CN107664954A - 一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，包括步骤：解析电网机电暂态数据，读取潮流数据；对机电暂态数据进行简化处理，将属于各厂站的多个节点合并为一个厂站节点，并且保留输电线路的拓扑连接信息；采用不同电压等级电网分层布局方法，完成各厂站的网络拓扑图，框选建模范围；解析电磁暂态建模软件的仿真模型文件和建模方法，基于框选建模范围形成电磁暂态仿真模型拓扑；最终形成与机电暂态一致的电磁暂态模型。能够展现各厂站实际相对位置、自动连接网络拓扑、与机电暂态数据中电力设备控制器相同、并能够简化电网模型规模，适用于大规模甚至超大规模电磁暂态的可视化自动建模方法。

Description

一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法

技术领域

本发明涉及电力系统仿真技术领域，具体涉及一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法。

背景技术

随着电网规模的不断扩大以及新能源、电力电子设备、高压直流输电系统的接入，传统机电暂态分析已经难以满足电网精细化仿真需求。电力系统分析将迈入大规模电磁暂态分析的新时代。

当今国内外在电力系统电磁暂态仿真领域，离线仿真方面具有代表性的软件有：EMTP (Electromagnetic TransientProgram)，中国电力科学研究院改进的EMTPE(Electromagnetic Transient&Power electronics)、NETOMAC(Network Torsion MachineControl)、 PSCAD/EMTDC(Electro-Magnetic Transient in DC System)、DIGSILENT/POWER FACTORY (Digital Simulation and Electrical Network)、PSCAD/EMTDC等。实时仿真方面有：RTDS(Real Time Digital Simulator)、HYPERSIM等。上述仿真软件和系统均具有较强的电力系统电磁暂态仿真能力，具有可视化建模界面的仿真软件系统越来越受到电力系统分析人员的青睐。

大规模电力系统电磁暂态仿真领域存在以下问题：

(1)严重制约大规模电磁暂态应用的瓶颈在于电力系统建模速度极其缓慢，同时设备模型多、参数规模大，人工难以完成建模工作，同时也难以保证参数正确性；

(2)国内实际电网数据，一般为机电暂态分析数据，如BPA、PSASP以及PSDB平台的在线数据。但真实电网数据庞大，同时电力设备的机电暂态模型与电磁暂态模型存在一定的差异性；

(3)真实电网数据中为了体现电网二分之三接线、双母接线、线路高抗等特殊接线形式，往往存在数量庞大的短接线。因此，难以直接对真实的机电暂态数据进行电磁暂态模型转换，即使能够转换，转换后的模型规模庞大，严重影响计算速度。

发明内容

本发明针对上述技术问题，目的在于提供一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，能够展现各厂站实际相对位置、自动连接网络拓扑、与机电暂态数据中电力设备控制器相同、并能够简化电网模型规模，适用于大规模甚至超大规模电磁暂态的可视化自动建模方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，包括以下步骤：

Setp.1，解析电网机电暂态数据，读取潮流方式数据，获得各电气设备的模型和参数；

Setp.2，对Setp.1中解析得到的电网机电暂态数据进行简化处理，去除短接线，将属于各厂站的多个节点合并为一个厂站节点，并且保留输电线路的拓扑连接信息；

Setp.3，采用不同电压等级电网分层布局方法，按照Setp.2中得到的电网数据的拓扑连接关系，完成各厂站的自动布图，给出各厂站在电磁暂态仿真模型界面上的分布坐标；

Setp.4，在Setp.3完成的网络拓扑图上框选建模范围；

Setp.5，解析电磁暂态建模软件的仿真模型文件和建模方法，基于Setp.4框选建模范围确定的电网边界、厂站分布坐标、拓扑连接关系形成电磁暂态仿真模型拓扑；

Setp.6，参照机电暂态计算软件中电气设备和控制模型的数学表达式以及传递函数框图，在电磁暂态中建立对应的仿真模型，并将相应的参数全部输入到对应的电磁暂态仿真模型中；

Setp.7，基于Setp.1获取的机电暂态软件中的潮流数据，将各电厂设备投入数量和控制参数对应写入电磁暂态仿真模型，最终形成与机电暂态一致的电磁暂态模型。

优选地，所述Setp.1的具体步骤包括：

步骤1-1，从机电暂态数据中选取需要建模的区域电网数据；

步骤1-2，解析大电网机电暂态数据，读取潮流方式数据；所述潮流方式数据包括母线、交/直流输电线路、主变、负荷、电容器、电抗器、发电机、调速系统、励磁系统、PSS设备模型和参数数据；

