Dgs數據格式與ieee標準格式cdf的接口轉換方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種DGS數據格式與IEEE標準格式CDF的接口轉換方法，通過在程序中讀入由DIgSILENT軟件導出的DGS格式的文件，將文件中電氣元件模塊包含的數據進行計算和格式的整理，生成符合IEEE標準格式CDF的文件，解決了DIgSILENT軟件電力系統(tǒng)普遍應用后，其導出的數據格式和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)應用軟件數據格式不兼容的問題，具有較強的工程實用性。
【專利說明】DGS數據格式與IEEE標準格式CDF的接口轉換方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析應用領域，具體涉及DIgSILENT軟件導出的DGS數據格式與IEEE標準數據格式CDF之間的接口轉換方法。
【背景技術】
[0002]電力系統(tǒng)電磁機電暫態(tài)混合仿真程序DIgSILENT (PowerFactory)軟件是德國DIgSILENT GmbH公司開發(fā)的電力系統(tǒng)仿真軟件，DIgSILENT這一名稱來源于數字仿真和電網計算程序(Digital SImuLation and Electrical NeTwork),最早的開發(fā)始于 1976年。自1993年開始，DIgSILENT軟件開始全面引入面向對象編程技術和數據庫概念，并對算法和元件模型進行了較大改進，允許用戶在單一的數據庫中創(chuàng)建詳盡的電力系統(tǒng)元件模型(包括穩(wěn)態(tài)、時域、頻域等計算用的一系列參數)，不需要再像其他一些電力系統(tǒng)分析軟件那樣采用不同的軟件包進行相應類型的電力系統(tǒng)仿真計算(例如輸電、配電、發(fā)電或工業(yè)應用)。
[0003]DIgSILENT軟件包含了幾乎常用的所有電力系統(tǒng)分析的功能，如潮流、短路計算、機電暫態(tài)及電磁暫態(tài)計算、諧波分析、小干擾穩(wěn)定分析等。另外一個重要的特點是:把機電暫態(tài)分析模型與電磁暫態(tài)分析模型結合到一起，這使得其既能對電網的暫態(tài)故障進行分析，又能研究長期的電能質量問題及控制方法。
[0004]DIgSILENT軟件提供了全面的電力系統(tǒng)元件的模型庫，包括發(fā)電機、電動機、控制器、動態(tài)負荷、線路、變壓器、并聯設備的模型。其中，風速、機械傳動系統(tǒng)、空氣動力學部分及風電機組的控制系統(tǒng)都采用動態(tài)仿真語言DSL在軟件中搭建。
[0005]DIgSILENT軟件具有以下特點:數據庫概念的數據存儲方式，分級的面向對象數據管理器，靈活的項目方案管理系統(tǒng)；基于Windows標準的操作模式和圖模一體化的處理方式；多種參數描述方式:與SCADA/GIS之間接口的數據交換語言(DOLE)，面向連續(xù)運行過程的仿真語言DSL和面向程序化過程的編程語言DPL。
[0006]DIgSILENT軟件較強的操作性和人性化的使用方法，使得其逐漸在電力系統(tǒng)中普及應用。很多電力公司和研究所都使用了 DIgSILENT軟件搭建不同地區(qū)的電網模型進行仿真研究，在對這些地區(qū)電網應用其他電力系統(tǒng)程序分析時，需要從DIgSILENT軟件中導出電網以DGS數據格式表示的網架結構，然而其他電力系統(tǒng)程序通常是基于IEEE標準格式⑶F (Common Data Format)實現的，若通過人工方法將DGS格式轉換為⑶F格式，需要大量的工作量，不僅耗費時間長，效率低，而且極容易出錯，浪費了大量的人力物力。因此，需要尋求一種智能接口轉換方法，方便地將DGS格式數據轉換為CDF格式數據。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種DGS數據格式與IEEE標準格式⑶F的接口轉換方法，該方法旨在解決DIgSILENT軟件在電力系統(tǒng)普遍應用后，其導出的數據格式和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)應用軟件數據格式不兼容的問題，具有較強的工程實用性。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案。[0009]該接口轉換方法包括以下步驟:在程序中讀入DGS格式的文件，將文件中電氣元件模塊包含的數據進行計算和格式的整理，生成符合IEEE標準格式⑶F的文件。
