面向PSD-BPA快速生成风电场集电线路、箱变和发电机组模型的方法与流程

面向psd
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bpa快速生成风电场集电线路、箱变和发电机组模型的方法
技术领域
1.本发明属于电力系统技术领域，涉及一种面向psd
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bpa快速生成风电场集电线路、箱变和发电机组模型的方法。


背景技术：

2.psd
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bpa是中国电力科学研究院推出的一款电力系统仿真分析软件。电力系统技术人员针对风电场开展规划设计、科学研究以及等值建模等工作时，通常采用psd
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bpa作为仿真工具。目前，基于psd
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bpa建立风电场仿真模型的常规做法是：根据收集得到的集电线路、箱变、发电机组等信息，手动建立bpa中刻画各类设备模型的数据卡片。这种做法工作量大，效率比较低下，出错概率也较大，主要原因是：风电场中发电机组数量较多，有的甚至多达上百台，建模时需要针对每台机组建立相应的节点卡和动态模型卡；集电线路分支较多，建模时需要根据每段线路的长度以及物理参数计算线路模型参数的标幺值，并针对每段线路建立数据卡；与发电机组配套的箱变较多，建模时需要根据每个箱变的物理参数计算模型参数的标幺值，并针对每台箱变建立数据卡。
3.尽管风电场中集电线路、箱变以及发电机组的数量众多，但分析它们的特征可知：在一个风电场中，集电线路的型号一般只有有限的几种，而箱变、发电机组亦是如此，但目前没有将其整合建立仿真模型的现有技术。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种面向psd
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bpa快速生成风电场集电线路、箱变和发电机组模型的方法，从而帮助psd
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bpa用户提高建立风电场模型的效率，有效提升psd
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bpa的商业和工程实用价值。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种面向psd
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bpa快速生成风电场集电线路、箱变和发电机组模型的方法，包括以下步骤：
7.s1：建立风电场集电线路、箱变和发电机组的典型参数库；
8.s2：读取收集到的集电线路、箱变以及发电机组数据；
9.s3：自动生成描述节点名称的哈希表；
10.s4：自动生成集电线路、箱变、发电机组模型参数的中间表达形式；
11.s5：自动生成符合psd
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pa格式要求的稳态和暂态仿真数据。
12.进一步的，所述步骤s1中，风电场集电线路的典型参数库的参数包括线路型号、线路允许电流、单位长度的正序电阻、单位长度的正序电抗、单位长度的正序电纳、单位长度的零序电阻、单位长度的零序电抗、单位长度的零序电纳；
13.箱变的典型参数库的参数包括箱变型号、额定容量、额定电压、绕组接线方式、正序短路电压百分比、正序电抗电阻比、零序短路电压百分比、零序电抗电阻比、空载电流百
分百比、空载损耗、档位；
14.发电机组的典型参数库的参数包括机组类别、机组型号、额定功率、生产厂家。