步骤1-3，对步骤1-2读取的电网潮流数据，判断其两侧开关开断情况，对于两侧开关均断开的数据直接删除；

步骤1-3，根据潮流数据中的元件读取各电气设备的模型和参数。

优选地，所述Setp.2的具体步骤包括：

步骤2-1，根据各支路的电抗值大小按式(1)判断是否是短接线：

X<0.00001(Ω) (1)

式中，X为支路电抗值。

步骤2-2，根据电网的邻接矩阵A判断具体的拓扑连接关系，根据拓扑关系，删除Setp.1 中的短接线支路；

步骤2-3，将属于各厂站的多个节点合并为一个厂站节点，并且保留输电线路的拓扑连接信息；

步骤2-4，对属于每一个厂站的所有节点进行拓扑识别，形成每个厂站内部节点的邻接矩阵A_i，根据该邻接矩阵可对每个厂站内部进行拓扑布局。

优选地，所述Setp.3包括以下步骤：

步骤3-1，统计电网数据中线路和厂站的电压等级分布，首先对最高电压等级的厂站进行布局；自动布局前，人工指定最高电压等级网络布局边缘节点坐标后进行自动布局；

步骤3-2，最高电压等级的厂站布局完成后，再进行人工调整；人工调整完成后，锁定该电压等级厂站的坐标，然后对下一个电压等级的网络进行布局，直至完成所有电压等级的网络布局；

步骤3-3，根据Setp.1得到的各个厂站分布坐标以及电网拓扑信息，绘制电网接线图。

优选地，所述Setp.3包括以下具体步骤

Setp.3-1，依据所述电网机电暂态数据分别建立电网数据邻接矩阵A和电网数据支路数量矩阵B，且所述邻接矩阵A的元素均按照电压等级分块；

Setp.3-2，输入最高电压等级网络的指定边界节点坐标，其余节点坐标随机生成；

Setp.3-3，遍历Setp.3-1中所述邻接矩阵A中节点电压等级最高的子矩阵A₁，计算所有支路两端节点的引力；

Setp.3-4，遍历Setp.3-1中所述邻接矩阵A中节点电压等级最高的子矩阵A₁对应的节点，计算其余节点对该节点的斥力；

Setp.3-5，根据Setp.3-3和Setp.3-4计算所得引力和斥力计算各节点的合力，所述合力为各节点需要移动的距离和方向；

Setp.3-6，根据Setp.3-2所得各节点初始坐标和Setp.3-5所得各节点移动的距离和方向，对各节点坐标进行移动；

Setp.3-7，重复Setp.3-3至Setp.3-6，迭代到达计算次数上限或交叉点数达到用户要求后停止计算，最高电压等级网络自动布局完成；

Setp.3-8，根据Setp.3-1中定义电网数据支路数量矩阵B对节点间的连接线进行偏移，完成拓扑图绘制，并根据Setp.1中获取的各节点名称对图中的节点命名；

Setp.3-9，重复Setp.3-3至Setp.3-8，对第n个电压等级的网络进行自动布局，已经完成布局的网络节点坐标保持锁定，直至完成所有电压等级的网络布局，计算中需将邻接矩阵选为前n个电压等级网络构成的邻接矩阵，最终完成电网的拓扑布局。

优选地，所述Setp.4的步骤包括：

步骤4-1，在Setp.3中绘制的电网接线图上，用鼠标框选出需要建模的电网区域；

步骤4-2，识别该区域内的厂站和拓扑信息。

优选地，所述Setp.5的步骤包括：

步骤5-1，解析电磁暂态建模软件的仿真模型文件和建模方法，对Setp.4中指定的每个厂站用一个模块或子系统表示，属于各厂站的电气设备全部放入该模块或子系统；

步骤5-2，基于Setp.4中指定的电网边界、厂站分布坐标、拓扑连接关系，输电线路全部采用Bergeron模型，连接步骤5-1中的各个模块和子系统，形成电磁暂态仿真模型网层面的拓扑；

步骤5-3，对于所述步骤5-2中输电线路长度小于20km的线路折算为100km长度，其用有名值表示的单位阻抗参数进行对应折算；对于只有标幺值参数的线路全部折算成100km，其用标幺值表示的单位阻抗参数进行对应折算；对于短线路和只采用标幺值参数的线路长度折算须满足电磁暂态仿真的最小计算步长限制；

