基于PSD-BPA数据的ADPSS大电网电磁暂态转换建模方法与软件实现

doi:10.11930/j.issn.1004-9649.202309070

摘要/Abstract

摘要：

随着新能源、直流、柔性交流输电系统等电力电子类设备入网规模越来越大，新型大电网的运行特性发生巨大改变，电磁暂态精细化仿真成为未来电力系统仿真的重要手段。但电磁暂态建模困难严重制约了电磁暂态仿真的工程应用，针对这一难题，提出了一种基于BPA数据快速生成ADPSS电磁暂态模型的技术解决方案，研发了相应转换建模软件，通过分组建模控制、映射建模、用户自定义建模、拓扑优化布局等技术手段，实现BPA数据到ADPSS模型的快速自动化转换建模。基于BPA区域电网数据，利用该软件完成了算例规模超过5000个三相节点的某省级电网的全电磁暂态建模，建模效率得到很大提升，校核结果验证了转换建模软件的有效性。

关键词: 电磁暂态仿真, 分组建模控制, 映射建模, 用户自定义建模, 拓扑优化布局

Abstract:

With the increasing scale of new energy, flexible DC, FACTS and other new power electronic equipment connecting to the power grid, the operational characteristics of the new large-scale power grid have undergone significant changes, and electromagnetic transient refined simulation has become an important means of future power system simulation. However, the difficulty of electromagnetic transient modeling seriously restricts the widespread application of electromagnetic transient simulation. To address this challenge, a technical solution for quickly converting BPA data into ADPSS (advanced digital power system simulator) electromagnetic transient models was proposed, and corresponding software was developed. Through technical means such as modeling control by group, mapping modeling, user defined modeling, topology optimization layout, etc., the rapid automated conversion modeling from BPA data to ADPSS data was achieved. Finally, based on the BPA regional power grid data, a full electromagnetic transient modeling of a provincial power grid was completed using this software with the example scale exceeding 5000 three-phase nodes, and the modeling efficiency was greatly improved. The simulation results verified the effectiveness of the conversion modeling program.

Key words: electromagnetic transient simulation, modeling control by group, mapping modeling, user defined modeling, topology optimization layout

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图/表 9

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元件类型	BPA模型	ADPSS模型
发电机	MG/MF卡+M卡	PARK发电机
变压器	T卡+R卡	两绕组变压器、三绕组变压器
交流线	L卡+LO卡	集中参数线路、分布参数线路
线路高抗	L+卡 + LO+卡	耦合RL元件
负荷	LA/LB卡	静特性负荷
负荷	ML/MB/MJ/MK卡	综合负荷
调压器	FM/FN/FO/FP/FQ/FR/FS/ FT卡 + F+卡	3~10型
调压器	FU/FV卡+ F+卡 + F#卡 + EL卡 + EL+卡	11~12型
电力系统稳定器	SF/SP/SS/SG卡	2型
电力系统稳定器	SI卡+SI+卡	4型
调速器	GS +TA/TB和GH卡	1型
调速器	GJ+GA+TB+GX卡	4型

元件类型	BPA模型	ADPSS模型
发电机	MG/MF卡+M卡	PARK发电机
变压器	T卡+R卡	两绕组变压器、三绕组变压器
交流线	L卡+LO卡	集中参数线路、分布参数线路
线路高抗	L+卡 + LO+卡	耦合RL元件
负荷	LA/LB卡	静特性负荷
负荷	ML/MB/MJ/MK卡	综合负荷
调压器	FM/FN/FO/FP/FQ/FR/FS/ FT卡 + F+卡	3~10型
调压器	FU/FV卡+ F+卡 + F#卡 + EL卡 + EL+卡	11~12型
电力系统稳定器	SF/SP/SS/SG卡	2型
电力系统稳定器	SI卡+SI+卡	4型
调速器	GS +TA/TB和GH卡	1型
调速器	GJ+GA+TB+GX卡	4型