15.进一步，所述步骤s2具体包括以下步骤：
16.s21：读取收集到的风电场集电线路数据，包括必要数据和非必要数据，其中，必要数据指的是必须收集得到的数据，包括线路型号、线路长度、线路首端节点名、线路末端节点名、线路额定电压、线路末端所连箱变名称；非必要数据指的是允许采用步骤s1所述典型参数库中的数据，包括线路允许电流、单位长度的正序电阻、单位长度的正序电抗、单位长度的正序电纳、单位长度的零序电阻、单位长度的零序电抗、单位长度的零序电纳；
17.s22：读取收集到的箱变数据，包括必要数据和非必要数据两种，必要数据包括箱变名称、箱变型号、箱变额定容量、箱变低压侧所连发电机组名、档位，非必要数据包括正序短路电压百分比、正序电抗电阻比、零序短路电压百分比、零序电抗电阻比、空载电流百分百比、空载损耗、档位；
18.s23：读取收集到的发电机组数据，包括机组名称、机组类别、机组型号、额定功率、生产厂家。
19.进一步，所述步骤s3的哈希表里，键为原始节点名，值由bpa格式节点名、节点电压、节点有功出力信息构成，构建步骤如下：
20.s31：遍历所述步骤s2读取得到的集电线路数据，将线路首端节点名、线路末端节点名当作原始节点名，并作为哈希表的键；该键对应的值中，节点电压为线路的额定电压，节点有功默认为0，若作为键的节点名对应的gbk编码长度不超过8个字节，则将该节点名直接作为bpa格式节点名，否则，由程序生成一个gbk编码长度少于或等于8个字节的新节点名，并将其作为bpa格式文件名；
21.s32：遍历所述步骤s2读取得到的箱变数据，把箱变低压侧所连发电机组名当作机端原始节点名，并作为哈希表的键；该键对应的值中，节点电压为箱变低压侧的额定电压，节点有功默认为0，若机端原始节点名对应的gbk编码长度不超过8个字节，则将该节点名直接作为bpa格式节点名，否则，由程序生成一个gbk编码长度少于或等于8个字节的新节点名，并将其作为bpa格式文件名；
22.s33：遍历所述步骤s2读取得到的发电机组数据，将发电机组名称与哈希表中的键进行匹配，若匹配，则把对应值中的节点有功更新为发电机组的额定功率。
23.进一步，步骤s4中所述集电线路的中间表达形式包括bpa线路数据卡片中所需的信息以及生成bpa线路数据卡片所需的中间信息，包括线路单位长度的正序电阻、单位长度的正序电抗、单位长度的正序电纳、单位长度的零序电阻、单位长度的零序电抗、单位长度的零序电纳；
24.所述箱变的中间表达形式包括bpa变压器数据卡片中所需的信息以及生成bpa变压器数据卡片所需的中间信息，包括箱变正序短路电压百分比、正序电抗电阻比、零序短路电压百分比、零序电抗电阻比、空载电流百分百比、空载损耗、档位；
25.所述发电机组的中间表达形式包括bpa风电机组数据卡片中所需的信息以及生成bpa风电机组数据卡片所需的中间信息，包括机组类别、机组型号、额定功率、生产厂家。
26.进一步，步骤s4中所述的中间表达式的生成步骤如下：
27.s41：遍历所述步骤s2中得到的集电线路数据，对于其中非必要数据已填写的情
况，将其作为生成bpa线路数据卡片所需的中间信息；对于非必要数据未填写的情况，在所属步骤s1得到的线路典型参数库中查找相应的记录，并将查找到的记录作为生成bpa线路数据卡片所需的中间信息；
28.s42：根据所述步骤s2中得到的集电线路数据、所述步骤s3中得到的描述节点信息的哈希表，以及所述步骤s41中生成bpa线路数据卡片所需的中间信息，查找得到线路首端、末端节点对应的bpa格式节点名并计算得到线路正序阻抗、正序电纳、零序阻抗、零序电纳的标幺值，这些信息均属于生成bpa线路数据卡片中所需的信息；
29.s43：遍历所述步骤s2中得到的箱变数据，对于其中非必要数据已填写的情况，将其作为生成bpa变压器数据卡片所需的中间信息；对于非必要数据未填写的情况，在所属步骤s1得到的变压器典型参数库中查找相应的记录，并将查找到的记录作为生成bpa变压器数据卡片所需的中间信息；