步骤5-4，基于Setp.2每个厂站内部节点的邻接矩阵A_i形成每个厂站模块或子系统内部主接线拓扑。

优选地，所述Setp.6中，对于换流站采用恒功率负荷表示，整流站采用正负荷表示，逆变站采用负负荷表示。

优选地，所述Setp.7中，各电厂设备投入数量和控制参数包括各电厂发电机开机数量和出力大小、负荷大小、各变电站低压电抗器和低压电容器、换流站高压电容器设备投入数量。

优选地，所述可视化仿真模型自动生成方法还包括以下步骤：

Setp.8，对于不具备潮流初始化的电磁暂态仿真系统，还需对Setp.7建立的电磁暂态仿真模型进行潮流初始化，写入各发电机的初始功角信息，用于保障建立的电磁暂态模型的初始潮流结果与Setp.1获取的机电暂态潮流结果一致。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明的是核心原理是首先对大电网机电暂态数据进行解析，对数据规模进行简化。在此基础上，对每个变电站和电厂按照所接入电网的电压等级和实际相对位置进行分层布局，给出每个厂站在电磁暂态仿真模型建模界面上的分布坐标。解析电磁暂态建模软件的仿真模型文件和建模方法，基于各厂站的分布坐标以及简化后的电网拓扑，形成电磁暂态仿真模型拓扑。参照机电暂态计算软件中的设备和控制模型的数学表达式以及传递函数框图，在电磁暂态中建立对应的模型，并将相应的参数全部输入到对应的电磁暂态仿真模型中。最后，基于机电暂态软件中建立的电网运行方式数据，对电磁暂态仿真模型进行潮流初始化，确保建立的模型能够快速进入稳定运行状态。

1、本发明能够简化电网机电暂态数据规模，最大限度地减小电磁暂态模型规模，在同等计算条件下，提升电磁暂态计算效率；

2、本发明能够对输入的大电网进行全网电磁暂态建模，也可在拓扑图上通过鼠标绘制电网边界的方式，对选中的区域进行局部电网电磁暂态建模，提升建模速度和准确性；

3、本发明能够展现各厂站实际相对位置，并实现拓扑自动连接，建立的电磁暂态模型网络拓扑和厂站相对位置与机电暂态中的地理接线图相对位置基本一致，便于分析人员使用；

4、本发明建立的电磁暂态仿真模型与机电暂态中电力设备控制器控制框图及参数相同；

5、本发明能够进行电磁暂态模型的潮流初始化，使得建立的电磁暂态模型初始潮流与机电暂态一致，使得电磁暂态仿真模型能够快速进入稳态运行；

6、本发明提供的电网电磁暂态建模方法基本为全自动化，只需技术人员人工操作少数步骤，简单有效，易于操作人员掌握。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明大规模电磁暂态可视化仿真模型自动生成流程图；

图2为本发明鼠标点击确定的部分关键节点坐标示意图(屏幕坐标)；

图3为本发明实际电网的布局效果示意图；

图4为本发明以电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC为例，与图1所示拓扑布局对应自动生成的电磁暂态仿真模型拓扑示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，具体步骤为：

Setp.1，解析电网机电暂态数据，读取潮流方式数据，获得各电气设备的模型和参数；具体操作步骤为：

步骤1-1，从机电暂态数据中，如BPA/PSASP等，选取需要建模的区域电网数据；

步骤1-2，解析大电网机电暂态数据，读取潮流方式数据；所述潮流方式数据包括母线、交/直流输电线路、主变、负荷、电容器、电抗器、发电机、调速系统、励磁系统、PSS设备模型和参数数据；

步骤1-3，对步骤1-2读取的电网潮流数据，判断其两侧开关开断情况，对于两侧开关均断开的数据直接删除；

步骤1-4，根据潮流数据中的元件读取各电气设备的模型和参数。

Setp.2，对Setp.1中解析得到的电网机电暂态数据进行简化处理，去除短接线，将属于各厂站的多个节点合并为一个厂站节点，并且保留输电线路的拓扑连接信息；具体操作步骤为：

步骤2-1，根据各支路的电抗值大小按式(1)判断是否是短接线：

X<0.00001(Ω) (1)

