PSCAD和MATLAB接口方法及改进建议.ppt

PSCAD的接口方法研究,武汉大学电气工程学院乐健2011.04,第2页,主要内容,1.PSCAD的数据级接口2.PSCAD的程序级接口3.PSCAD方程程序的自动生成方法4.结论与建议,第3页,1.PSCAD的数据级接口,目的：利用外部数据资源；生成数据被外部程序调用；查看仿真过程中的详细数据。,包括数据输入接口和数据输出接口。,第4页,数据输入接口,主要利用FileReader元件,参数设置,从另一个PSCAD运行进程或外部波形获取数据，并可用作输入,第5页,重要参数设置,数据文件名称,绝对或相对路径,数据列数,采样频率计数方法,采样频率,遇文件尾部的处理方法,第6页,数据文件格式,第一行必须为空或注释,可由11列数据（采样频率指定）或10列数据+第一列为采样时间点,数据使用,第7页,数据输入示例,电能质量监测数据库,PQD格式,监测数据专业解析软件,Txt格式,自编写中间处理软件,Txt格式,PSCAD,输出显示,第8页,数据比对,专业解析软件中的波形,输入至PSCAD中的波形,第9页,数据输出接口,选择进行数据存储,输出文件名称,第10页,输出文件格式（1）,生成一个.inf文件,波形名称,数据编号,所属页面,最大最小值,单位,第11页,输出文件格式（2）,生成若干.out文件,每个文件最大11列，第1列为采样时间点，其余10列为数据。若仿真项目内的输出波形大于10个，即会自动生成多个.out文件，并自动编号。,采样时刻,PGB(1),PGB(2),第12页,2.PSCAD的程序级接口,目的：与其它应用程序实时交互自动生成仿真计算程序作为后台支持程序,基本没有开放式接口，如API函数和OLE,可调用其它应用程序；,第13页,调用外部子程序(1),接受.f，.for，.f90和.c的源代码文件,多个文件用“,”分开，每个文件可包含多个子程序,各子程序均可在自定义元件的代码部分进行调用,第14页,调用外部子程序(2),主要利用FileReference元件,也可接受.f，.c的源代码文件,但在PSCAD最新版本中，该元件主要用于与associatedfiles一起在PSCAD中调用其它应用程序，故调用外部子程序时，推荐前一种方法。,第15页,调用Fortran子程序示例,dd.f中的exap,第16页,调用C子程序示例,第17页,加入用户自定义库,将多个用户子函数形成库文件，避免针对各个仿真程序加入多个源代码文件。在无需修改源代码的情况下充分利用其它人员开发的函数。,第18页,调用其它外部程序,+,设置需编辑的文件,在此页面设置,设置文件后缀和相应打开应用程序,第19页,调用外部程序示例(1),编辑文件aa.xls,在PSCAD内双击图标，即可打开Excel对aa.xls进行编辑,第20页,调用外部程序示例(2),第21页,与MATLAB的接口(1),步骤1：,全局设置MATLAB接口信息,步骤2：,指明本仿真模型使用接口,第22页,与MATLAB的接口(2),步骤4：编写用户元件，但注意至少提供两个输入参数，指明需使用的.m文件的名称和路径。,步骤3：编写.m文件，实现元件功能。,第23页,与MATLAB的接口(3),步骤5：在用户元件代码内调用.m文件。,SUBROUTINEMLAB_INT(MPATH,MFILE,INPUTS,OUTPUTS),CALLMLAB_INT(“文件路径”,“文件名,RR,R),步骤6：在用户元件代码传递参数。,#STORAGEREAL:3STORF(NSTORF)=$ASTORF(NSTORF+1)=$BCALLMLAB_INT()$C=STORF(NSTORF+2)NSTORF=NSTORF+3,压入第1,2参数,弹出输出参数,第24页,3.PSCAD方程程序的自动生成方法,大型电力系统相关的仿真计算存在如下问题：1）模型规模大；参数众多易出错、工作量大；2）网络运行情况变化需要仿真程序变化；3）运行人员往往关注结果需要较高PSCAD技能。,自动生成仿真计算模型：1）模型准确；建立速度大大提高；2）能自动随网络运行情况变化；提高模型生命力；3）屏蔽建模细节，让运行人员集中于结果分析。,第25页,自动生成方案研究,PSCAD仿真过程分析：,PSCAD部分图形化输入界面,解析工具,.psc文件包含了拓扑结构和元件参数信息,转换工具,EMTDC部分Fortran代码,编译器等,进行仿真计算,方案1：直接编写.psc文件,方案2：直接编写Fortran代码,第26页,方案比较,方案1：可直接得到仿真计算的图形化模型，跳过复杂的模型生成环节；完全满足自动生成仿真计算模型的要求。但没有相应的生成方法介绍和图形化建模的接口函数，是否能实现存在问题。方案2：利用EMTDC提供的script和Fortran语言自动生成源代码，实现可能性较高。但无图形化模型，调整模型不方便，技术要求较高。