BPA网络拓扑结构在PSCAD/EMTDC中的可视化自动重构技术

如前所述，机电暂态仿真软件BPA与电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC在处理仿真网络上存在较大的差异，PSCAD/EMTDC需要事先形成完整的可视化网络拓扑结构才能满足仿真计算的要求。因此，在模型自动转换过程中，就必须先解决拓扑结构的转换，即BPA网络拓扑结构在PSCAD/EMTDC中的可视化自动重构。非可视化网络拓扑结构在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC环境下的自动重构与可视化是模型自动转换的重点与难点。鉴于此，本书首次提出基于图论相关理论以及节点—支路关联矩阵的电力网络的自动重构，实现文本形式的网络模型向直观的可视化网络拓扑结构模型。

2.4.2.1　网络拆分原则

通过节点—支路关联矩阵，采用深度优先搜索算法，找寻各节点（母线）之间采用变压器、交直流输电线路以及其他元件构建的电气联系，逐一规划安排各节点（母线）在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC环境下初始节点坐标。由于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC单页面仿真节点受限，需要根据初始坐标合理分解网络。本转换平台提供三种拆分网络结构方法：按照全网转换网络时，转换平台自动根据全网的初始坐标，以页面内不出现超出页面最大范围为界，拆分节点（母线）；按照区域转换时，根据网络中同区域内节点（母线）数量及联接关系，将同区域内网络节点（母线）转换在同一页面内，若单一页面不能承载区域内的所有节点时，同样按照全网转换拆分的原则进行拆分；按照分区转换时，根据网络中同分区内节点（母线）数量及联接关系，将同分区内网络节点（母线）转换在同一页面内，若单一页面不能承载分区内的所有节点时，同样按照全网转换拆分的原则进行拆分。

2.4.2.2　节点—支路关联矩阵的形成

机电暂态仿真软件BPA的潮流文件中包含了待仿真系统的拓扑结构，即各节点（母线）之间通过变压器、交流或直流输电线路构成的网络。分析机电暂态仿真软件BPA的潮流文件中的B系列卡片，可以准确地记录节点（母线）的信息，包括节点（母线）名称、节点电压。在形成机电暂态仿真软件BPA的潮流文件时，习惯性以节点（母线）所在的地名来命名节点名称，因此在B系列卡片中，多个节点（母线）名称可能相同，为了可以准确地区分不同的节点（母线），记录节点（母线）信息时，必须引入节点（母线）电压，由节点（母线）名称和节点（母线）电压决定的节点在机电暂态仿真软件BPA中是唯一的。分析L、E、T、R以及LD、LM卡片，得到各节点（母线）之间的联接关系。(www.xing528.com)

将机电暂态仿真软件BPA的潮流文件中节点（母线）数据存储于二维向量中，读取L、E、T、R以及LD、LM卡片，根据该类型卡片中的节点（母线）信息，逐行逐列形成节点—支路关联矩阵R。矩阵的行与存储节点（母线）向量一一对应，矩阵的列表征每一种支路信息。矩阵中的元素分别显示节点（母线）与支路的对应关系：当支路的两端关联某节点（母线）时，节点所在的行与支路所在的列元素为1，其他情况为0。假设形成的节点（母线）数据二维向量为Busij，其中Busi1为节点（母线）名称、Busi2为节点（母线）电压，当读取分析l卡片时，若卡片的节点（母线）信息与Busij中的i、j节点相符时，则节点—支路关联矩阵R中Ril、Rjl为1，第l列的其余元素为0。这样形成的节点—支路关联矩阵R为一稀疏矩阵，若待仿真的网络越大时，矩阵的稀疏度越大，此时可以采用稀疏矩阵技术来存储节点—支路关联矩阵R。

2.4.2.3　电力系统生成树

电力系统生成树是图论相关理论在电力系统中的实际应用，依据网络的节点—支路关联矩阵R，按一定的搜索算法，搜索得出反映电力系统节点间联系的图形表示方式。由于生成树的不唯一性，电力系统生成树也是不唯一的，但是不同的生成树所反映的电力系统网络的拓扑结构式唯一的、完整的。电力系统生成树的形成，则完成了采用机电暂态仿真软件BPA格式记录的网络的拓扑结构在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC环境下的可视化自动重构。

本书提出的机电暂态仿真软件BPA模型向电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC模型自动转换平台开发中电力系统生成树的搜索方法为深度优先搜索算法。以网络中某一节点（母线）为起始开始搜索节点，依据搜索算法，最大深度地搜索与该节点（母线）联系的网络的节点，即最大深度的网络树，其搜索算法如图2-5所示。形成网络生成树，则实现了网络的拓扑结构可视化重构。