式中，X为支路电抗值。

步骤2-2，根据电网的邻接矩阵A判断具体的拓扑连接关系，根据拓扑关系，删除Setp.1 中的短接线支路；

步骤2-3，将属于各厂站的多个节点合并为一个厂站节点，并且保留输电线路的拓扑连接信息，从而减小电网节点规模；

步骤2-4，对属于每一个厂站的所有节点进行拓扑识别，形成每个厂站内部节点的邻接矩阵A_i，根据该邻接矩阵可对每个厂站内部进行拓扑布局。

Setp.3，采用不同电压等级电网分层布局方法，按照Setp.2中得到的电网数据的拓扑连接关系，完成各厂站的自动布图，给出各厂站在电磁暂态仿真模型界面上的分布坐标；具体操作步骤为：

步骤3-1，统计电网数据中线路和厂站的电压等级分布，首先对最高电压等级的厂站进行布局；自动布局前，人工指定最高电压等级网络布局边缘节点坐标后进行自动布局；

步骤3-2，最高电压等级的厂站布局完成后，再进行人工调整；人工调整完成后，锁定该电压等级厂站的坐标，然后对下一个电压等级的网络进行布局，直至完成所有电压等级的网络布局；

步骤3-3，根据Setp.1得到的各个厂站分布坐标以及电网拓扑信息，绘制电网接线图。

Setp.4，在Setp.3完成的网络拓扑图上框选建模范围；具体操作步骤为：

步骤4-1，在Setp.3中绘制的电网接线图上，用鼠标框选出需要建模的电网区域；

步骤4-2，识别该区域内的厂站和拓扑信息。

Setp.5，解析电磁暂态建模软件的仿真模型文件和建模方法，基于Setp.4框选建模范围确定的电网边界、厂站分布坐标、拓扑连接关系形成电磁暂态仿真模型拓扑；具体操作步骤为：

步骤5-1，解析电磁暂态建模软件的仿真模型文件和建模方法，对Setp.4中指定的每个厂站用一个模块或子系统表示，属于各厂站的电气设备全部放入该模块或子系统；

步骤5-2，基于Setp.4中指定的电网边界、厂站分布坐标、拓扑连接关系，输电线路全部采用Bergeron模型，连接步骤5-1中的各个模块和子系统，形成电磁暂态仿真模型网层面的拓扑；

步骤5-3，对于所述步骤5-2中输电线路长度小于20km的线路折算为100km长度，其用有名值表示的单位阻抗参数进行对应折算；对于只有标幺值参数的线路全部折算成100km，其用标幺值表示的单位阻抗参数进行对应折算；对于短线路和只采用标幺值参数的线路长度折算须满足电磁暂态仿真的最小计算步长限制；

步骤5-4，基于Setp.2每个厂站内部节点的邻接矩阵A_i形成每个厂站模块或子系统内部主接线拓扑。

Setp.6，参照机电暂态计算软件中电气设备和控制模型的数学表达式以及传递函数框图，在电磁暂态中建立对应的仿真模型，并将相应的参数全部输入到对应的电磁暂态仿真模型中；对于换流站采用恒功率负荷表示，整流站采用正负荷表示，逆变站采用负负荷表示。

Setp.7，基于Setp.1获取的机电暂态软件中的潮流数据，将各电厂发电机开机数量和出力大小、负荷大小、各变电站低压电抗器和低压电容器、换流站高压电容器等投入数量对应写入电磁暂态仿真模型，最终形成与机电暂态一致的电磁暂态模型。

Setp.8，对于不具备潮流初始化的电磁暂态仿真系统，还需对Setp.7建立的电磁暂态仿真模型进行潮流初始化，写入各发电机的初始功角信息，用于保障建立的电磁暂态模型的初始潮流结果与Setp.1获取的机电暂态潮流结果一致。至此，给出了基于机电暂态数据的电力系统大规模电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法。

实施例2

在实施例1的基础上进一步改进Setp.3，所述Setp.3具体操作步骤为：

Setp.3-1，解析电力系统机电暂态仿真模型数据，以输入电网机电暂态数据；具体操作为：

步骤1-1，所述电网机电暂态数据为潮流数据，将所述潮流数据去除短接线，进行简化处理，将属于各厂站的多个节点合并为一个厂站节点，且保留各厂站间的拓扑连接信息；

步骤1-2，根据步骤1-1所述潮流数据，对各节点进行编号，且所述节点编号前需将各节点按电压等级由高到低进行排序，以保证Setp.3-2中生成的邻接矩阵A的元素均按照电压等级分块，便于后续计算。

