一种PSD-BPA至PSS/E的数据文件批量转换方法

摘要

本发明公开了一种PSD‑BPA至PSS/E的数据文件批量转换方法，从PSD‑BPA及PSS/E数据特性分析入手，分析两种仿真软件的潮流数据及暂态稳定数据的异同，开发相应的潮流数据转换功能、暂态稳定数据转换功能及子功能，实现PSD‑BPA数据和PSS/E数据的批量导入及修改、PSD‑BPA数据和PSS/E数据转换功能。本发明提供的方法可以实现对BPA数据文件到PSS/E数据文件的快速批量转换，将系统分析人员从繁重的重复性、机械性工作中解放出来，进一步提高提高工作效率和工作质量，更好地服务和支撑江苏电网调度运行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种PSD-BPA至PSS/E的数据文件批量转换方法，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

目前江苏电网系统专业运行分析中，主要采用国调PSDB数据平台开展仿真数据建模和运行方式维护工作、采用PSD-BPA及PSS/E仿真软件开展仿真计算分析工作。江苏电科院负责自身及省调所需要的所有仿真数据建模和日常维护工作，由于江苏电网庞大的体量和每年电网输变电新/扩/改建、退役工程很多，电网日常运维和电网仿真数据建模工作量非常巨大，几乎占了所有工作任务的 40％；此外更重要的是，根据国调要求，从2018年开始，国网系统统一采用国调开发的PSDB数据平台进行建模和数据维护，江苏由原来的华东统一数据平台迁移至PSDB平台开展相关工作，原来适用于华东数据平台的建模和日常维护手段已不适用于国调平台，今年在PSDB平台建模投入的人力和时间是往年的近一倍，且数据准确性也存在隐患。目前江苏电科院采用PSD-BPA进行潮流稳定计算，采用PSS/E进行短路、N-2和静态电压稳定分析，以前采用华东统一数据平台时可以同步生成对应的PSD-BPA和PSS/E数据，而国调PSDB平台无此功能，无法满足江苏对PSS/E计算数据的需求。尤其是仿真过程中不可避免会对PSD-BPA数据进行大量的方式修改和调整，却缺乏与之对应的PSS/E数据开展相关计算，若通过人工对PSS/E进行同步调整需要花费数倍的工作量。 PSD-BPA和PSS/E数据之间的不匹配、不对应矛盾严重影响了电网仿真分析计算的开展和计算精度。

因此，在仿真计算工作任务重、人员紧张的情况下，为将系统分析人员从繁重的重复性、机械性工作中解放出来，从自身内部挖掘潜力，进一步提高提高工作效率和工作质量，更好的服务和支撑江苏电网调度运行，亟需提供一种 PSD-BPA至PSS/E的数据文件批量转换方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种PSD-BPA至PSS/E的数据文件批量转换方法，解决PSD-BPA和PSS/E数据之间的不匹配，影响电网仿真分析计算的开展和计算精度的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种PSD-BPA至PSS/E的数据文件批量转换方法，所述方法包括：

分别导入PSD-BPA数据文件和PSS/E数据文件；

根据PSD-BPA数据文件中的PSD-BPA潮流数据与PSS/E数据文件中的 PSS/E潮流数据的对应关系进行潮流数据批量转换；所述潮流数据批量转换包括：交流数据节点转换、变压器数据转换、发电机和负荷数据转换和两端直流线路数据转换；

根据PSD-BPA数据文件中的PSD-BPA暂态稳定数据与PSS/E数据文件中的PSS/E暂态稳定数据的对应关系进行稳定数据批量转换；所述暂态稳定数据批量转换包括：发电机模型转换、励磁系统模型转换、原动机与调速器模型转换和负荷模型转换。

进一步地，所述交流数据节点转换的方法包括：

根据交流数据节点的类型进行PSD-BPA交流数据节点向PSS/E交流数据节点的转换；其中：PSD-BPA交流数据节点中B类、BQ类、BS类依序对应PSS/E 交流数据节点的非发电机节点、发电机节点、平衡节点，转换时直接填写相对应的参数。

