：向所述升压站表中输入机组名称、升压变阻抗参数；
在步骤S40中，还包括：生成升压变BPA数据卡。
上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S10中，所述电子表格还包括SVC表；
在步骤S20中，还包括：向所述SVC表中输入母线信息及对应参数；
在步骤S40中，还包括：生成SVC数据卡。
上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S10中，所述电子表格还包括机组表，所述机组表自动检索所述电源表中对应机组的开停机状态；
在步骤S40中，还包括：生成机组暂态数据卡。
本发明提出的一种BPA数据库建模与维护方法，首先，建立标准化电子表格，电子表格包括线路参数表、变电站参数表、线路表、变电站表；且线路参数表包括线路型号及线路型号对应的阻抗值；变电站参数表包括变压器型号以及变压器型号对应的阻抗值；然后，向线路表中输入线路的线路型号；向变电站表中输入变压器型号；再然后，根据输入的线路型号检索出线路型号对应的阻抗值；根据输入的变压器型号检索出变压器型号对应的阻抗值；最后，生成BPA线路卡及BPA变压器卡。通过该方案，可以利用EXCEL、WPS等表格处理软件建立标准化的线路参数表、变电站参数表、线路表、变电站表，其中，线路表及变电站表是生成BPA数据库主网架的主要表格之一，线路参数表是给线路表提供基础参数检索的底层参数表，使用者只需要向线路表中输入线路的线路型号、向变电站表中输入变压器型号，线路表就可以根据输入的线路型号检索出线路型号对应的阻抗值，生成BPA线路卡；同时，变电站表可以根据输入的变压器型号检索出变压器型号对应的阻抗值，从而自动生成BPA变压器卡。因此，同一地区不同水平年、不同运行方式的电网数据均可共用同一张表格生成BPA数据卡。电子表格中通过设置状态列的方式实现不同水平年、不同运行方式下电网元件的状态切换，而对于共用电网元件，若发生变化，则只需修改一次，所有水平年、所有运行方式下均自动更新，这样既大大提高了数据库维护的效率，而且电网数据修改及时到位，且出错率大幅降低。因而，提高BPA数据库建模效率，减少人力消耗，提高电网规划设计水平。
附图说明
图1为本发明提出的BPA数据库建模与维护方法的示意图；
图2为本发明具体实施例提出的一种线路表的示意图；
图3为图2中线路表的使用者输入部分的示意图；
图4为图2中线路表自动生成的BPA数据卡；
图5为本发明具体实施例提出的一种变电站表的示意图；
图6为图5中变电站表自动生成的BPA数据卡；
图7为本发明具体实施例提出的一种负荷表生成分区计算负荷的表结构示意图；
图8为变电站分站计算负荷结构示意图；
图9为本发明具体实施例提出的一种电源表结构示意图；
图10为生成的BPA潮流数据文件(DAT文件)目录结构；
图11为生成的BPA潮流数据文件的示例。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本发明提出的一种BPA数据库建模与维护方法，包括如下步骤：
S10：建立标准化电子表格，电子表格包括线路参数表、变电站参数表、线路表、变电站表；线路参数表包括线路型号及对应线路型号的单位阻抗值；变电站参数表包括变压器型号以及对应变压器型号的阻抗值；
S20：向线路表中输入线路的线路型号；向变电站表中输入变压器型号；
S30：根据输入的线路型号在线路参数表中检索出线路型号对应的单位阻抗值；根据输入的变压器型号在变电站参数表中检索出变压器型号对应的阻抗值；
S40：生成BPA线路卡及BPA变压器卡。
本实施例中，可以利用EXCEL、WPS等表格处理软件建立标准化的线路参数表、变电站参数表、线路表、变电站表，其中，线路表及变电站表是生成BPA数据库的主网架的主要表格之一，线路参数表是给线路表提供基础参数检索的底层参数表，使用者只需要向线路表中输入线路的线路型号，线路表就可以根据输入的线路型号在线路参数表中检索出线路型号对应的阻抗值，生成BPA线路卡；变电站参数表是给变电站表提供基础参数检索的底层参数表，使用者只需要向变电站表中输入变压器型号，变电站表可以根据输入的变压器型号在变电站参数表中检索出变压器型号对应的阻抗值，从而自动生成BPA变压器卡。因此，同一地区不同水平年、不同运行方式的电网数据均可共用同一张表格生成BPA数据卡。电子表格中通过设置状态列（即开关列，通过改变此列参数来实现对应元件的投入与退出状态切换）的方式实现不同水平年、不同运行方式下电网元件的状态切换，而对于共用电网元件，若发生变化，则只需修改一次，所有水平年、所有运行方式下均自动更新，这样既大大提高了数据库维护的效率，而且电网数据修改及时到位，且出错率大幅降低。