[0010]所述接口轉換方法具體包括以下步驟:
[0011]I)統(tǒng)計DIgSILENT軟件導出的以DGS數據格式表示的電力系統(tǒng)網架結構中每種類型電氣元件的個數；
[0012]2)經過步驟I)后，讀入DGS格式文件中的StaCubic模塊和母線模塊(ElmTerm)，然后編寫母線編號的過渡矩陣，所述母線編號的過渡矩陣中各列數據分別為:矩陣每行的序號、StaCubic模塊中的第一列數據、對應母線在IEEE標準格式⑶F中的編號、StaCubic模塊中的第三列數據(母線在DGS中的原始編號)以及對應母線電壓等級；
[0013]3)經過步驟2)后，讀入DGS格式文件中的發(fā)電機模塊(ElmSym)、負載模塊(ElmLod)以及并聯支路模塊(ElmShnt)的數據，然后計算IEEE標準格式⑶F中的各母線對應的發(fā)電機有功功率和無功功率、負荷有功功率和無功功率、并聯支路的導納的標么值以及發(fā)電機無功功率的最大值和最小值；
[0014]4)根據IEEE標準格式CDF將母線的編號、母線電壓等級、母線電壓幅值和相角的初值以及步驟3)計算得到的數據進行排列；
[0015]5)經過步驟4)后，讀入DGS格式文件中的TypTr2模塊以及TypTr3模塊，然后建立變壓器型號的過渡矩陣，所述變壓器型號的過渡矩陣中各列數據分別為:TypTr2模塊以及TypTr3模塊中的第一列DGS文件編號(先排列模塊TypTr2，然后排列TypTr3)、各類型變壓器高壓側電壓、各類型變壓器低壓側電壓、各類型變壓器的電阻、各類型變壓器的電抗以及各類型變壓器的電納；
[0016]6)經過步驟5)后，讀入DGS格式文件中的線路模塊(ElmLne)、變壓器模塊ElmTr2以及變壓器模塊ElmTr3，然后計算IEEE標準格式CDF中各支路電阻的標么值、電抗的標幺值、電納的標幺值、變比和移相；
[0017]7)經過步驟6)后，根據IEEE標準格式⑶F將支路的編號、支路首末連接的母線的編號以及步驟6)計算得到的數據進行排列。
[0018]所述步驟I)的具體步驟為:跳過電氣元件模塊頭，讀取模塊頭下面的行數得到對應類型電氣元件的個數。
[0019]所述母線在IEEE標準格式CDF中的編號采用以下方法進行計算:使用母線模塊(ElmTerm)的第一列編號減去步驟I)中統(tǒng)計的所有元件個數的總和得到計算結果，將計算結果再減I。
[0020]本發(fā)明的有益效果體現在:
[0021]本發(fā)明所述DGS數據格式與IEEE標準格式⑶F的接口轉換方法可以作為一個接口程序，使DIgSILENT軟件與IEEE標準數據格式CDF有效結合，可以應用于電網的規(guī)劃與運行等領域，使計算變得更方便，具有工程實用價值，在分析電網或是提出電網完善方案時，都需要修改支路、負荷或發(fā)電機的參數，如果使用人工統(tǒng)計信息，每一次參數的修改都要在程序的輸入文件中尋找參數的位置，不僅耗費時間而且極易出錯，而本發(fā)明則可以在電網結構圖中修改、導出數據后快速地進行格式轉換，無需人工統(tǒng)計信息，大大提高了計算的效率?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0022]圖1DIgSILENT軟件導出的DGS文件(部分)的數據結構圖。
[0023]圖2是本發(fā)明的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0025]以潮流計算為例，但本發(fā)明具有一般性。
[0026]首先在電力系統(tǒng)仿真軟件DIgSILENT中畫出想要進行潮流計算的電網結構圖，設置各個電力元件的參數，然后利用DIgSILENT中的DGS Export Definition#選出隨機潮流計算中需要的元件及其參數，導出DGS文件，此DGS文件里是網架結構的數據，包含了計算隨機潮流所需要的輸入數據的全部信息。由于DGS文件是DIgSILENT軟件自動生成，其格式是固定的，但與隨機潮流程序所需要的輸入文件數據格式不相同，因此需要進行轉換。本發(fā)明提供了由DIgSILENT軟件導出的DGS文件到隨機潮流程序輸入文件的格式轉化方法。利用此轉化方法得到電力系統(tǒng)普遍應用的IEEE標準數據格式CDF，進而進行電力系統(tǒng)應用分析，下面做具體說明:
[0027]1.DGS數據導出
[0028]在DIgSILENT軟件中導出DGS文件是進行數據格式轉化的準備工作，數據導出的正確與否直接關系到后面潮流計算的正確性和準確性。下面是導出DGS數據的基本步驟:
[0029]I)繪制電網模型。在DIgSILENT中繪制要計算的電網模型或是將完整的電網模型或元件參數從外部數據源導入至DIgSILENT，也可以更新修改DIgSILENT中現有的模型；
[0030]2)選擇輸出DGS數據。首先將DGS Export Definitions5.0.dz文件導入到DIgSILENT 中，在Data Manager 界面中，打開導入的DGS Export Def initions5.0,選擇要在電網中導出的參數元件類型。在隨機潮流計算中，需要用到的元件模塊和順序為:ElmLne、ElmLod、ElmShnt、ElmSym、ElmTerm、ElmTr2、ElmTr3、StaCubic、TypSym、TypTr2、TypTr3。它們代表的含義分別是線路基本數據、負荷基本數據、支路并聯阻抗導納基本數據、發(fā)電機基本數據、母線基本數據、雙繞組變壓器基本數據、三繞組變壓器基本數據、DGS文件內部編號轉換、發(fā)電機類型數據、雙繞組變壓器類型數據、三繞組變壓器類型數據。打開每個元件模塊，選擇需要用到的參數。
[0031]3)導出DGS數據文件。
[0032]a、獲得導出數據的項目工程。找到需要激活的工程，右擊該工程在關聯菜單中選擇 “Activate”。
[0033]b、打開 DGS 導出對話框。File — Export — DGS Format。
[0034]C、編輯DGS導出對話框。在“File Name”選項中選擇文件導出的路徑并自己命名，在“Variable Sets”選項中選擇數據導出定義文件“DGS Export Definitions5”。點擊“Execute”控鍵執(zhí)行導出操作。
[0035]由以上操作步驟，得到了計算隨機潮流需要用到的DGS數據文件，但是其格式是由DIgSILENT軟件設定好的，與隨機潮流程序所需要的輸入文件的格式并不相同。下面簡單介紹一下DGS文件的格式。
[0036]參見圖1，每一個DGS文件都包含一個文件頭、一個General表和多個模塊。文件頭包含了導出項目的名字和導出日期。每一個模塊代表一種元件參數數據，在每個模塊頭會有以‘$$’打頭的模塊名，例如“ElmTerm”對應母線類，“ElmTr2”對應雙繞組變壓器基本數據。在模塊名后是每列的列名，在列名后面的括號內標明它的數據類型。用以下標識注明數據類型:“i”，整型；“r”，浮點型；“d”，雙精度浮點型；“a”，字符串型，后面跟著字符串的長度，例如“a:40”表示長度為40個字符的字符串。之后以開始的列的定義，這些列都是根據計算需要導出的。在行結束后，模塊中的第一列是每一行數據在DGS中的ID編號，而其他的列則與上文中的列的定義相一致。在整個文件中，分號“；”表示分隔符。
[0037]2.DGS文件格式轉化
[0038]在得到上面的DGS文件之后，就進行格式轉化。本發(fā)明利用C++程序編寫了接口轉化程序，流程如圖2所示。具體步驟如下:
[0039]a、統(tǒng)計每種元件類型的個數。找到線路，負載，電抗，發(fā)電機，母線，兩繞組變壓器以及三繞組變壓器這7個模塊，跳過其部分的模塊頭，讀取模塊頭下面的行數即是每種元件類型的個數。
[0040]b、讀入StaCubic模塊和母線模塊(ElmTerm),編寫母線編號的過渡矩陣。由于負載，發(fā)電機等元件與母線是通過StaCubic模塊里編號的對應關系連接起來的，所以必須按母線編號的順序建立一個過渡矩陣，過渡矩陣中各列數據的含義分別為:矩陣每行的序號、StaCubic模塊中的第一列數據、對應母線在IEEE標準格式⑶F中的編號、StaCubic模塊中的第三列數據(母線在DGS中的原始編號)以及對應母線電壓等級。
[0041]C、讀入負載模塊(ElmLod)。讀取該模塊中負荷的有功功率和無功功率等參數。
[0042]d、讀入并聯支路模塊(ElmShnt)。根據讀入數據判斷支路并聯的是電容還是電抗，并根據相應的公式計算出電容或電抗的導納的標幺值。