Setp.3-2，依据所述电网机电暂态数据分别建立电网数据邻接矩阵A和电网数据支路数量矩阵B，且所述邻接矩阵A的元素均按照电压等级分块；具体操作如下：

所述电网数据邻接矩阵A建立的具体步骤为：

步骤2-1，根据Setp.1中的节点编号建立电网数据邻接矩阵A；

步骤2-2，所述邻接矩阵A为n×n的方阵，矩阵A的元素定义如式(1)所示：

步骤2-3，邻接矩阵A中的元素可表示为按不同电压等级分块的子矩阵A＝[A1A₂...A_n]。A₁表示第一个电压等级网络的邻接矩阵，A₂表示第一个电压和第二个电压等级网络的邻接矩阵。以此类推，A_n表示前n个电压等级网络的邻接矩阵；

所述电网数据支路数量矩阵B建立的具体步骤包括：

步骤2-4，支路数量矩阵B与所述邻接矩阵A结构相同；

步骤2-5，支路数量矩阵B的元素定义如式(2)所示：

式(2)中，l_n表示节点V_i和V_j相连支路的数量。

Setp.3-3，输入最高电压等级网络的指定边界节点坐标，其余节点坐标随机生成；具体操作如下：

步骤3-1，在画布上用鼠标点击输入最高电压等级网络的指定边界节点坐标，其余节点坐标在画布范围内随机生成；

步骤3-2，指定节点坐标为部分关键边界节点，定义的关键边界节点坐标为：电网边缘节点位于绘图界面8个方向上的部分节点，如图2所示。

步骤3-3，所述指定节点坐标为在屏幕坐标系下的坐标，其原点位于左上角；

步骤3-4，在画布范围内随机生成其余节点坐标，所述其余节点坐标基于所述屏幕坐标系。

Setp.3-4，遍历Setp.3-2中所述邻接矩阵A中节点电压等级最高的子矩阵A₁，计算所有支路两端节点的引力；

Setp.3-5，遍历Setp.3-2中所述邻接矩阵A中节点电压等级最高的子矩阵A₁对应的节点，计算其余节点对该节点的斥力；

所述Setp.3-4和Setp.3-5的具体步骤包括：

(1)相连支路两端节点Vi和Vj之间的引力定义以及各节点之间的斥力定义如式(3) 所示，不相连的节点之间引力为零：

式(3)中，f_R表示节点间的斥力，f_A表示相连节点间的引力，k表示节点间的理想距离， r表示节点的斥力调节因子，w_ij表示相连节点间的引力调节因子，D_ViVj表示节点间的欧式距离，W和H分别表示绘图画布的宽和高，n表示节点总数；

(2)为便于计算各节点需要移动的距离和方向，定义在坐标轴x和y方向的引力和斥力，在坐标轴x和y方向的引力和斥力如式(4)所示：

式(4)中，f_Rx表示斥力的x轴分量，f_Ry表示斥力的y轴分量，f_Ax表示引力的x轴分量，f_Ay表示引力的y轴分量，x_Vi、y_Vi和x_Vj、y_Vj分别为节点V_i和V_j的x坐标和y坐标。

(3)根据式(3)所示的斥力计算公式，节点间距离越远则斥力越小；对于大规模电力系统，节点数量庞大，为减小计算量，可只在距离小于2k范围内计算节点间的斥力。

Setp.3-6，根据Setp.3-4和Setp.3-5计算所得引力和斥力计算各节点的合力，所述合力为各节点需要移动的距离和方向；具体操作为：

各节点合力以及在x和y方向需要移动的距离定义如式(5)和式(6)所示，对于用户指定坐标的节点，只允许其在小范围内移动：

式中，F_Rx表示节点V_i所受斥力的x轴分量之和，F_Ry表示节点V_i所受斥力的y轴分量之和，F_Ax表示节点V_i所受引力的x轴分量之和，F_Ay表示节点V_i所受引力的y轴分量之和，dist_x、 dist_y分别表示节点V_i在x轴和y轴方向上移动的距离，k_s为指定的锁定节点最大移动距离。

Setp.3-7，根据Setp.3-3所得各节点初始坐标和Setp.3-6所得各节点移动的距离和方向，对各节点坐标进行移动；对各节点坐标进行移动，步骤3-1中指定节点的坐标只能在小范围内移动；具体操作为：

