一种PSASP数据模型转换为PSCAD数据模型的自动转换方法

摘要

一种PSASP数据模型转换为PSCAD数据模型的自动转换方法，实现PSASP机电暂态数据和模型向PSCAD/EMTDC电磁暂态模型的自动转换。本发明提供的方法将PSASP的数据和模型自动转换为PSCAD模型数据，自动生成PSCAD格式的数据文件，避免了人工进行建模是参数转换和录入的繁重工作，减少建模错误，提高了模型生成的效率和模型生成的准确性，进而实现对大规模交直流电力系统进行准确电磁暂态仿真分析的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统仿真软件领域，特别涉及一种PSASP到PSCAD数据和模型的自动转换方法。

背景技术

数字仿真是电力系统的规划、设计、运行、控制、故障分析的主要方式，准确的模型参数和计算方法是实现电力系统精确数字仿真的前提。目前的电力系统数字仿真主要有机电暂态数字仿真和电磁暂态仿真，在我国广泛使用的机电暂态仿真软件主要有PSASP、BPA、PSS/E，目前电力生产部门管理维护的电网数据主要是用于潮流计算和机电暂态分析的参数，缺乏用于电磁暂态仿真的参数和模型。

随着特高压直流线路的建设和柔性输配电技术大量应用于长距离、大容量的电能输送，电力系统的运行、分析和控制变得更加复杂，这对电力系统数字仿真提出了更高的要求。PSCAD/EMTDC交直流混合仿真的快速、精确的电磁暂态仿真软件。但目前在使用PSCAD进仿真时，需将PSASP软件中对应的电网数据进行人工解析，重新在PSCAD软件中搭建对应的电磁暂态仿真模型，逐个计算电网中各元件参数，包括发电机、变压器、线路、负荷等元件。

若为大型电网，节点数目众多，母线、变压器、输电线、负荷数目繁多且连接复杂，如果采用人工进行手动转换，将耗费大量人力，且手动计算转换中不可避免会产生一些认为计算误差，且转换效率极低。同时由于PSASP软件和PSCAD软件存在中模型差异，不能完全对应，使得数据无法转换。

发明内容

本发明的目的就是提供一种PSASP数据模型转换为PSCAD数据模型的自动转换方法，它提出了种PSASP到PSCAD数据和模型的自动转换方法，实现PSASP机电暂态数据自动转换为PSCAD电磁暂态模型，建立起了两种不同仿真软件之间的数据模型转换的途径，提高了电磁暂态仿真建模效率。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，具体步骤如下：

1)读取PSASP软件数据库中后缀名为.dbf或者.MYD以及.dat的数据；

2)采用C#语言对步骤1)中读取的数据进行解析，获取电网的负荷参数、发电机数据、变压器参数、线路参数、母线参数、拓扑参数和数据组信息，对获取的数据按照数据组进行分组；根据网络的拓扑参数将元件信息按照变电站或者发电厂为模块进行模块化；

3)根据仿真需求，在交互式人机界面上选择数据组和检索方式，选择所需转换的模块名转换方式或母线名转换方式；在界面上根据选择模块的数量设置PSCAD页面大小和转换输出文件的位置；

4)检索出所选择的模块，采用基于arbor.js的数据图形可视化框架对所选择的模块进行可视化布局，在人机交互界面上根据仿真需求手动移动模块的位置，确定各模块的位置信息和拓扑连接关系；

5)确定模块内部母线、变压器、负荷、发电机、输电线路元件的位置信息与拓扑连接关系，停止坐标计算，获取当前的所有坐标；

6)对模块间的传输线和模块内部的母线、变压器、负荷、发电机、电容、电感元件的参数进行等值换算并写入到对应的电磁暂态模型中。

进一步，步骤1)中所述读取的数据包括有：变电站、发电厂，所述元件包括母线、发电机及其控制器、变压器、负荷、并联电抗器、串联电抗器、并联电容器、串联电容器、贝杰龙交流线、PI型线、直流线、开关、FACTS、直流输电模型和潮流数据。

进一步，PSASP与PSCAD中不能完全对应的模型，包括调速器、调压器和PSS元件，采用PSCAD元件库中的控制元件搭建相对应的模型或者采用FORTRAN编程自定义建立起对应的模型，形成自定义模型库，然后实施对应的模型和参数转换。

进一步，步骤4)中检索所选择的模块时，自动检索出与该模块的相连接的下一级模块。

进一步，步骤4)中通过拓扑分析，采用基于arbor.js可视化数据图形布局框架，其算法为力导向布局算法，具体步骤如下：

4-1)确定模块间的连接关系；

将每个数据组中的网络模型按照所属变电站和发电厂为模块进行网络模块化，即将母线、变压器、发电机和负荷元件按照其所属厂站关系归于同一模块中；

4-2)实现模块的布局

包括两层布局，外层模块的布局，模块内部元件的布局；外层布局采用力导向布局方法，确定模块的位置信息，模块之间连接的交流线采用PI型或贝杰龙模型交流线，在人机交互界面选择交流线的类型和移动模块的坐标；