进一步地，所述变压器数据转换的方法包括：

根据变压器模型类型进行PSD-BPA变压器数据向PSS/E变压器数据的转换，填写对应的模型参数；其中，所述变压器模型类型包括双绕组变压器模型和三绕组变压器模型；

对于三绕组变压器模型，先将PSD-BPA变压器数据中三个双绕组变压器模型的组合转换为对应的三绕组变压器模型，再根据PSS/E数据文件提供的三绕组变压器模型填写对应的模型参数。

进一步地，所述发电机和负荷数据转换的方法包括：

按照PSD-BPA的交流数据节点类型填写PSS/E发电机数据项中的最小无功出力、最大无功出力和实际无功出力；其中最小无功出力手动设定为-9999；

从PSD-BPA数据文件中的暂态稳定文件中获取发电机复阻抗数据并填写在 PSS/E数据文件中相应的位置；

通过对比PSD-BPA的dat文件与PSS/E的raw文件中的负荷数据，如母线名称、负荷的有功和无功、负荷类型等参数，找出两个软件间负荷数据之间存在的映射关系，通过编写程序实现负荷数据的转换。

进一步地，所述两端直流线路数据转换的方法包括：

通过对比PSD-BPA的dat文件与PSS/E的raw文件中的直流线路数据，如线路首端和末端的名称、线路回路标识符、线路的电阻和电抗等参数，找出两个软件间直流线路数据之间存在的映射关系，通过编写程序实现直流线路数据的转换。

进一步地，所述发电机模型转换的方法包括：

通过对比PSD-BPA的swi文件与PSS/E的dyr件中的发电机模型数据，如发电机的正序电阻和电抗、负序电阻和电抗、零序电阻和电抗等参数，找出两个软件间直流线路数据之间存在的映射关系，通过编写程序实现发电机模型的转换。

进一步地，所述励磁系统模型转换的方法包括：

若PSS/E数据文件中存在与PSD-BPA数据文件中相对应的励磁系统模型，则直接进行相应数据转换；

否则，根据PSS/E中的自定义模型功能对应PSD-BPA中标准化励磁系统模型编写相应的PSS/E励磁系统模型。

进一步地，所述原动机与调速器模型转换的方法包括：按照下述对照表进行模型转换：

。

进一步地，所述负荷模型转换的方法包括：

将PSD-BPA数据文件中的静态负荷模型LB直接对应转换为PSS/E数据文件中的静态负荷模型IEELBL；

令PSD-BPA数据文件中静态负荷模型LA的P

其中，P

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

提供一种PSD-BPA至PSS/E的数据文件批量转换方法，能够使PSD-BPA 和PSS/E数据相匹配，避免电网仿真分析计算的开展和计算精度，有助于提高仿真计算工作的工作效率和质量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的PSD-BPA和PSS/E数据互转程序结构示意图；

图2是本发明实施例提供的PSD-BPA仿真系统潮流计算平衡机信息截图；

图3是本发明实施例提供的PSS/E仿真系统潮流计算平衡机信息截图；

图4是本发明实施例提供的FM、FS励磁系统单机仿真结果对比图；

图5是本发明实施例提供的PSD-BPA潮流数据与PSS/E潮流数据对应关系；

图6是本发明实施例提供的PSD-BPA与PSS/E暂态稳定数据对应关系。

具体实施方式

本发明提供的PSD-BPA至PSS/E的数据文件批量转换方法，从PSD-BPA 及PSS/E数据特性分析入手，分析两种仿真软件的潮流数据及暂态稳定数据的异同，开发相应的潮流数据转换功能、暂态稳定数据转换功能及子功能(主要涉及数据结构定义、功能子程序等)，实现PSD-BPA数据和PSS/E数据的批量导入及修改、PSD-BPA数据和PSS/E数据转换功能。本发明提供的方法可以实现对BPA数据文件到PSS/E数据文件的快速批量转换，将系统分析人员从繁重的重复性、机械性工作中解放出来，进一步提高提高工作效率和工作质量，更好地服务和支撑江苏电网调度运行。