步骤7-1，各节点在迭代计算m次后的坐标表示如式(7)所示：

步骤7-2，坐标移动后，若节点坐标超过画布范围需将坐标向画布内移动相应一段距离。

Setp.3-8，重复Setp.3-4至Setp.3-7，迭代到达计算次数上限或交叉点数达到用户要求后停止计算，最高电压等级网络自动布局完成；

Setp.3-9，根据Setp.3-2中定义电网数据支路数量矩阵B对节点间的连接线进行偏移，完成拓扑图绘制，并根据Setp.3-1中获取的各节点名称对图中的节点命名；对所形成的网络拓扑中不满足用户要求的少数节点进行坐标拖动调整，最终完成该电压层级网络布局。

Setp.3-10，重复Setp.3-4至Setp.3-9，对第n个电压等级的网络进行自动布局，已经完成布局的网络节点坐标保持锁定，直至完成所有电压等级的网络布局，计算中需将邻接矩阵选为前n个电压等级网络构成的邻接矩阵。

Setp.3-11，至此完成电网的拓扑布局，对于机电暂态中地理接线图的绘制到此结束。

Setp.3-12，对于电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成，还需对各节点坐标进行调整，以适应电磁暂态仿真系统绘图界面的最小网格要求。考虑主要问题在于：

电磁暂态仿真系统中，一般设定最小绘图距离d_min，上述布局方法得到的坐标还需按照该最小距离进行调整，可将Setp.3-10得到的各节点坐标值除以d_min再取整的方式得到适用于电磁暂态仿真系统的布局坐标。如图3所示，给出了采用上述方法完成的某电网布局示意图。

如图4所示，采用实施例2的方法，以电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC为例自动生成的电磁暂态仿真模型拓扑示意图。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

Setp.1，解析电网机电暂态数据，读取潮流方式数据，获得各电气设备的模型和参数；

Setp.2，对Setp.1中解析得到的电网机电暂态数据进行简化处理，去除短接线，将属于各厂站的多个节点合并为一个厂站节点，并且保留输电线路的拓扑连接信息；

Setp.3，采用不同电压等级电网分层布局方法，按照Setp.2中得到的电网数据的拓扑连接关系，完成各厂站的自动布图，给出各厂站在电磁暂态仿真模型界面上的分布坐标；

Setp.4，在Setp.3完成的网络拓扑图上框选建模范围；

Setp.5，解析电磁暂态建模软件的仿真模型文件和建模方法，基于Setp.4框选建模范围确定的电网边界、厂站分布坐标、拓扑连接关系形成电磁暂态仿真模型拓扑；

Setp.6，参照机电暂态计算软件中电气设备和控制模型的数学表达式以及传递函数框图，在电磁暂态中建立对应的仿真模型，并将相应的参数全部输入到对应的电磁暂态仿真模型中；

Setp.7，基于Setp.1获取的机电暂态软件中的潮流数据，将各电厂设备投入数量和控制参数对应写入电磁暂态仿真模型，最终形成与机电暂态一致的电磁暂态模型。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，其特征在于，所述Setp.1的具体步骤包括：

步骤1-1，从机电暂态数据中选取需要建模的区域电网数据；

步骤1-2，解析大电网机电暂态数据，读取潮流方式数据；所述潮流方式数据包括母线、交/直流输电线路、主变、负荷、电容器、电抗器、发电机、调速系统、励磁系统、PSS设备模型和参数；

步骤1-3，对步骤1-2读取的电网潮流数据，判断其两侧开关开断情况，对于两侧开关均断开的数据直接删除；

步骤1-4，根据潮流数据中的元件读取各电气设备的模型和参数。

3.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，其特征在于，所述Setp.2的具体步骤包括：

步骤2-1，根据各支路的电抗值大小按式(1)判断是否是短接线：

X<0.00001(Ω) (1)

式中，X为支路电抗值。

步骤2-2，根据电网的邻接矩阵A判断具体的拓扑连接关系，根据拓扑关系，删除Setp.1中的短接线支路；

步骤2-3，将属于各厂站的多个节点合并为一个厂站节点，并且保留输电线路的拓扑连接信息；

步骤2-4，对属于每一个厂站的所有节点进行拓扑识别，形成每个厂站内部节点的邻接矩阵A_i，根据该邻接矩阵可对每个厂站内部进行拓扑布局。

4.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，其特征在于，所述Setp.3包括以下步骤：

步骤3-1，统计电网数据中线路和厂站的电压等级分布，首先对最高电压等级的厂站进行布局；自动布局前，人工指定最高电压等级网络布局边缘节点坐标后进行自动布局；

步骤3-2，最高电压等级的厂站布局完成后，再进行人工调整；人工调整完成后，锁定该电压等级厂站的坐标，然后对下一个电压等级的网络进行布局，直至完成所有电压等级的网络布局；