ADPSS变量名	BPA变量名	映射规则
$ {I_{\rm d}} $	/	递增序号
$ {I_{\rm code}} $	/	模型号：401
$ {C_{\rm nm}} $	/	DPLine+递增序号
$ {K_{\rm V}} $	$ \rm dat.L.KV1 $	$ {K_{\rm V}} = K_{\rm V1} $
$ {L_{\rm ength}} $	$ \rm dat.L.miles $	$ {L_{\rm ength}}{\text{ = }}\rm miles/0.621\;371\;2 $
$ {R_{\rm e1}} $	$ \rm dat.L.R $	$ {R_{\rm e1}} = R/{L_{\rm ength}} $
$ {L_{\rm e1}} $	$\rm dat.L.L $	$ {L_{\rm e1}} = L/{L_{\rm ength}} $
$ {C_{\rm e1}} $	$\rm dat.L.B $	$ {C_{\rm e1}} = B/{L_{\rm ength}} $
$ {R_{\rm e0}} $	$\rm swi.L0.{R_0} $	$ {R_{\rm e0}} = {R_0}/{L_{\rm ength}} $（若无LO卡或未填对应参数，则按式（1）计算$ {R_0} $）
$ {L_{\rm e0}} $	$\rm swi.L0.{X_0} $	$ {L_{\rm e0}} = {X_0}/{L_{\rm ength}} $（若无LO卡或未填对应参数，则按式（2）计算$ {X_0} $）
$ {C_{\rm e0}} $	$\rm swi.L0.{B_a}_0 $/ $\rm swi.L0.{B_b}_0 $	1）若$ {B_{\rm b}}_0 = 0 $或不填，则$ {C_{\rm e0}} = {B_{\rm a}}_0/{L_{\rm ength}} $ 2）若$ {B_{\rm a}}_0\neq {B_{\rm b0}} $且均不为0，则$ {C_{\rm e0}} = \dfrac{{{B_{\rm a}}_0+{B_{\rm b0}}}}{{2{L_{\rm ength}}}} $ 3）若$ {B_{\rm a0}} $和$ {B_{\rm b0}} $均不存在，则按式（3）计算$ {B_0} $，然后计算$ {C_{\rm e0}} = {B_0}/{L_{\rm ength}} $

ADPSS变量名	BPA变量名	映射规则
$ {I_{\rm d}} $	/	递增序号
$ {I_{\rm code}} $	/	模型号：401
$ {C_{\rm nm}} $	/	DPLine+递增序号
$ {K_{\rm V}} $	$ \rm dat.L.KV1 $	$ {K_{\rm V}} = K_{\rm V1} $
$ {L_{\rm ength}} $	$ \rm dat.L.miles $	$ {L_{\rm ength}}{\text{ = }}\rm miles/0.621\;371\;2 $
$ {R_{\rm e1}} $	$ \rm dat.L.R $	$ {R_{\rm e1}} = R/{L_{\rm ength}} $
$ {L_{\rm e1}} $	$\rm dat.L.L $	$ {L_{\rm e1}} = L/{L_{\rm ength}} $
$ {C_{\rm e1}} $	$\rm dat.L.B $	$ {C_{\rm e1}} = B/{L_{\rm ength}} $
$ {R_{\rm e0}} $	$\rm swi.L0.{R_0} $	$ {R_{\rm e0}} = {R_0}/{L_{\rm ength}} $（若无LO卡或未填对应参数，则按式（1）计算$ {R_0} $）
$ {L_{\rm e0}} $	$\rm swi.L0.{X_0} $	$ {L_{\rm e0}} = {X_0}/{L_{\rm ength}} $（若无LO卡或未填对应参数，则按式（2）计算$ {X_0} $）
$ {C_{\rm e0}} $	$\rm swi.L0.{B_a}_0 $/ $\rm swi.L0.{B_b}_0 $	1）若$ {B_{\rm b}}_0 = 0 $或不填，则$ {C_{\rm e0}} = {B_{\rm a}}_0/{L_{\rm ength}} $ 2）若$ {B_{\rm a}}_0\neq {B_{\rm b0}} $且均不为0，则$ {C_{\rm e0}} = \dfrac{{{B_{\rm a}}_0+{B_{\rm b0}}}}{{2{L_{\rm ength}}}} $ 3）若$ {B_{\rm a0}} $和$ {B_{\rm b0}} $均不存在，则按式（3）计算$ {B_0} $，然后计算$ {C_{\rm e0}} = {B_0}/{L_{\rm ength}} $

序号	元件类型	元件数量
1	三相母线	5021
2	发电机	1769
3	输电线	2591
4	变压器	2630
5	负荷	336