本發(fā)明屬于變電站自動建模仿真領(lǐng)域，尤其涉及一種基于IEC61850SCD文件的變電站自動建模仿真方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：IEC61850標準是基于通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一國際標準。它解決了變電站自動化系統(tǒng)產(chǎn)品的互操作性和協(xié)議轉(zhuǎn)換問題，使得智能變電站的工程實施變得規(guī)范、統(tǒng)一和透明。不論是哪個系統(tǒng)集成商建造的智能變電站工程，都可以通過系統(tǒng)配置文件了解整個變電站的結(jié)構(gòu)和布局。IEC61850-6定義了變電站配置描述語言(SubstationConfigurationLanguage，SCL)，SCL語言描述了變電站的一次設(shè)備、變電站通訊、二次智能保護測控設(shè)備和數(shù)據(jù)模型模板，利用SCL語言對變電站進行配置描述是實現(xiàn)設(shè)備間互操作性的重要前提。全站系統(tǒng)配置文件(substationconfigurationdescription，SCD)使用SCL語言描述，根據(jù)SCL語言的規(guī)則解析SCD文件可以得到變電站的拓撲信息。ATP/EMTP廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)過程的仿真，是暫態(tài)仿真領(lǐng)域通用的分析工具。ATP/EMTP的使用方法是首先通過ATPDraw的可視化界面搭建仿真模型，再由ATPDraw自動生成.atp仿真文件，最后調(diào)用EMTP仿真內(nèi)核進行仿真計算。但對于大規(guī)模高電壓等級的變電站而言，手動搭建仿真模型是復雜困難的，需要操作人員具有較高的建模水平，并需要耗費大量的工作時間。因此目前急需提出一種根據(jù)變電站信息自動創(chuàng)建.atp仿真文件的自動建模仿真方法及系統(tǒng)。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供一種基于IEC61850SCD文件的變電站自動建模仿真方法及系統(tǒng)。本發(fā)明通過讀取標準的IEC61850SCD文件，并以Excel表格的方式輸入少量參數(shù)，便可以實現(xiàn)變電站仿真文件的自動創(chuàng)建。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于IEC61850SCD文件的變電站自動建模仿真方法，所述基于IEC61850SCD文件的變電站自動建模仿真方法是基于MATLAB且在服務(wù)器中實現(xiàn)的，該仿真方法包括：步驟(1)：接收SCL語言描述的變電站SCD文件，通過xml_io_tools工具包將變電站SCD文件解析為MATLAB結(jié)構(gòu)體；步驟(2)：由MATLAB創(chuàng)建Excel表格，通過手動修改Excel表格實現(xiàn)參數(shù)修改；其中，Excel表格中包含仿真時間、仿真步長、仿真模型參數(shù)和變電站拓撲信息；步驟(3)：讀取Excel表格內(nèi)的信息并存儲至MATLAB預先定義的變量中；步驟(4)：按照IEC61850標準讀取MATLAB結(jié)構(gòu)體，解析MATLAB結(jié)構(gòu)體，獲取變電站拓撲信息及元件信息，結(jié)合Excel表格內(nèi)的信息，運行MATLAB自動生成用于變電站仿真的.atp文件。所述步驟(2)創(chuàng)建Excel表格的具體過程，包括：MATLAB將仿真時間、仿真步長、仿真模型參數(shù)和變電站拓撲信息寫入Excel表格的表頭，將各個參數(shù)的默認值寫入Excel表格的對應(yīng)位置。Excel表格中表頭對應(yīng)的參數(shù)均可修改；若不做修改，則取默認值。所述步驟(4)中，解析MATLAB結(jié)構(gòu)體中的Substation部分，獲取變電站拓撲信息和元件信息。所述元件信息中包含元件類型，每一種元件對應(yīng)于一種仿真模型。在MATLAB中，結(jié)合Excel表格內(nèi)的信息，按照變電站拓撲連接關(guān)系，通過寫txt文檔的方式生成.atp文件。