30.s44：根据所述步骤s2中得到的箱变数据、所述步骤s3得到的描述节点信息的哈希表，以及所述步骤s43中生成bpa变压器数据卡片所需的中间信息，查找得到箱变高压侧、低压侧节点对应的bpa格式节点名并计算得到漏抗标幺值、表示铜损的等效电阻标幺值、表示铁损的等效电导标幺值、激磁电纳标幺值、高压侧档位对应电压、低压侧档位对应电压等，这些均属于生成bpa变压器数据卡片中所需的信息；
31.s45：遍历所述步骤s2中得到的发电机组数据，将机组类别、生产厂家、额定功率作为生成bpa风电机组数据卡片所需的中间信息，并根据这些信息在步骤s1得到的发电机组典型参数库中查找相应的记录，再根据查找到的记录生成bpa风电机组数据卡片中所需的信息。
32.进一步，所述步骤s5中，自动生成符合psd
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pa格式要求的稳态和暂态仿真数据的子步骤为：
33.s51：生成空的bpa潮流数据文件和稳定数据文件；
34.s52：根据所述步骤s3中描述节点信息的哈希表，生成bpa潮流数据中刻画节点信息的b卡，并将对应的文本形式以及注释信息写入bpa潮流数据文件；
35.s53：根据所述步骤s4中集电线路的中间表达形式，生成bpa潮流数据中刻画线路信息的l卡以及bpa稳定数据中刻画线路信息的lo卡，并将上述两卡对应的文本形式以及注释信息分别写入bpa潮流数据文件和稳定数据文件；
36.s54：根据所述步骤s4中箱变的中间表达形式，生成bpa潮流数据中刻画箱变信息的t卡，对于有零序通路的箱变，生成bpa稳定数据中刻画箱变零序信息的xo卡，再将上述两卡对应的文本形式以及注释信息分别写入bpa潮流数据文件和稳定数据文件；
37.s55：根据所述步骤s4中发电机组的中间表达形式，生成bpa稳定数据中刻画发电机组信息的数据卡，并将对应的文本形式以及注释信息写入bpa稳定数据文件。
38.本发明的有益效果在于：本发明提供的面向psd
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bpa快速生成风电场集电线路、箱变和发电机组模型的方法，通过程序自动生成风电场集电线路、箱变以及发电机组的仿真数据，大量减少了重复性的手工编码量。具有可操作性强、考虑因素全面、方案合理等优点，具有较高的工程实用价值。
39.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来实现和获得。
附图说明
40.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
41.图1为本发明所述面向psd
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bpa快速生成风电场集电线路、箱变和发电机组模型的方法流程示意图。
具体实施方式
42.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
43.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
44.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
45.请参阅图1，面向psd
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bpa快速生成风电场集电线路、箱变和发电机组模型的方法，包括如下步骤：
46.(1)建立风电场集电线路、箱变和发电机组的典型参数库。
47.风电场集电线路的典型参数库存储常见线路的缺省参数，参数包括线路型号、线路允许电流、单位长度的正序电阻、单位长度的正序电抗、单位长度的正序电纳、单位长度的零序电阻、单位长度的零序电抗、单位长度的零序电纳等；箱变的典型参数库存储常见箱变的缺省参数，参数包括箱变型号、额定容量、额定电压、绕组接线方式、正序短路电压百分比、正序电抗电阻比、零序短路电压百分比、零序电抗电阻比、空载电流百分百比、空载损耗、档位等；发电机组的典型参数库存储常见风电机组的参数，参数包括机组类别、机组型号、额定功率、生产厂家等。
