阅读说明：本技术 一种pscad仿真模型的拓扑解析方法 (Topology analysis method of PSCAD simulation model ) 是由 林俊杰 闫鹤鸣 乐健 林畅 高路 宗炫君 庞辉 刘栋 赵联港 于 2020-06-02 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种PSCAD仿真模型的拓扑解析方法。构建元件坐标解析函数,实现对PSCAD元件库中各个元件坐标的解析,通过给定基准坐标及方向,计算出元件所有外联节点的坐标；构建文件信息提取函数,读取PSCAD仿真模型文件,提取出模型中使用的元件参数和元件实际坐标；构建元件拓扑解析函数,将元件实际坐标进行汇总,并将每个坐标定义为一个节点,得出不同元件的所有外联节点所述的节点序号；将所有元件的参数信息及节点序号进行输出,获取各个元件的参数,通过节点序号得出不同元件所处的相应位置,两者相结合实现PSCAD仿真文件的拓扑解析。本发明能有效PSCAD图形化的仿真模型进行数据化,便于直接进行数据的利用。(The invention provides a topological analysis method of a PSCAD simulation model. Constructing an element coordinate analysis function, realizing the analysis of each element coordinate in a PSCAD element library, and calculating the coordinates of all external nodes of the element by giving a reference coordinate and a direction; establishing a file information extraction function, reading a PSCAD simulation model file, and extracting element parameters and element actual coordinates used in the model; constructing a topology analysis function of the elements, summarizing actual coordinates of the elements, defining each coordinate as a node, and obtaining node serial numbers of all external nodes of different elements; and outputting the parameter information and the node serial numbers of all the elements, acquiring the parameters of all the elements, obtaining the corresponding positions of different elements according to the node serial numbers, and combining the parameter information and the node serial numbers to realize the topology analysis of the PSCAD simulation file. The invention can effectively carry out the digitization of the PSCAD graphical simulation model and is convenient for directly utilizing the data.)

一种PSCAD仿真模型的拓扑解析方法

技术领域

本发明涉及一种PSCAD仿真模型的解析方法，尤其涉及一种PSCAD仿真模型的拓扑解析方法。

技术背景

PSCAD仿真软件是电力系统中的专用仿真软件，通过优秀的图形化界面，用户可以利用元件库中的元件或各种自定义的元件，实现对电力系统各种领域的仿真。仿真模型搭建完成后，PSCAD仿真软件利用时域分析法来对模型进行求解，具有仿真精度高，结论准确等优点。由于PSCAD仿真软件的求解方法固定，因此若用户需要其他的求解方法来进行计算，或对其他求解方法的正确性或有效性进行验证，则无法进行直接的对比。通过对PSCAD仿真模型文件进行解析，获得其中元件的参数及拓扑结构信息，即可便利地为利用其他求解方法对模型进行验证提供数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PSCAD仿真模型的拓扑解析方法。

本发明的技术方案为一种PSCAD仿真模型的拓扑解析方法：

步骤1：构建元件坐标解析函数，实现对PSCAD元件库中各个元件坐标的解析，通过给定基准坐标及方向，计算出元件所有外联节点的坐标；

步骤2：构建文件信息提取函数，读取PSCAD仿真模型文件，提取出模型中使用的元件参数和元件实际坐标；

步骤3：构建元件拓扑解析函数，将元件实际坐标进行汇总，并进行冗余坐标的合并，并将每个合并后的坐标集合定义为一个节点，得出不同元件的所有外联节点所述的节点序号；

步骤4：将所有元件的参数信息及节点序号进行输出，获取各个元件的参数，通过节点序号得出不同元件所处的相应位置，两者相结合实现PSCAD仿真文件的拓扑解析。

本发明的有益效果是：

通过对PSCAD仿真模型的解析，获取其元件参数及拓扑结构，能够进行数据的再利用，可以方便将数据导入其他系统中进行测试。

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

附图说明

图1是本发明中PSCAD元件库中典型元件的基准节点、元件方向和外联节点说明图；

图2是本发明中图1中元件进行右转90°的示意图；

图3是本发明中简单PSCAD仿真模型的示意图；

图4是本发明中对图3进行信息提取结果示意图；

图5是本发明中图3中所有元件坐标的集合；

图6是本发明的去除冗余节点的坐标集合更新框图；

图7是本发明中图5中节点进行冗余节点去除之后的独立节点集合；

图8所示为本发明中图3仿真模型各元件节点的标注示意图。

具体实施方式

对步骤1，构建元件坐标解析函数，实现对PSCAD元件库中各个元件坐标的解析，通过给定基准坐标及方向，计算出元件所有外联节点的坐标。具体实施方式如下所述。

步骤1为PSCAD仿真模型拓扑解析模型的预解析步骤，其针对的是PSCAD仿真软件中自带的元件库中元件的解析。对于元件库中的元件，以一典型元件为例进行示意，其基准坐标、方向及外联节点的定义如附图1所示。