采用循環(huán)的方式解析MATLAB結(jié)構(gòu)體，每次循環(huán)中將解析獲得的信息轉(zhuǎn)換為填入.atp文件的字符串。一種基于IEC61850SCD文件的變電站自動建模仿真系統(tǒng)，包括：接收模塊，其被配置為接收SCL語言描述的變電站SCD文件，通過xml_io_tools工具包將變電站SCD文件解析為MATLAB結(jié)構(gòu)體；Excel表格創(chuàng)建模塊，其被配置為創(chuàng)建用于修改仿真參數(shù)的Excel表格；其中，Excel表格中包含仿真時間、仿真步長、仿真模型參數(shù)和變電站拓撲信息；Excel表格讀取模塊，其被配置為讀取Excel表格內(nèi)的信息并存儲至MATLAB預先定義的變量中；.atp文件生成模塊，其被配置為按照IEC61850標準讀取MATLAB結(jié)構(gòu)體，解析MATLAB結(jié)構(gòu)體，獲取變電站拓撲信息及元件信息，結(jié)合Excel表格內(nèi)的信息，運行MATLAB自動生成用于變電站仿真的.atp文件。所述Excel表格創(chuàng)建模塊包括：信息寫入模塊，其被配置為將仿真時間、仿真步長、仿真模型參數(shù)和變電站拓撲信息寫入Excel表格的表頭，將各個參數(shù)的默認值寫入Excel表格的對應(yīng)位置。所述Excel表格創(chuàng)建模塊還包括：參數(shù)修改模塊，其被配置為修改Excel表格中表頭對應(yīng)的參數(shù)。本發(fā)明的有益效果為：通過讀取IEC61850標準的SCD文件，獲取變電站拓撲信息和元件信息，結(jié)合Excel表格輸入的參數(shù)信息，自動生成變電站仿真文件。與傳統(tǒng)的手動建模方式相比，極大降低了變電站設(shè)計和運行人員的仿真難度，元件參數(shù)選擇合適的情況下，能夠準確仿真變電站內(nèi)各種運行狀況，滿足工程實踐的需要。附圖說明圖1為本發(fā)明的方法流程圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步說明：如圖1所示，基于IEC61850SCD文件的變電站自動建模仿真方法，讀取按照IEC61850標準描述的變電站SCD文件，經(jīng)MATLAB中的xml_io_tools工具包解析成結(jié)構(gòu)體，同時MATLAB創(chuàng)建用于輸入?yún)?shù)的Excel表格，手動修改相關(guān)參數(shù)后，MATLAB讀入Excel表格并解析結(jié)構(gòu)體，從而獲得變電站拓撲信息和仿真模型參數(shù)，然后按照.atp文件的規(guī)則生成.atp仿真文件。表1仿真條件仿真步長(ns)(1ns≤仿真步長＜10ns)1仿真時間(s)(0.0001s≤仿真時間＜10s)0.001文本輸出頻率100圖形輸出頻率1高壓側(cè)電壓等級(kV)500斷路器等效長度(m)2.42隔離開關(guān)等效長度(m)3.12隔離開關(guān)等效對地電容(合閘狀態(tài)，單位：pF)240變壓器等效入口電容(pF)5000變壓器等效電感(整數(shù)，單位：mH)20兩個隔離開關(guān)之間短母線長度(m)4.839隔離開關(guān)與母線之間短母線長度(m)2.805如表1所示，通過Excel表格實現(xiàn)仿真參數(shù)的輸入，輸入的參數(shù)包括仿真步長、仿真時間、文本/圖形輸出頻率、電壓等級、元件參數(shù)以及必要的拓撲信息。Excel表格的表頭和對應(yīng)內(nèi)容均由MATLAB以寫Excel文件的方式完成。Excel表格中表頭對應(yīng)參數(shù)均為默認值，操作人員可以在生成的Excel表格中手動修改并保存，下次仿真時MATLAB讀入修改過的Excel文件，從而實現(xiàn)仿真參數(shù)的修改。按照IEC61850標準描述的變電站SCD文件，描述了變電站拓撲本身及變電站結(jié)構(gòu)與配置于智能電子設(shè)備中的變電自動化系統(tǒng)功能(邏輯節(jié)點)的關(guān)系。SCD文件包含Header、Substation、Communication、IED和DataTypeTemplates五個部分，其中變電站的拓撲信息和元件信息均在Substation部分中予以描述。