基于IEC 61850 SCD文件的变电站自动建模仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于IEC 61850 SCD文件的变电站自动建模仿真方法及系统，该方法包括，读取按照IEC 61850标准描述的变电站SCD文件，经MATLAB中的xml_io_tools工具包解析成结构体，同时MATLAB创建用于输入参数的Excel表格，手动修改Excel表格中的相关参数后，MATLAB读入Excel表格并解析结构体，从而获得变电站拓扑信息和仿真模型参数，然后按照.atp文件的规则生成.atp仿真文件。本发明专利技术与传统的手动建模方式相比，极大降低了变电站设计和运行人员的仿真难度，元件参数选择合适的情况下，能够准确仿真变电站运行状况，满足工程实践的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于变电站自动建模仿真领域，尤其涉及一种基于IEC61850SCD文件的变电站自动建模仿真方法及系统。
技术介绍
IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准。它解决了变电站自动化系统产品的互操作性和协议转换问题，使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明。不论是哪个系统集成商建造的智能变电站工程，都可以通过系统配置文件了解整个变电站的结构和布局。IEC61850-6定义了变电站配置描述语言(SubstationConfigurationLanguage，SCL)，SCL语言描述了变电站的一次设备、变电站通讯、二次智能保护测控设备和数据模型模板，利用SCL语言对变电站进行配置描述是实现设备间互操作性的重要前提。全站系统配置文件(substationconfigurationdescription，SCD)使用SCL语言描述，根据SCL语言的规则解析SCD文件可以得到变电站的拓扑信息。ATP/EMTP广泛应用于电力系统电磁暂态过程的仿真，是暂态仿真领域通用的分析工具。ATP/EMTP的使用方法是首先通过ATPDraw的可视化界面搭建仿真模型，再由ATPDraw自动生成.atp仿真文件，最后调用EMTP仿真内核进行仿真计算。但对于大规模高电压等级的变电站而言，手动搭建仿真模型是复杂困难的，需要操作人员具有较高的建模水平，并需要耗费大量的工作时间。因此目前急需提出一种根据变电站信息自动创建.atp仿真文件的自动建模仿真方法及系统。
技术实现思路
为了解决现有技术的缺点，本专利技术提供一种基于IEC61850SCD文件的变电站自动建模仿真方法及系统。本专利技术通过读取标准的IEC61850SCD文件，并以Excel表格的方式输入少量参数，便可以实现变电站仿真文件的自动创建。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于IEC61850SCD文件的变电站自动建模仿真方法，所述基于IEC61850SCD文件的变电站自动建模仿真方法是基于MATLAB且在服务器中实现的，该仿真方法包括：步骤(1)：接收SCL语言描述的变电站SCD文件，通过xml_io_tools工具包将变电站SCD文件解析为MATLAB结构体；步骤(2)：由MATLAB创建Excel表格，通过手动修改Excel表格实现参数修改；其中，Excel表格中包含仿真时间、仿真步长、仿真模型参数和变电站拓扑信息；步骤(3)：读取Excel表格内的信息并存储至MATLAB预先定义的变量中；步骤(4)：按照IEC61850标准读取MATLAB结构体，解析MATLAB结构体，获取变电站拓扑信息及元件信息，结合Excel表格内的信息，运行MATLAB自动生成用于变电站仿真的.atp文件。所述步骤(2)创建Excel表格的具体过程，包括：MATLAB将仿真时间、仿真步长、仿真模型参数和变电站拓扑信息写入Excel表格的表头，将各个参数的默认值写入Excel表格的对应位置。Excel表格中表头对应的参数均可修改；若不做修改，则取默认值。所述步骤(4)中，解析MATLAB结构体中的Substation部分，获取变电站拓扑信息和元件信息。所述元件信息中包含元件类型，每一种元件对应于一种仿真模型。在MATLAB中，结合Excel表格内的信息，按照变电站拓扑连接关系，通过写txt文档的方式生成.atp文件。采用循环的方式解析MATLAB结构体，每次循环中将解析获得的信息转换为填入.atp文件的字符串。一种基于IEC61850SCD文件的变电站自动建模仿真系统，包括：接收模块，其被配置为接收SCL语言描述的变电站SCD文件，通过xml_io_tools工具包将变电站SCD文件解析为MATLAB结构体；Excel表格创建模块，其被配置为创建用于修改仿真参数的Excel表格；其中，Excel表格中包含仿真时间、仿真步长、仿真模型参数和变电站拓扑信息；Excel表格读取模块，其被配置为读取Excel表格内的信息并存储至MATLAB预先定义的变量中；.atp文件生成模块，其被配置为按照IEC61850标准读取MATLAB结构体，解析MATLAB结构体，获取变电站拓扑信息及元件信息，结合Excel表格内的信息，运行MATLAB自动生成用于变电站仿真的.atp文件。所述Excel表格创建模块包括：信息写入模块，其被配置为将仿真时间、仿真步长、仿真模型参数和变电站拓扑信息写入Excel表格的表头，将各个参数的默认值写入Excel表格的对应位置。所述Excel表格创建模块还包括：参数修改模块，其被配置为修改Excel表格中表头对应的参数。本专利技术的有益效果为：通过读取IEC61850标准的SCD文件，获取变电站拓扑信息和元件信息，结合Excel表格输入的参数信息，自动生成变电站仿真文件。