由附图1可以看出，该元件有一个基准坐标，标注如圆圈所示，有三个外联坐标，标注如方框所示。

根据元件属性，可以看出该元件基准坐标为(x,y)＝(162,90)，元件方向为0。

计算其三个外联坐标分别为：

当元件方向改变时，附图2所示为附图1中元件右转90°，通过属性可以看出，其基准坐标(x,y)仍然为(162,90)，元件方向变为1，则其三个外联坐标计算公式如下：

针对元件库中的不同元件，均需要根据其基准坐标及方向，编制相应的外联坐标解析函数，其原因在于，元件的基准坐标，只是对元件在拓扑中的位置进行展示，而元件直接的相互连接，均是通过外联坐标连接在一起的，因此需要首先求取元件的所有外联坐标。

对于不同的元件，及同一个元件不同方向，均需要构建不同的坐标解析函数，其目的是完成对元件实际连接节点坐标的提取，因此对每个不同的元件，其坐标解析函数并不相同，难以用一个统一的公式来表述。

因此，在对元件坐标进行解析过程中，首先判断具体是什么元件，然后判断方向，然后调用相应的单独的解析函数，输出元件的节点坐标。

步骤2为构建文件信息提取函数，读取PSCAD仿真模型文件，提取出模型中使用的元件参数和元件实际坐标。

以附图3所示的仿真模型为例，提取出的信息如附图4所示。

在附图3中，可以看出，共有电源元件、电阻元件、电感元件及接地元件，通过三根导线进行连接。

可以看到，已经将图形化的拓扑程序，进行初步解析，提取出其中的元件类型、坐标和参数。

步骤3为构建元件拓扑解析函数，将元件实际坐标进行汇总，并进行冗余坐标的合并，并将每个合并后的坐标集合定义为一个节点，得出不同元件的所有外联节点所述的节点序号；

在附图4中，得出所有坐标的集合如图5所示。

在附图3中，共有三根导线，分别将电源元件、电阻元件、电感元件和接地元件进行相连。

通过导线相连的坐标，可视为一个节点，因此图5所示坐标集合，进行冗余坐标的去除，冗余坐标的去除流程如图6所示，得到独立节点如图7所示。

在进行冗余坐标去除时，两个坐标具有如下情况时，可认为其相连，并视为同一个节点。

(1)两个节点坐标一样；

(2)两个节点通过一条直线段相连；

(3)两个节点通过折线段相连；

(4)两个节点具有一个变量名；

在图7中，可以看出，该模型共有三个独立节点，分别命名为节点1，节点2，节点3。

根据图4中各元件的坐标，可以在PSCAD仿真模型中对各元件外联节点进行坐标标注，标注结果如图8所示。具体实施如下，在图4中，可以看出电源元件(source_1)坐标为[(0,0)；(324,216)]，与图7相结合，可以看出坐标(0,0)位于节点1(第一行)中，坐标(324,216)位于节点2(第二行)中，因此source_1两端的独立节点号为[1,2]；同理，电阻元件两端的的独立节点为[2,3]，电感元件两端的独立节点为[3,1]，电源元件与电阻元件均含有独立节点2，则说明电源元件与电阻元件互相连接。

步骤4为将所有元件的参数信息及节点序号进行输出，获取各个元件的参数，通过节点序号得出不同元件所处的相应位置，两者相结合实现PSCAD仿真文件的拓扑解析。通过该步骤，将图形化的仿真模型进行数据化输出，输出各元件的参数信息及节点信息，可根据用户需求，将提取的信息进行定制化的输出。

本发明通过对PSCAD仿真模型中导线信息及元件信息的提取，并通过冗余节点的去除，保留仿真模型拓扑结构中的独立节点，然后结合元件的坐标信息，确定元件所属的独立节点序号，如果两个元件所属独立节点序号一致，则证明这两个元件相连接。本发明的实施，能够将PSCAD仿真模型的图形化信息进行数字化输出，便于进行数据的二次开发利用。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴之内，应由各权利要求限定。