[发明专利]一种PSS/E至SimPowerSys的电力网络系统数据转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统仿真计算领域，特别涉及一种PSS/E至SimPowerSys的电力网络系统数据转换方法。

背景技术

随着直流输电技术的发展以及多条直流线路的投入，我国已投入多条高压直流输电线路，尤其是华东电网和南方电网已经形成多馈入大规模交直流互联系统。对这种含有电力电子装置的电力系统进行计算及研究，常规的机电暂态程序存在一定的局限性。为真实反映交直流系统在各种故障情况下的详细响应特征，有必要采用能够精确仿真的电磁暂态程序。

PSS/E是国内普遍使用的交直流电力系统机电暂态仿真程序之一，能够对大扰动下交直流系统相互作用的特性进行研究分析，电力系统规划数据以PSS/E数据文件的格式存在在该仿真程序中。但是，使用机电暂态仿真程序（包括PSS/E）存在如下两点限制：（1）机电暂态分析程序对交流网络的模拟仅仅采用了基波频率下的正序相量描述，无法描述交直流系统之间非基波频率下的相互作用特性。（2）机电暂态分析程序所采用的直流输电换流器模型大多为稳态模型，而换流器的稳态模型是在多种理想假设条件下成立的。因此，PSS/E等交直流电力系统机电暂态分析程序在严格的数学意义上只适用于基波对称交流系统，而不能用于偏离这种理想条件的其它运行状态的分析，比如不对称故障分析。

MATLAB/Simulink环境下的SimPowerSys拥有电力系统潮流计算、机电暂态仿真、电磁暂态仿真以及特征矩阵计算等网络分析功能，尤其是电磁暂态仿真，它的根本性特点是电力网络采用a、b、c三相模型或更一般的全相模型，系统中的物理量为瞬时值而不是相量值。因此基于电磁暂态模式的电网仿真，可以对直流输电换流器和FACTS装置等电力电子设备的开关过程进行精确仿真，它克服了机电暂态仿真程序在交直流互联电力系统下仿真不够精确的缺点。目前，实际电网的元件及运行参数均以PSS/E等机电暂态程序的数据格式输出，没有SimPowerSys仿真文件格式下的数据。为实现SimPowerSys环境下实际交直流系统的电磁暂态仿真，有必要针对已有的PSS/E数据文件，根据SimPowerSys电磁暂态元件的参数设置要求，进行相应的转换计算并输入至SimPowerSys仿真模块内，形成SimPowerSys下的电力系统仿真模型。采用人工手动编制的方法，虽然能够达到上述转换的要求和目的，但是在网络规模大，元件数量多的情况下，与本发明提出直接数据转换相比，存在工作量大，工作效率低下，出错率高等缺陷。

发明内容

本发明提供了一种PSS/E至SimPowerSys的电力网络系统数据转换方法，能够将已有的PSS/E电力网络系统数据直接转换为与SimPowerSys仿真文件内的电力网络系统数据，克服了现有技术人工手动转换或编制数据造成的工作效率低及出错率高的问题。

一种PSS/E至SimPowerSys的电力网络系统数据转换方法，其特征在于，包括步骤：

（1）从PSS/E数据文件中提取各电力元器件之间的连接信息、静态电力元件的参数以及动态电力元件参数，相应地形成电力网络连接信息、静态电力元件参数信息以及动态电力元件参数信息；

获取外部设备提供的各母线单元的地理分布信息，形成电力网络布局信息；

所述的静态电力元件参数信息为用于电力网络系统稳态分析的静态物理模型信息，包括线路、负荷、变压器以及并联无功补偿器；所述的动态电力元件参数信息为用于电力网络系统动态分析的参数信息，包括发电机模型及其附属控制设备；所述的母线单元包括母线及与其相连的静态电力元件及/或动态电力元件，即所述的母线单元包括一条母线及与其相连的线路、变压器、发电机、负荷和并联无功补偿器；所述的母线即变电站或发电厂、厂站。

（2）对母线单元进行布局：

根据所述的静态电力元件参数信息内母线的区域信息对电力网络系统进行区域划分，对每个区域内不同电压等级的母线进行分类，形成每个区域内的子模块，获取得到各子模块之间的连接信息、子模块于电力网络系统的位置信息以及各子模块内部的母线单元信息；

将所述的电力网络布局信息（上述母线单元的坐标信息）转换为SimPowerSys坐标系下的坐标信息，形成各子模块内母线单元于各子模块的坐标信息；根据子模块的位置信息及各子模块内母线单元的坐标信息对母线单元进行布局，同时，利用静态电力元件参数信息和动态电力元件参数信息对每个母线单元内的电力元件（即与母线相连的各静态电力元件及动态电力元件）进行建模；