PSCAD和MATLAB接口方法及改进建议.ppt

1、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File Reader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

2、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

3、，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File Reference元件,也可

4、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 associated files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P

5、SCAD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。,SUBROUTINE MLAB_INT(MPATH, MFILE, INPUTS, OUTPUTS),CALL MLAB_INT(

6、“文件路径”, “文件名, R R, R),步骤6：在用户元件代码传递参数。,#STORAGE REAL:3 STORF(NSTORF) = $A STORF(NSTORF+1) = $B CALL MLAB_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

7、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。

8、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),Settings Id = 1205000000.1215311957 Author = lejian.ltw Desc = 乐健 Arch = windows Options = 0 Build = 6 Warn = 1 Check = 15 Libs = Source = ,关键字,该文件ID号,文件创建者,创建者描述,操作

9、系统类型,设置开始,第 29 页,PSC文件的设置部分(2),RunInfo = Fin = 0.5 Step = 5e-005 Plot = 0.001 Chat = 0.001 Brch = 0.0005 Lat = 100 Options = 0 Advanced = 239 Debug = 0 StartFile = OFile = noname.out SFile = noname.snp SnapTime = 0.3 Mruns = 10 Mrunfile = 0 StartType = 0 PlotType = 0 SnapType = 0 MrunType = mrun ,该部

10、分内容设置project settings -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Page Module。,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

11、普通元件和 Page Module,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) Rec

12、tangle(-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

13、块内部定义,Page(D/A1,Landscape,16,512,344,100) 0.xnode(54,90,2,39446520,-1) Name = HL1002a 0.xnode(54,126,2,35512080,-1) Name = HL1002b 0.xnode(54,162,2,35512584,-1) Name = HL1002c 0.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Page Module,.HL110tran(2862,1098,3,35560568,-1) ,P

14、age Module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 = 0,0 P2 = 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_1 Tmva = 50MVA f = 50.0Hz YD1 = 1 YD2 = 1 Lead = 1 Xl

15、 = 0.1p.u. Ideal = 0 NLL = 0.0p.u. CuL = 0.0p.u. Tap = 0 View = 0 Dtls = 0 V1 = 110.0kV V2 = 10.5kV Sat = 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量状况