4-3)实现模块内元件的布局

首先根据PSASP中母线的拓扑关系合并由连接线连接的同电压等级的母线，模块内部的母线采用左边最高电压等级母线、中间为次高电压等级母线，右边为低电压等级母线，当有4条及以上不同电压等级时，按照高、中、低、次低从左、下、右、右依次排列；固定母线起点位置时，搜索对应母线上的模型，依次来自动计算母线的长度；母线长度及位置固定后，搜索对应母线上的模型元件，实现其与母线的电气连接。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

1、填补了PSASP机电暂态数据向电磁暂态数据转换的空白，充分利用现有PSASP机电暂态数据，丰富了电力系统电磁暂态模型数据，提高转换准确性并降低转换工作量，提高了模型生产效率和准确性。

2、自定义建立了PSCAD电磁暂态通用模型，形成了自定义模型库，实现了PSASP模型的对应和转换，提高了电磁暂态仿真的准确度，丰富了电磁暂态模型。

3、采用了arbor.js的数据图形可视化框架进行自动布局，基于力导向模型的布局算法，使每个模块和元件实现精确的连接，并提供了人机交互布局界面，提高了布局的灵活性和准确度。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为本发明的程序流程图；

图2为力导向自动布局的程序流程图；

图3表示采用贝杰龙交流线的模块间布局；

图4表示采用PI型交流线的模块间布局；

图5表示采用贝杰龙交流线的模块间布局转换结果；

图6表示采用PI交流线的模块间布局转换结果；

图7表示采用贝杰龙交流线的模块内元件布局转换结果；

图8表示PI交流线的模块内元件布局转换结果。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明提供的一种PSASP到PSCAD数据和模型的自动转换方法的程序流程图，包含以下顺序步骤：

步骤一：读取PSASP软件的数据库中.dbf或者.MYD以及.dat格式的数据；

步骤二：采用C#语言对上述数据进行解析，获取电网的负荷参数、发电机数据、变压器参数、线路参数、母线参数、拓扑参数、数据组等信息，对上述数据按照数据组进行分组；同时根据网络的拓扑信息将元件信息按照变电站或者发电厂为模块进行模块化；

步骤三：根据仿真需求，在交互式人机界面上选择数据组和检索方式，选择所需转换的模块或者母线；同时在界面上根据选择模块的数量设置PSCAD页面大小和转换输出文件的位置；

步骤四：检索出所选择的模块，采用基于arbor.js的数据图形可视化框架对所选择的模块进行可视化布局，在人机交互界面上可以根据仿真需求手动移动模块的位置，确定各模块的位置信息和拓扑连接关系，

步骤五：确定模块内部母线、变压器、负荷、发电机、输电线路等元件的坐标与拓扑连接关系，停止坐标计算，获取当前的所有坐标；

步骤六：对模块间的传输线和模块内部的母线、变压器、负荷、发电机、电容、电感等元件的参数进行等值换算并写入到对应的电磁暂态模型中。

所述步骤1中读取的PSASP数据包括.dbf和.MYD、.dat格式的PSASP数据所述模块包括变电站、发电厂。

所述元件包括母线、发电机及其控制器、变压器、负荷、并联电抗器、串联电抗器、并联电容器、串联电容器、贝杰龙交流线、PI型线、直流线、开关、FACTS、直流输电模型、潮流数据等。

根据仿真需求，将所述PSASP机电暂态模型数据自动转换生成格式为.psc的PSCAD的模型。

对于PSASP与PSCAD中不能完全对应的模型，例如调速器、调压器、PSS等元件，采用PSCAD元件库中的控制元件搭建相对应的模型或者采用FORTRAN编程自定义建立起对应的模型，形成自定义模型库，然后实施对应的模型和参数转换。

步骤四中再检索所选择的模块时，自动检索出与该模块的相连接的下一级模块。

图2为力导向自动布局法的程序流程图，采用基于arbor.js可视化数据图形布局框架，其算法为力导向布局算法，具体包括：

(1)确定模块间的连接关系；

将每个数据组中的网络模型按照所属变电站和发电厂为模块进行网络模块化，即将母线、变压器、发电机、负荷等元件按照其所属厂站关系归于同一模块中。

(2)实现模块的布局

布局过程包括两层布局，外层模块间的布局，模块内部元件的布局。外层布局采用力导向布局方法，确定模块的坐标，模块之间连接的交流线采用PI型或贝杰龙模型交流线。可以在人机交互界面选择交流线的类型和移动模块的坐标。图3表示采用贝杰龙交流线的模块间布局，图4表示采用PI型交流线的模块间布局，图5表示采用贝杰龙交流线的模块间布局转换结果，图6表示采用PI交流线的模块间布局转换结果。

(3)实现模块内元件的布局

首先根据PSASP中母线的拓扑关系合并由连接线连接的同电压等级的母线，模块内部的母线采用左边最高电压等级母线、中间为次高电压等级母线，右边为地电压等级母线，当有4条及以上不同电压等级时，按照高、中、低、次低从左、下、右、右依次排列。固定母线起点位置时，搜索对应母线上的模型，依次来自动计算母线的长度。母线长度及位置固定后，搜索对应母线上的模型元件，实现其与母线的电气连接。图7表示采用贝杰龙交流线的模块内元件布局转换结果，图8表示PI交流线的模块内元件布局转换结果。

所述元件位置信息包括模块和元件中心点坐标、元件方向信息、元件端点数和元件端点坐标。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。