,最终采用方案1进行研究,第27页,PSC文件结构,该文件可用常用文本编辑器打开编辑,第28页,PSC文件的设置部分(1),SettingsId=1205000000.1215311957Author=lejian.ltwDesc=乐健Arch=windowsOptions=0Build=6Warn=1Check=15Libs=Source=,关键字,该文件ID号,文件创建者,创建者描述,操作系统类型,设置开始,第29页,PSC文件的设置部分(2),RunInfo=Fin=0.5Step=5e-005Plot=0.001Chat=0.001Brch=0.0005Lat=100Options=0Advanced=239Debug=0StartFile=OFile=noname.outSFile=noname.snpSnapTime=0.3Mruns=10Mrunfile=0StartType=0PlotType=0SnapType=0MrunType=mrun,该部分内容设置projectsettings-Runtime页面内的相应内容。,设置结束,RunInfo起始,例如：该行确定本仿真模型采用的仿真步长。,第30页,PSC文件的定义部分,定义部分为PSC文件的核心，由多个Module组成，有两类Module，一个是main；其它的是用户自定义的PageModule。,Module的典型结构,Module(“module_01),Desc=“模块1,Nodes=,Graphics=,Page()元件1；元件2；元件n；,模块名，主模块名必为Main,模块外部引脚定义主模块为空,模块显示的图形,模块内的元件；可包括普通元件和PageModule,第31页,模块外部引脚定义,Nodes=Electrical(HL1002a,-198,-54)Electrical(HL1002b,-126,-54)Electrical(HL1002c,-54,-54)Electrical(HL1001a,54,-54)Electrical(HL1001b,126,-54)Electrical(HL1001c,198,-54),引脚类型，此为电气引脚,引脚名称，也是变量名,横纵轴坐标,第32页,模块图形定义,Graphics=Font(,Large)Text(0,10,“XX热电厂)Rectangle(-270,-36,270,36)Line(-198,-54,-198,-36)Line(-126,-54,-126,-36)Line(-54,-54,-54,-36)Text(-210,-22,XX线10A)Text(-138,-22,XX线10B)Text(-66,-22,XX线10C)Line(54,-54,54,-36)Line(126,-54,126,-36)Line(198,-54,198,-36)Text(42,-22,XX线10A)Text(114,-22,XX线10B)Text(186,-22,XX线10C),第33页,模块内部定义,Page(D/A1,Landscape,16,512,344,100)0.xnode(54,90,2,39446520,-1)Name=HL1002a0.xnode(54,126,2,35512080,-1)Name=HL1002b0.xnode(54,162,2,35512584,-1)Name=HL1002c0.annotation(234,72,0,36572240,-1)AL1=110A相AL2=,模块内部页面设置,第34页,元件调用PageModule,.HL110tran(2862,1098,3,35560568,-1),PageModule名称,在调用页面内位置,元件的方向,元件的编号,出现在调用页面内,第35页,元件调用Component(1),-Wire-2142,1332,0,36276920,-1)P1=0,0P2=18,0,0.capacitor(126,1242,3,39933648,-1)C=76.39uF,画线,参数,电容,参数,第36页,元件调用Component(2),0.xfmr-3p2w(162,522,1,35519016,-1)Name=T_1Tmva=50MVAf=50.0HzYD1=1YD2=1Lead=1Xl=0.1p.u.Ideal=0NLL=0.0p.u.CuL=0.0p.u.Tap=0View=0Dtls=0V1=110.0kVV2=10.5kVSat=1,三相双绕组变压器,第37页,补充说明,其它任何类型的元件都可利用相应方法生成；元件间的连接问题尚未完全解决；本方法已申请国家发明专利201010251518.4,第38页,应用示例,网络规模：220kV变电站1座；110kV变电站6座；地区热电厂1个；35kV出线20条；10kV出线超过150条；负荷众多。,目标：某配电系统电能质量评估及治理效果分析,需求：自动根据当前网络拓扑结构、元件参数、运行参数来自动生成PSCAD仿真计算模型。结合电能质量监测数据，进行模型校验；分析评估网络电能质