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，是本发明实施例提供的PSD-BPA和PSS/E数据互转程序结构示意图；

数据结构主要采用文件整体转换，针对BPA文件的类型及内部建模的差异，进行对应转换。本发明具体实施时，按照以下步骤进行：

步骤一：潮流数据转换

如图5所示，图5是本发明实施例提供的PSD-BPA潮流数据与PSS/E潮流数据对应关系；所述潮流数据批量转换包括：交流数据节点转换、变压器数据转换、发电机和负荷数据转换和两端直流线路数据转换。

(1)交流数据节点转换

在PSD-BPA潮流计算程序中，定义了13种类型的交流节点，节点数据分别存储在B卡、BE卡、BS卡、BQ卡、BT卡、BC卡、BG卡、BX卡和BT 卡中，具体如表1所示：

表1 PSD-BPA节点类型

PSS/E的这四种节点类型是这样定义的：1为非发电机节点、2为发电机节点、3为平衡节点、4为孤立节点。实际进行转换时，BPA并未遇到全部13种节点类型，主要为B,BQ,BS三类，对应为非发电机节点，发电机节点与平衡节点，转换时直接填写对应参数即可。

(2)变压器数据转换

BPA的潮流计算模型中只定义了双绕组变压器，而对于三绕组变压器则需要经过一定的变换之后将其转换程三个双绕组变压器模型的组合。相比BPA而言，PSS/E中不仅提供了双绕组变压器模型并且也提供了三绕组变压器模型。在转换潮流数据时，对于三绕组变压器模型仍需要转化为双绕组模型。BPA与 PSS/E相互转化时填写对应模型参数即可。

(3)发电机和负荷数据转换

BPA用B卡填写的某交流节点，若为PQ节点(B、BC、BF、BJ、BT、BX、 BV卡)则该卡48至52列的值表示安排的发电机无功出力值，若为其他节点则表示发电机无功出力的最大值。在进行数据转换时，应按照BPA的节点类型来填写PSS/E发电机数据项中的最小无功出力QB、最大无功出力QT和实际无功出力QG，另外，最小有功出力PB需要手动设定为-9999。PSS/E的发电机数据选项中需要填写复阻抗(ZR、ZX)。复阻抗(ZR、ZX)的值只有在故障分析和暂态稳定计算中才会用到，而在潮流计算中不需要。在暂态稳定计算中，若发电机被定为暂态模型时，ZR、ZX的值必须和暂态阻抗的值相等。发电机复阻抗数据可以从BPA的暂态稳定文件(*.SWI)中得到。

BPA的负荷数据在交流节点卡中填写，而PSS/E的负荷则有专门的负荷数据记录，这和PSS/E的发电机数据类似。BPA中把负荷以恒功率负荷、恒阻抗负荷和恒电流负荷表示，具体的数值保存在交流节点数据卡和延续节点数据卡中。PSS/E负荷数据记录中有区域(AREA)参数、分区(ZONE)参数和所有者(OWNER)参数，用户可以根据区域、分区以及所有者来分类输出潮流统计结果。

通过对比PSD-BPA的dat文件与PSS/E的raw文件中的负荷数据，如母线名称、负荷的有功和无功、负荷类型等参数，找出两个文件中对应负荷数据之间存在的映射关系，通过编写程序实现负荷数据的转换。

(4)两端直流线路数据转换

BPA中一条两端直流线路据由交流节点数据B卡、两端支流节点数据卡BD 卡、两端直流线路数据卡LD卡、换流变压器T卡及其控制数据卡R卡组成的。与BPA不同，PSS/E的两端直流线路数据分为三组连续的数据，分别为：控制器参数部分、整流器参数部分和逆变器参数部分，不需另外设置整流器和逆变器的直流节点。另外，PSS/E中换流变压器的换相电抗Xc(R，I)用BPA中换流变压器的漏抗X代替，但是该换相电抗需填写归算到换流变压器阀侧的有名值。