上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S20中，还包括：向线路表中输入线路的首端名、末端名及线路长度；向变电站表中输入变电站名、分区、变压器编号、投产的无功。通过向线路表中输入线路的首端名、末端名、线路型号及线路长度信息，线路表可自动生成四类BPA数据卡，分别为线路正序卡、线路高抗正序卡、线路零序卡、线路高抗零序卡（根据首端名、末端名、线路型号及线路长度转换而成，四类数据卡的转换公式不同），线路表也可自动生成由不同导线型号组成的复合型导线的相应数据卡。同时，通过向变电站表中输入变电站名、分区、变压器编号、变压器型号、投产的无功可由本方法编辑的函数自动生成BPA母线代码、负荷代码与无功代码。
上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S40中，“生成BPA线路卡及BPA变压器卡”具体包括：根据线路型号对应的单位阻抗值计算出线路阻抗参数并生成BPA线路卡（具体地，可以根据线路型号对应的单位阻抗值及线路长度得到线路阻抗参数）；根据变压器型号对应的阻抗值计算出变压器的阻抗参数并生成BPA变压器卡。
上述的BPA数据库建模与维护方法，优选的，在步骤S10中，“建立标准化电子表格”为建立标准化EXCEL电子表格或建立标准化WPS电子表格，可以理解，还可以利用其它的电子表格软件制作电子表格。
为进一步提高数据库维护的效率，上述的BPA数据库建模与维护方法，优选的，在步骤S10中，电子表格还包括电源表；
在步骤S20中，还包括：向电源表中输入机组出力信息、机组开停机状态、机组出力系数；
在步骤S40中，还包括：生成包含机组出力信息、出力系数及用电信息的发电机BPA数据卡，具体地，可以根据电源表中输入的机组出力信息、机组开停机状态、机组出力系数，通过设置的函数生成包含机组出力信息、出力系数及用电信息的发电机BPA数据卡。
为进行负荷预测及生成分区计算负荷，并对全网负荷与电源出力进行平衡调整，优选地，在步骤S10中，电子表格还包括预测表；
在步骤S30中，还包括：在负荷预测基础上，按分区负荷特性计算各种方式下的总负荷，抵扣等值电网中小电源出力，得出各分区的计算负荷，并统计电源表中实际的电源出力，进行计算负荷与电源出力的平衡分析；
在步骤S40中，还包括：生成分区计算负荷。
为进一步提高数据库维护的效率，上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S10中，电子表格还包括负荷表，负荷表中自动统计变电站表中各变电站的变压器台数、容量及已分配负荷，再根据预测表中生成的分区计算负荷重新分配各变电站的计算负荷；
在步骤S30中，还包括：自动检索负荷表，读取相应变电站分配的计算负荷；
在步骤S40中，还包括：生成BPA负荷卡。
为进一步提高数据库维护的效率，上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S10中，电子表格还包括升压站表；
在步骤S20中，还包括：向升压站表中输入机组名称、升压变阻抗参数；
在步骤S40中，还包括：生成升压变BPA数据卡，具体地，可以根据升压站表中输入的机组名称、升压变阻抗参数，通过设置的函数生成升压变BPA数据卡。
为生成SVC、SVG等动态无功补偿装置对应数据卡，上述的BPA数据库建模与维护方法，优选地，在步骤S10中，电子表格还包括SVC表；
在步骤S20中，还包括：向SVC表中输入母线信息及对应参数；
在步骤S40中，还包括：生成SVC数据卡。
为进一步提高数据库维护的效率，优选地，在步骤S10中，电子表格还包括机组表，机组表自动检索电源表中对应机组的开停机状态；
在步骤S40中，还包括：生成机组暂态数据卡，优选地，生产与潮流计算相匹配的机组暂态数据卡。从而，无需在开机方式手动修改稳定数据，避免了大量既繁琐又易出错的修改工作。
图2-11分别为本发明具体实施例搭建的线路表（部分示意）、线路表的使用者输入部分、线路表自动生成的BPA数据卡、变电站表、变电站表自动生成的BPA数据卡、负荷表生成分区计算负荷、变电站分站计算负荷、电源表、BPA潮流数据文件目录、BPA潮流数据文件的示例。
下面，以搭建湖南某电网BPA潮流数据库为例，对上述方法的具体应用进行进一步说明，具体地，根据BPA程序要求及电网结构分类，将潮流数据库共分八个部分（上述各种表通过设定的函数自动生成的组成潮流数据库的8大块）：低压侧母线（无功补偿），机组，中压侧母线（负荷），高压侧母线，交流线（高抗），升压站，变压器，外部接口。根据前述要求按电网元件明细表整理好线路表、变电站表、负荷表、升压站表、电源表。
本实施例中，低压侧母线（无功补偿）数据卡直接拷贝“变电站表”中的表头为“低（无功）”的列（图6中第2列）粘贴至DAT文件（潮流数据库文件，由表格自动生成的几万甚至几十万个BPA数据卡组成）中的“湖南-低压侧母线（无功补偿）”处。
本实施例中，机组数据卡直接拷贝“电源表”中的表头为“BQ”的列（图9中第19列）粘贴至DAT文件中的“湖南-机组”处。