通過xml_io_tools工具包將SCL語言描述的SCD文件轉(zhuǎn)換為MATLAB結(jié)構(gòu)體，提取出結(jié)構(gòu)體中的Substation部分，對其進行解析即可獲得變電站拓撲信息和元件信息，進而生成填入.atp文件的字符串。本發(fā)明采用循環(huán)的方式解析結(jié)構(gòu)體，每次循環(huán)中將解析獲得的信息轉(zhuǎn)換為填入.atp文件的字符串。結(jié)構(gòu)體中的內(nèi)容以分層的方式存儲，結(jié)構(gòu)體的第一層包含Header、Substation、Communication、IED和DataTypeTemplates五個部分，其中每一部分中又包含若干層信息。提取出結(jié)構(gòu)體中的Substation部分，其中包含PowerTransformer、VoltageLevel和ATTRIBUTE三個部分，PowerTransformer中存儲著變壓器的連接信息，VoltageLevel中存儲著除變壓器外其他元件的連接信息，ATTRIBUTE中存儲著變電站的名稱等信息。下面對PowerTransformer部分的解析過程進行詳細的說明：1)確定PowerTransformer下變壓器的數(shù)量，根據(jù)變壓器的數(shù)量確定循環(huán)讀取變壓器的終值；2)每次循環(huán)中，讀取一臺變壓器的信息。首先讀取變壓器連接信息，即變壓器端點的名稱，端點名稱按照變電站名稱/電壓等級名稱/間隔名稱/節(jié)點名稱的形式命名，如PL500/E1/Q1/L1，PL500是變電站名稱，E1是電壓等級名稱，Q1是間隔名稱，L1是節(jié)點名稱。填寫.atp文件所需的端點由6位字符串組成，故需要將PL500/E1/Q1/L1轉(zhuǎn)換為E1Q1L1。變壓器的模型是電感并聯(lián)對地電容，電感和電容參數(shù)通過Excel表格獲得，電容電感的連接位置即變壓器的端點名稱。讀取完一臺變壓器就在.atp文件中寫入一臺變壓器的模型，循環(huán)讀取完P(guān)owerTransformer部分，則所有的變壓器模型搭建完成。下面對VoltageLevel部分的解析過程進行詳細的說明：1)確定電壓等級的數(shù)量，根據(jù)電壓等級的數(shù)量確定循環(huán)讀取電壓等級的終值；2)在讀取電壓等級的一次循環(huán)中，讀取一個電壓等級。每一個電壓等級下有若干個間隔，確定間隔的數(shù)量，根據(jù)間隔的數(shù)量確定循環(huán)讀取間隔的終值；3)在讀取間隔的一次循環(huán)中，讀取一個間隔。每個間隔下有若干個元件，確定元件的數(shù)量，根據(jù)元件的數(shù)量確定循環(huán)讀取元件的終值；4)在讀取元件的一次循環(huán)中，讀取一個元件。首先讀取元件的端點，元件的端點按照變電站名稱/電壓等級名稱/間隔名稱/節(jié)點名稱的形式命名。這里采用與變壓器端點相同的處理方法，將元件的端點名稱轉(zhuǎn)換為6位的字符串，用于后續(xù).atp文件的生成。5)讀取元件類型，根據(jù)元件類型生成不同的元件模型。以斷路器為例進行說明：讀取元件的ATTRIBUTE.type，元件類型為CBR，根據(jù)IEC61850對元件類型的定義，可知此元件是斷路器。閉合斷路器的仿真模型是等長無損傳輸線，無損傳輸線的波阻抗，波速和長度等信息通過Excel表格獲得，無損傳輸線的兩個端點是第4步中端點轉(zhuǎn)換得到的6位字符串。以寫txt文檔的方式寫入.atp文件，就完成了這個元件仿真模型的建立。其他類型元件的處理方法與斷路器的處理方法類似。6)循環(huán)讀取一個間隔下的元件，所有元件讀取完成后讀取下一個間隔中的元件，所有間隔讀取完成后讀取下一個電壓等級中的間隔，以此類推，直至所有元件讀取完畢。通過對結(jié)構(gòu)體中Substation部分的解析，完成了整個變電站的仿真模型的建立。但是生成的.atp文件還不完整，缺少仿真時間、仿真步長、電壓輸出節(jié)點等必要信息，這些內(nèi)容在.atp文件中格式固定，從Excel中讀入相關(guān)參數(shù)信息后，稍作修改即可生成完整的.atp文件。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。當前第1頁1 2 3