与传统的手动建模方式相比，极大降低了变电站设计和运行人员的仿真难度，元件参数选择合适的情况下，能够准确仿真变电站内各种运行状况，满足工程实践的需要。附图说明图1为本专利技术的方法流程图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术做进一步说明：如图1所示，基于IEC61850SCD文件的变电站自动建模仿真方法，读取按照IEC61850标准描述的变电站SCD文件，经MATLAB中的xml_io_tools工具包解析成结构体，同时MATLAB创建用于输入参数的Excel表格，手动修改相关参数后，MATLAB读入Excel表格并解析结构体，从而获得变电站拓扑信息和仿真模型参数，然后按照.atp文件的规则生成.atp仿真文件。表1仿真条件仿真步长(ns)(1ns≤仿真步长＜10ns)1仿真时间(s)(0.0001s≤仿真时间＜10s)0.001文本输出频率100图形输出频率1高压侧电压等级(kV)500断路器等效长度(m)2.42隔离开关等效长度(m)3.12隔离开关等效对地电容(合闸状态，单位：pF)240变压器等效入口电容(pF)5000变压器等效电感(整数，单位：mH)20两个隔离开关之间短母线长度(m)4.839隔离开关与母线之间短母线长度(m)2.805如表1所示，通过Excel表格实现仿真参数的输入，输入的参数包括仿真步长、仿真时间、文本/图形输出频率、电压等级、元件参数以及必要的拓扑信息。Excel表格的表头和对应内容均由MATLAB以写Excel文件的方式完成。Excel表格中表头对应参数均为默认值，操作人员可以在生成的Excel表格中手动修改并保存，下次仿真时MATLAB读入修改过的Excel文件，从而实现仿真参数的修改。按照IEC61850标准描述的变电站SCD文件，描述了变电站拓扑本身及变电站结构与配置于智能电子设备中的变电自动化系统功能(逻辑节点)的关系。SCD文件包含Header、Substation、Communication、IED和DataTypeTemplates五个部分，其中变电站的拓扑信息和元件信息均在Substation部分中予以描述。通过xml_io_tools工具包将SCL语言描述的SCD文件转换为MATLAB结构体，提取出结构体中的Substation部分，对其进行解析即可获得变电站拓扑信息和元件信息，进而生成填入.atp文件的字符串。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IEC 61850 SCD文件的变电站自动建模仿真方法，其特征在于，所述基于IEC 61850 SCD文件的变电站自动建模仿真方法是基于MATLAB且在服务器中实现的，该仿真方法包括：步骤(1)：接收SCL语言描述的变电站SCD文件，通过xml_io_tools工具包将变电站SCD文件解析为MATLAB结构体；步骤(2)：由MATLAB创建Excel表格，通过手动修改Excel表格实现参数修改；其中，Excel表格中包含仿真时间、仿真步长、仿真模型参数和变电站拓扑信息；步骤(3)：读取Excel表格内的信息并存储至MATLAB预先定义的变量中；步骤(4)：按照IEC 61850标准读取MATLAB结构体，解析MATLAB结构体，获取变电站拓扑信息及元件信息，结合Excel表格内的信息，运行MATLAB自动生成用于变电站仿真的.atp文件。

【技术特征摘要】
1.一种基于IEC61850SCD文件的变电站自动建模仿真方法，其特征在于，所述基于IEC61850SCD文件的变电站自动建模仿真方法是基于MATLAB且在服务器中实现的，该仿真方法包括：步骤(1)：接收SCL语言描述的变电站SCD文件，通过xml_io_tools工具包将变电站SCD文件解析为MATLAB结构体；步骤(2)：由MATLAB创建Excel表格，通过手动修改Excel表格实现参数修改；其中，Excel表格中包含仿真时间、仿真步长、仿真模型参数和变电站拓扑信息；步骤(3)：读取Excel表格内的信息并存储至MATLAB预先定义的变量中；步骤(4)：按照IEC61850标准读取MATLAB结构体，解析MATLAB结构体，获取变电站拓扑信息及元件信息，结合Excel表格内的信息，运行MATLAB自动生成用于变电站仿真的.atp文件。2.如权利要求1所述的一种基于IEC61850SCD文件的变电站自动建模仿真方法，其特征在于，所述步骤(2)创建Excel表格的具体过程，包括：MATLAB将仿真时间、仿真步长、仿真模型参数和变电站拓扑信息写入Excel表格的表头，将各个参数的默认值写入Excel表格的对应位置。3.如权利要求2所述的一种基于IEC61850SCD文件的变电站自动建模仿真方法，其特征在于，Excel表格中表头对应的参数均可修改；若不做修改，则取默认值。4.如权利要求1所述的一种基于IEC61850SCD文件的变电站自动建模仿真方法，其特征在于，所述步骤(4)中，解析MATLAB结构体中的Substation部分，获取变电站拓扑信息和元件信息。5.如权利要求4所述的一种基于IEC61850SCD文件的变电站自动建模仿真方法，其特征在于，所述元件信息中包含元件类型，每一种元件对应于一种仿真模型。...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥建文，李帅，刘世明，范云鹏，程军卫，王永刚，王传勇，黄启彦，李书连，王坤，王新兵，孙丰州，时东伟，王朋，
申请(专利权)人：山东电力设备有限公司，山东大学，国网山东省电力公司枣庄供电公司，山东电工电气集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37