48.典型参数库可以采用excel表格、数据库表或者其它易于程序读取的文件格式。所述典型参数库文件格式包括但不限于excel表格数据格式和数据库表格式。
49.以采用excel表格存储集电线路的典型参数为例，表1展示了相应的表格样式。
50.表1“集电线路”典型参数库样式
[0051][0052]
(2)读取收集到的集电线路、箱变以及发电机组数据。
[0053]
读取收集到的风电场集电线路数据，和集电线路相关的数据分为必要数据和非必要数据两种，其中，必要数据指的是必须收集得到的数据，包括线路型号、线路长度、线路首端节点名、线路末端节点名、线路额定电压、线路末端所连箱变名称等；非必要数据指的是允许采用步骤(1)所述典型参数的数据，包括线路允许电流、单位长度的正序电阻、单位长度的正序电抗、单位长度的正序电纳、单位长度的零序电阻、单位长度的零序电抗、单位长度的零序电纳等。
[0054]
读取收集到的集电线路、箱变以及发电机组数据的子步骤为：
[0055]
(2.1)读取收集到的风电场集电线路数据，和集电线路相关的数据分为必要数据和非必要数据两种，其中，必要数据指的是必须收集得到的数据，包括线路型号、线路长度、线路首端节点名、线路末端节点名、线路额定电压、线路末端所连箱变名称等；非必要数据指的是允许采用步骤(1)所述典型参数的数据，包括线路允许电流、单位长度的正序电阻、单位长度的正序电抗、单位长度的正序电纳、单位长度的零序电阻、单位长度的零序电抗、单位长度的零序电纳等；
[0056]
(2.2)读取收集到的箱变数据，和箱变相关的数据分为必要数据和非必要数据两种，必要数据包括箱变名称、箱变型号、箱变额定容量、箱变低压侧所连发电机组名、档位等，非必要数据包括正序短路电压百分比、正序电抗电阻比、零序短路电压百分比、零序电抗电阻比、空载电流百分百比、空载损耗、档位等；
[0057]
(2.3)读取收集到的发电机组数据，包括机组名称、机组类别、机组型号、额定功率、生产厂家等。
[0058]
(3)自动生成描述节点名称的哈希表。
[0059]
自动生成的描述节点信息的哈希表里，键为原始节点名，值由bpa格式节点名、节点电压、节点有功出力等信息构成。
[0060]
以python语言来实现上述哈希表为例，则哈希表可用python中的字典(dict)对象予以表示，键即为表示原始节点名的字符串，值可用python的元组(tuple)表示。
[0061]
自动生成描述节点信息的哈希表的子步骤为：
[0062]
(3.1)遍历所述步骤(2)读取得到的集电线路数据，将线路首端节点名、线路末端节点名当作原始节点名，并作为哈希表的键；该键对应的值中，节点电压为线路的额定电压，节点有功默认为0，若作为键的节点名对应的gbk编码长度不超过8个字节，则将该节点名直接作为bpa格式节点名，否则，由程序生成一个gbk编码长度少于或等于8个字节的新节点名，并将其作为bpa格式文件名；
[0063]
(3.2)遍历所述步骤(2)读取得到的箱变数据，把箱变低压侧所连发电机组名当作机端原始节点名，并作为哈希表的键；该键对应的值中，节点电压为箱变低压侧的额定电
压，节点有功默认为0，若机端原始节点名对应的gbk编码长度不超过8个字节，则将该节点名直接作为bpa格式节点名，否则，由程序生成一个gbk编码长度少于或等于8个字节的新节点名，并将其作为bpa格式文件名。
[0064]
(3.3)遍历所述步骤(2)读取得到的发电机组数据，将发电机组名称与哈希表中的键进行匹配，若匹配，则把对应值中的节点有功更新为发电机组的额定功率。
[0065]
(4)自动生成集电线路、箱变、发电机组模型参数的中间表达形式。
[0066]
集电线路的中间表达形式包括bpa线路数据卡片中所需的信息以及生成bpa线路数据卡片所需的中间信息，中间信息指的是线路单位长度的正序电阻、单位长度的正序电抗、单位长度的正序电纳、单位长度的零序电阻、单位长度的零序电抗、单位长度的零序电纳等；箱变的中间表达形式包括bpa变压器数据卡片中所需的信息以及生成bpa变压器数据卡片所需的中间信息，中间信息指的是箱变正序短路电压百分比、正序电抗电阻比、零序短路电压百分比、零序电抗电阻比、空载电流百分百比、空载损耗、档位等；发电机组的中间表达形式包括bpa风电机组数据卡片中所需的信息以及生成bpa风电机组数据卡片所需的中间信息，中间信息指的是机组类别、机组型号、额定功率、生产厂家等。