本实施例中，中压侧母线（负荷）数据卡直接拷贝“变电站表”中的表头为“中（负荷）”的列（图6中第3列）粘贴至DAT文件中的“湖南-中压侧母线（负荷）”处。
本实施例中，高压侧母线数据卡直接拷贝“变电站表”中的表头为“高”的列（图6中第4列）粘贴至DAT文件中的“湖南-高压侧母线”处。
本实施例中，交流线（高抗）数据卡直接拷贝“线路表”中的表头为“L”的列和表头为“L+”的列（图4中第1列和第2列）粘贴至DAT文件中的“湖南-交流线（高抗）”处。
本实施例中，升压站数据卡直接拷贝“升压站表”中的数据（图中未示出）粘贴至DAT文件中的“湖南-升压站”处。
本实施例中，变压器数据卡直接拷贝“变电站表”中的表头为“T”的列（图6中第1列）粘贴至DAT文件中的“湖南-变压器”处。
本实施例中，外部接口数据卡直接在BPA程序中编辑，一般固定不变，不随运行方式等调整。需要说明的是，外部接口数据卡是相对于所研究的电网而言，与外界其他电网的联系部分定义为外部接口，相关的数据卡称为外部接口数据卡。
使用本发明，搭建数据库速度快，一般由EXCEL表生成DAT文件只需5～10分钟，运行方式调整容易，电网元器件统计方便。使用本发明，不仅在搭建与维护数据库方面节约了大量的时间和人工成本，而且搭建数据库过程中明显降低了出错率，大大提高了工作效率。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种BPA数据库建模与维护方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10：建立标准化电子表格，所述电子表格包括线路参数表、变电站参数表、线路表、变电站表；所述线路参数表包括线路型号及所述线路型号对应的单位阻抗值；所述变电站参数表包括变压器型号以及所述变压器型号对应的阻抗值，所述电子表格设置状态列，通过改变状态列实现对应元件的投入与退出状态切换；
S20：向所述线路表中输入线路的线路型号、首端名、末端名及线路长度，线路表自动生成四类BPA数据卡，分别为线路线路零序卡、正序卡、线路高抗正序卡、线路高抗零序卡；向所述变电站表中输入变压器型号、变电站名、分区、变压器编号、投产的无功自动生成BPA母线代码、负荷代码与无功代码；
S30：根据输入的所述线路型号检索出所述线路型号对应的单位阻抗值；根据输入的所述变压器型号检索出所述变压器型号对应的阻抗值；
S40：生成BPA线路卡及BPA变压器卡，具体包括：根据所述线路型号对应的单位阻抗值计算出线路阻抗参数并生成BPA线路卡；根据所述变压器型号对应的阻抗值计算出变压器的阻抗参数并生成BPA变压器卡。
2.根据权利要求1所述的BPA数据库建模与维护方法，其特征在于，在步骤S10中，“建立标准化电子表格”为建立标准化EXCEL电子表格或建立标准化WPS电子表格。
3.根据权利要求1-2任一项所述的BPA数据库建模与维护方法，其特征在于，在步骤S10中，所述电子表格还包括电源表；
在步骤S20中，还包括：向所述电源表中输入机组出力信息、机组开停机状态、机组出力系数；
在步骤S40中，还包括：生成包含机组出力信息、出力系数及用电信息的发电机BPA数据卡。
4.根据权利要求3所述的BPA数据库建模与维护方法，其特征在于，在步骤S10中，所述电子表格还包括预测表；
在步骤S30中，还包括：在负荷预测基础上，按分区负荷特性计算各种方式下的总负荷，抵扣等值电网中小电源出力，得出各分区的计算负荷，并统计电源表中实际的电源出力，进行所述计算负荷与电源出力的平衡分析；
在步骤S40中，还包括：生成分区计算负荷。
5.根据权利要求4所述的BPA数据库建模与维护方法，其特征在于，在步骤S10中，所述电子表格还包括负荷表，所述负荷表中自动统计所述变电站参数表中各变电站的变压器台数、容量及已分配负荷，再根据所述预测表中生成的分区计算负荷重新分配各变电站的计算负荷；
在步骤S30中，还包括：自动检索所述负荷表，读取相应变电站分配的计算负荷；
在步骤S40中，还包括：生成BPA负荷卡。
6.根据权利要求3所述的BPA数据库建模与维护方法，其特征在于，在步骤S10中，所述电子表格还包括升压站表；
在步骤S20中，还包括：向所述升压站表中输入机组名称、升压变阻抗参数；
在步骤S40中，还包括：生成升压变BPA数据卡。
7.根据权利要求3所述的BPA数据库建模与维护方法，其特征在于，在步骤S10中，所述电子表格还包括SVC表；
在步骤S20中，还包括：向所述SVC表中输入母线信息及对应参数；
在步骤S40中，还包括：生成SVC数据卡。
8.根据权利要求3所述的BPA数据库建模与维护方法，其特征在于，在步骤S10中，所述电子表格还包括机组表，所述机组表自动检索所述电源表中对应机组的开停机状态；
在步骤S40中，还包括：生成机组暂态数据卡。
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