[0043]e、讀入發(fā)電機模塊(ElmSym)。計算出各母線對應的發(fā)電機的有功無功率和無功功率以及發(fā)電機無功功率的最大值和最小值。
[0044]f、根據IEEE標準格式CDF將母線的編號、母線電壓等級、節(jié)點類型、母線電壓幅值和相角的初值以及步驟C、d、e中計算得到的數據進行排列。
[0045]g、讀入TypTr2模塊、TypTrf模塊，建立變壓器型號的過渡矩陣。在變壓器模塊ElmTr2、ElmTr3中，給出的是變壓器阻抗導納的標么值，但其基準值是由DIgSILENT軟件內部設定好的。若在潮流計算中，其基準容量與所設定的不同，則需要用TypTrf模塊、TypTrf模塊中給出的變壓器型號的短路電壓百分數，銅耗和空載電流百分數等數據重新計算出變壓器的基準值。
[0046]h、讀入線路模塊ElmLne。讀取需要的參數并計算阻抗、導納的標么值，并根據前面母線編號的過渡矩陣找到線路所連母線的編號。
[0047]1、讀入變壓器模塊ElmTr2、ElmTr3。根據建立的變壓器型號的過渡矩陣，讀取并計算變壓器的阻抗和導納的標么值以及變比、移相。
[0048]j、根據IEEE標準格式CDF將支路的編號、支路首末連接的母線的編號以及步驟h、i計算得到的數據進行排列。
[0049]k、設定其他所需要的參數，如最大迭代次數、迭代收斂所需要的精確度等等。
[0050]將導出的DGS文件中數據格式轉換成隨機潮流程序所需要的輸入文件的格式后，保存在一個新的txt文檔中。
【權利要求】
1.一種DGS數據格式與IEEE標準格式CDF的接口轉換方法，其特征在于:該接口轉換方法包括以下步驟:在程序中讀入DGS格式的文件，將文件中電氣元件模塊包含的數據進行計算和格式的整理，生成符合IEEE標準格式⑶F的文件。
2.根據權利要求1所述一種DGS數據格式與IEEE標準格式CDF的接口轉換方法，其特征在于:所述接口轉換方法具體包括以下步驟: 1)統(tǒng)計導出的以DGS數據格式表示的電力系統(tǒng)網架結構中每種類型電氣元件的個數； 2)經過步驟I)后，讀入DGS格式文件中的StaCubic模塊和母線模塊，然后編寫母線編號的過渡矩陣，所述母線編號的過渡矩陣中各列數據分別為:矩陣每行的序號、StaCubic模塊中的第一列數據、對應母線在IEEE標準格式CDF中的編號、StaCubic模塊中的第三列數據以及對應母線電壓等級； 3)經過步驟2)后，讀入DGS格式文件中的發(fā)電機模塊、負載模塊以及并聯支路模塊的數據，然后計算IEEE標準格式CDF中的各母線對應的發(fā)電機有功功率和無功功率、負荷有功功率和無功功率、并聯支路的導納的標么值以及發(fā)電機無功功率的最大值和最小值； 4)根據IEEE標準格式CDF將母線的編號、母線電壓等級、母線電壓幅值和相角的初值以及步驟3)計算得到的數據進行排列； 5)經過步驟4)后，讀入DGS格式文件中的TypTr2模塊以及TypTr3模塊，然后建立變壓器型號的過渡矩陣，所述變壓器型號的過渡矩陣中各列數據分別為:TypTr2模塊以及TypTrf模塊中的第一列DGS文件編號、各類型變壓器高壓側電壓、各類型變壓器低壓側電壓、各類型變壓器的電阻、各類型變壓器的電抗以及各類型變壓器的電納； 6)經過步驟5)后，讀入DGS格式文件中的線路模塊、變壓器模塊ElmTr2以及變壓器模塊ElmTr3，然后計算IEEE標準格式CDF中各支路電阻的標么值、電抗的標么值、電納的標幺值、變比和移相； 7)經過步驟6)后，根據IEEE標準格式CDF將支路的編號、支路首末連接的母線的編號以及步驟6)計算得到的數據進行排列。
3.根據權利要求2所述一種DGS數據格式與IEEE標準格式CDF的接口轉換方法，其特征在于:所述步驟I)的具體步驟為:跳過電氣元件模塊頭，讀取模塊頭下面的行數得到對應類型電氣元件的個數。
4.根據權利要求2所述一種DGS數據格式與IEEE標準格式CDF的接口轉換方法，其特征在于:所述母線在IEEE標準格式CDF中的編號采用以下方法進行計算:使用母線模塊的第一列編號減去步驟I)中統(tǒng)計的所有元件個數的總和得到計算結果，將計算結果再減I。
【文檔編號】G06F17/30GK103761287SQ201410016375
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權日:2014年1月14日
【發(fā)明者】別朝紅, 孫雯, 戎曉雪, 柯丹 申請人:西安交通大學