[0067]
集电线路、箱变、发电机组模型参数的中间表达形式可以采用excel表格、数据库表或者其它易于程序读取的文件格式。所述描述中间表达形式的文件格式包括但不限于excel表格数据格式和数据库表格式。
[0068]
生成集电线路、箱变、发电机组中间表达形式的子步骤为：
[0069]
(4.1)遍历所述步骤(2)中得到的集电线路数据，对于其中非必要数据已填写的情况，则将其作为生成bpa线路数据卡片所需的中间信息；对于非必要数据未填写的情况，则在所属步骤(1)得到的线路典型参数库中查找相应的记录，并将查找到的记录作为生成bpa线路数据卡片所需的中间信息；
[0070]
(4.2)根据所述步骤(2)中得到的集电线路数据、所述步骤(3)中得到的描述节点信息的哈希表，以及所述子步骤(4.1)中生成bpa线路数据卡片所需的中间信息，查找得到线路首端、末端节点对应的bpa格式节点名并计算得到线路正序阻抗、正序电纳、零序阻抗、零序电纳的标幺值，这些均属于生成bpa线路数据卡片中所需的信息；
[0071]
(4.3)遍历所述步骤(2)中得到的箱变数据，对于其中非必要数据已填写的情况，则将其作为生成bpa变压器数据卡片所需的中间信息；对于非必要数据未填写的情况，则在所属步骤(1)得到的变压器典型参数库中查找相应的记录，并将查找到的记录作为生成bpa变压器数据卡片所需的中间信息；
[0072]
(4.4)根据所述步骤(2)中得到的箱变数据、所述步骤(3)得到的描述节点信息的哈希表，以及所述子步骤(4.3)中生成bpa变压器数据卡片所需的中间信息，查找得到箱变高压侧、低压侧节点对应的bpa格式节点名并计算得到漏抗标幺值、表示铜损的等效电阻标幺值、表示铁损的等效电导标幺值、激磁电纳标幺值、高压侧档位对应电压、低压侧档位对应电压等，这些均属于生成bpa变压器数据卡片中所需的信息；
[0073]
(4.5)遍历所述步骤(2)中得到的发电机组数据，将机组类别、生产厂家、额定功率等信息作为生成bpa风电机组数据卡片所需的中间信息，并根据这些信息在步骤(1)得到的发电机组典型参数库中查找相应的记录，再根据查找到的记录生成bpa风电机组数据卡片中所需的信息。
[0074]
(5)自动生成符合psd
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pa格式要求的稳态和暂态仿真数据。
[0075]
自动生成符合psd
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pa格式要求的稳态和暂态仿真数据的子步骤为：
[0076]
(5.1)生成空的bpa潮流数据文件和稳定数据文件；
[0077]
(5.2)根据所述步骤(3)中描述节点信息的哈希表，生成bpa潮流数据中刻画节点信息的b卡，并将对应的文本形式以及注释信息写入bpa潮流数据文件；
[0078]
(5.3)根据所述步骤(4)中集电线路的中间表达形式，生成bpa潮流数据中刻画线路信息的l卡以及bpa稳定数据中刻画线路信息的lo卡，并将上述两卡对应的文本形式以及注释信息分别写入bpa潮流数据文件和稳定数据文件；
[0079]
(5.4)根据所述步骤(5)中箱变的中间表达形式，生成bpa潮流数据中刻画箱变信息的t卡，对于有零序通路的箱变，还将生成bpa稳定数据中刻画箱变零序信息的xo卡，再将上述两卡对应的文本形式以及注释信息分别写入bpa潮流数据文件和稳定数据文件；
[0080]
(5.5)根据所述步骤(5)中发电机组的中间表达形式，生成bpa稳定数据中刻画发电机组信息的数据卡，并将对应的文本形式以及注释信息写入bpa稳定数据文件。
[0081]
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。