步骤3-3，根据Setp.1得到的各个厂站分布坐标以及电网拓扑信息，绘制电网接线图。

5.根据权利要求4所述的一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，其特征在于，所述Setp.3包括以下具体步骤

Setp.3-1，依据所述电网机电暂态数据分别建立电网数据邻接矩阵A和电网数据支路数量矩阵B，且所述邻接矩阵A的元素均按照电压等级分块；

Setp.3-2，输入最高电压等级网络的指定边界节点坐标，其余节点坐标随机生成；

Setp.3-3，遍历Setp.3-1中所述邻接矩阵A中节点电压等级最高的子矩阵A₁，计算所有支路两端节点的引力；

Setp.3-4，遍历Setp.3-1中所述邻接矩阵A中节点电压等级最高的子矩阵A₁对应的节点，计算其余节点对该节点的斥力；

Setp.3-5，根据Setp.3-3和Setp.3-4计算所得引力和斥力计算各节点的合力，所述合力为各节点需要移动的距离和方向；

Setp.3-6，根据Setp.3-2所得各节点初始坐标和Setp.3-5所得各节点移动的距离和方向，对各节点坐标进行移动；

Setp.3-7，重复Setp.3-3至Setp.3-6，迭代到达计算次数上限或交叉点数达到用户要求后停止计算，最高电压等级网络自动布局完成；

Setp.3-8，根据Setp.3-1中定义电网数据支路数量矩阵B对节点间的连接线进行偏移，完成拓扑图绘制，并根据Setp.1中获取的各节点名称对图中的节点命名；

Setp.3-9，重复Setp.3-3至Setp.3-8，对第n个电压等级的网络进行自动布局，已经完成布局的网络节点坐标保持锁定，直至完成所有电压等级的网络布局，计算中需将邻接矩阵选为前n个电压等级网络构成的邻接矩阵，最终完成电网的拓扑布局。

6.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，其特征在于，所述Setp.4的步骤包括：

步骤4-1，在Setp.3中绘制的电网接线图上，用鼠标框选出需要建模的电网区域；

步骤4-2，识别该区域内的厂站和拓扑信息。

7.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，其特征在于，所述Setp.5的步骤包括：

步骤5-1，解析电磁暂态建模软件的仿真模型文件和建模方法，对Setp.4中指定的每个厂站用一个模块或子系统表示，属于各厂站的电气设备全部放入该模块或子系统；

步骤5-2，基于Setp.4中指定的电网边界、厂站分布坐标、拓扑连接关系，输电线路全部采用Bergeron模型，连接步骤5-1中的各个模块和子系统，形成电磁暂态仿真模型网层面的拓扑；

步骤5-3，对于所述步骤5-2中输电线路长度小于20km的线路折算为100km长度，其用有名值表示的单位阻抗参数进行对应折算；对于只有标幺值参数的线路全部折算成100km，其用标幺值表示的单位阻抗参数进行对应折算；对于短线路和只采用标幺值参数的线路长度折算须满足电磁暂态仿真的最小计算步长限制；

步骤5-4，基于Setp.2每个厂站内部节点的邻接矩阵A_i形成每个厂站模块或子系统内部主接线拓扑。

8.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，其特征在于，所述Setp.6中，对于换流站采用恒功率负荷表示，整流站采用正负荷表示，逆变站采用负负荷表示。

9.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，其特征在于，所述Setp.7中，各电厂设备投入数量和控制参数包括各电厂发电机开机数量和出力大小、负荷大小、各变电站低压电抗器和低压电容器、换流站高压电容器设备投入数量。

10.根据权利要求1所述的一种电力系统电磁暂态可视化仿真模型自动生成方法，其特征在于，所述可视化仿真模型自动生成方法还包括以下步骤：

Setp.8，对于不具备潮流初始化的电磁暂态仿真系统，还需对Setp.7建立的电磁暂态仿真模型进行潮流初始化，写入各发电机的初始功角信息，用于保障建立的电磁暂态模型的初始潮流结果与Setp.1获取的机电暂态潮流结果一致。