通过对比PSD-BPA的dat文件与PSS/E的raw文件中的直流线路数据，如线路首端和末端的名称、线路回路标识符、线路的电阻和电抗等参数，找出两个文件中相应间直流线路数据之间存在的映射关系，通过编写程序实现直流线路数据的转换。

表2 2020DG潮流结果对比

选取不同电压等级母线10组进行对比，PSD-BPA仿真系统潮流计算平衡机信息如图2所示，经过潮流数据转换过后的raw文件计算结果如图3所示，其平衡机信息与BPA计算结果平衡机信息基本接近，电压幅值误差小于10^-3(标幺值)，相角误差小于0.5°。

步骤二：暂态稳定数据转换

如图6所示，是本发明实施例提供的PSD-BPA与PSS/E暂态稳定数据对应关系，所述暂态稳定数据批量转换包括：发电机模型转换、励磁系统模型转换、原动机与调速器模型转换和负荷模型转换。

(1)发电机模型的转换

在PSD-BPA中可供选择的发电机模型有：1.考虑阻尼绕组的双轴模型(次暂态模型)；2.不考虑阻尼绕组的双轴模型(暂态模型)；3.经典模型E’＝C；4. 将影响较小发电机用等值负荷表示(LN卡)。PSS/E中发电机的模型种类较为丰富，有GENCLS(经典模型)、GENTRA(凸极机暂态模型)、GENSAL(凸极机次暂态模型)、GENROU(隐极机次暂态模型)、GENSAE(指数饱和曲线的凸极机次暂态模型)、GENROE(指数饱和曲线的隐极机次暂态模型)、GENDCO (考虑定子暂态的隐极机次暂态模型)。转换时，首先在raw文件中读取对应母线的发电机容量，接着在raw文件中寻找相同或者相近容量的发电机，最后在 dyr文件中读取相同或者相近容量的发电机参数，以此参数代替。

(2)励磁系统模型的转换

PSD-BPA中励磁系统模型EA卡、EB卡、EC卡、ED卡、EG卡、EK卡、 FJ卡和PSS/E中励磁系统模型近似相似；EE卡、EF卡、F(M-V)卡在PSS/E 数据文件中无对应励磁系统模型。上述PSD-BPA中的励磁系统模型有对应相似模型的直接转化即可，无对应相似模型的通过PSS/E中的自定义模型功能，对照PSD-BPA中的标准化励磁系统模型，编写对应的PSS/E励磁系统模型。完全吻合的励磁系统模型如表3所示。

表3完全吻合的励磁系统模型

(3)原动机与调速器模型的对比与转换

PSD-BPA中原动机和调速器模型既可以分别设置也可以按固定组合使用，而PSS/E中的原动机和调速器则是一个组合模型，表4为PSD-BPA与PSS/E原动机和调速器模型对照表。

表4 BPA与PSS/E原动机和调速器模型对照表

(4)负荷模型的对比与转换

PSD-BPA中负荷模型分为：代数模型(LA和LB)、新静态负荷模型(LA、 LB及其延续卡L+)，感应电机模型(MI)，新感应电机模型(MI、MJ、MK) 和考虑配电网支路的综合负荷模型(LE)。PSS/E的负荷模型不仅提供了常用的静态符合和动态负荷模型，而且提供了低压减负荷和低频减负荷模型。

式(1)～(4)为BPA中常用静态负荷模型的代数关系式。

静态负荷模型LA：

P＝P

Q＝Q

静态负荷模型LB：

P＝P

Q＝Q

对于LA模型由：P

对于LB模型由：P

式(5)和式(6)为PSS/E中静态负荷模型IEELBL的代数关系是：

P＝P

Q＝Q

其中：P为负荷模型有功；P

由上面所述的代数关系式可以看出，PSD-BPA的LA模型与PSS/E的 IEELBL模型存在一些差异，而LB模型与IEELBL模型则完全相同。一般较少使用LA模型与频率相关的部分，所以通过令LA模型的P

基于以上原理分析，对自定义模型进行仿真测试。如图4所示，由自定义模型与BPA模型基本接近，可以认为误差是两款软件本身的差异造成的。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。