BPA-CloudPSS 算例转换工具

本文档介绍 BPA-CloudPSS 算例自动转换工具的功能特色与使用流程，并以 BPA 标准测试系统算例进行演示。

功能定义

CloudPSS 提供了 BPA-CloudPSS 算例自动转换工具，可基于中国电力科学研究院电力系统分析软件（BPA）的算例工程，快速构建大规模交直流电网的全电磁暂态仿真算例。

功能说明

算例转换工具特性

提示

该算例转换工具具备四大重要特性：

1：模型丰富，覆盖 64 种交直流系统设备

2：基于潮流结果，快速初始化电磁暂态仿真

3：极速转换与高效仿真

4：基于地理信息图，自动布局场站

模型丰富
基于潮流结果快速初始化
极速转换与高效仿真
基于地理信息图自动布局场站

针对 BPA 软件中的每一种设备模型， CloudPSS 均建立了一一对应的设备模型模板，并设计了参数转换及补全方法，实现了由潮流/机电暂态元件模型向全电磁暂态元件模型的映射。所建立的设备模板与 BPA 进行了详细对比，保证了稳态和暂态计算精度。下图展示了 CloudPSS 同步发电机设备模板，包含了完整的电机、励磁、调速、 PSS 元件及连接关系。

目前， BPA→CloudPSS 算例转换工具已支持含同步发电机（包括励磁、调速和 PSS ）、负荷、传输线、变压器、串/并补、 SVC 、特高压直流输电系统，风机、光伏发电系统等 64 种设备元件的算例转换。

对于目前尚未支持的电气元件，CloudPSS 提供了电压源/负荷等效的方法，保证任意算例转换后的大规模电磁暂态算例均可稳定仿真。

算例转换流程

BPA-CloudPSS 算例转换流程如下图所示，包括了 BPA 工程文件选择、分区选择、转换参数设置、算例上传等步骤。

选择 BPA 工程文件、潮流作业与地理信息接线图文件

选择 BPA 工程文件、潮流作业与地理信息接线图文件。由于转换工具会根据 BPA 潮流结果文件进行转换，转换时请确保 dat 文件所在文件夹下存在 *.bse 格式的潮流结果文件。若没有，则需要在 BPA 软件进行一次潮流计算生成 *.bse 文件再进行转换。

选择 BPA 工程文件、潮流作业与地理信息接线图文件
选择分区

由于 BPA 软件提供了分区管理功能，在算例转换时，用户可灵活选择一个或多个电网分区，生成省级、区域级甚至全网级电磁暂态算例。区域外的系统将在区域边界被自动等效为电源、负荷或戴维南等值元件。BPA 分区的具体含义可在 dat 文件中的 /NETWORK_DATA\ 控制语句处进行查看。

选择分区
设置转换参数

用户可选择启动设置、交流线路转换设置、输出设置等转换参数。
1. 启动设置可设置使用潮流初值进行启动，自动将初值写入电磁暂态仿真模型。
2. 交流线路转换设置可以限制阻抗参数过小交流线路的最小值， $X1$ 为负数的交流线将被转换为串补； $R1$ 、 $X1$ 、 $B1$ 均小于上述阈值的交流线将被转换为联络线。
3. 输出设置可以选择需要输出的信号类型。
  
  设置转换参数
  
  输出设置自动生成的示波器
开始转换

开始转换后，程序会输出全部过程信息，方便用户调试可能出现的错误。

转换过程
算例上传与进行仿真

转换成功后，需要将所生成的成的 cmdl 算例文件上传到 CloudPSS 仿真平台进行潮流计算与电磁暂态仿真。

算例上传

案例介绍

BPA 标准算例转换

选择算例、潮流任务与地理信息接线图文件

选择算例、潮流任务与地理信息接线图文件
选择分区

选择分区
设置转换参数，选择输出信号类型

设置转换参数
转换过程

转换过程
算例上传

算例上传
启动潮流计算

潮流计算结果
启动电磁暂态仿真

电磁暂态仿真结果

常见问题

软件无法运行，提示安装 XX.NET 框架。

按提示下载安装即可。

为什么进行转换时无法选择分区？

这是由于 dat 文件缺少指定网络数据的控制语句 /NETWORK_DATA\，在 dat 文件控制语句处添加 /NETWORK_DATA\ 后可正常识别分区。

为什么我的 BPA 算例中有 12 个光伏场站模型（或其他元件模型），转换得到算例只有 6 个光伏场站模型（或其他元件模型）？

由于 BPA-CloudPSS 算例转换工具是基于潮流结果进行转换的，对于出力为 0 的设备将不会被转换。需要对 dat 文件进行修改，重跑潮流后进行转换。

BPA 算例转换得到的算例报错：变压器参数为负。

这是由于 BPA 数据存在错误，可以在 BPA 的 dat 文件中搜索找到对应的变压器，修改参数后重新转换。也可以直接在 CloudPSS 平台上修改。

BPA 算例转换得到的算例报错：变压器引脚悬空。

这是由于 BPA 数据存在错误，需要在 BPA 的 dat 文件中搜索找到对应的变压器，添加对应的母线。

潮流计算不收敛时如何排查错误？

1. 根据潮流仿真报错信息检查相应的元件，常见的潮流仿真报错信息包括：

缺少 PV 节点或平衡节点，报错码为： Buses xxx, and xxx are isolated, with neither a slack bus nor a PV bus found in this area.
母线间短路，报错码为：xxx is a short circuit. Try eliminating it.
元件连接了非母线节点，报错码为：Pin Pin - of xxx is connected to a non-bus node.
一条传输线连接了不同电压等级的母线，需要检查 BPA 数据准确性，报错码为：The base voltage of XXX(525kV) and XXX(800kV) which are on ether side of xxx. does not match.

2. 通过潮流计算结果表格进行检查：

Buses 表格的 $P_{res}$ 参数按正序或负序排序，如有大于 10 或小于 -10 的参数，检查连接该母线的同步发电机、三相交流电压源、静态负载、变压器等元件的容量、电压等参数是否设置合理。

检查 P_res
Branches 表格的 $P_{loss}$ 参数按正序或负序排序，如有大于 50 或小于 -50 的参数，检查该元件的容量是否设置的太小。

检查 P_loss

电磁暂态仿真报错：Thread 0: KLU Error: singularin block 145

一般是由于新能源出力或高压直流输电系统直流线路电感参数为 0 导致：

新能源出力为 0 ，修改后正常运行。

新能源出力为 0
高压直流输电系统直流线路电感参数为 0 ，修改后正常运行。

直流线路电感参数为 0

电磁暂态仿真：启动电机后母线电压异常升高

一般是由于电机控制器部分上下限参数异常导致，一般上限需要大于 0，下限需要小于 0。

电磁暂态仿真：启动电机后母线电压与电机功率大幅度振荡

一般是由于 GA、GM、GN 等电机控制器参数异常导致：

GA 控制器的 PGV DELAY （功率输出信号的纯延迟时间参数）过大，修改为 0.1 后正常运行。

功率波形振荡

PGV DELAY 过大

修改 PGV DELAY 参数后正常运行
GN 调节系统模型的 TYP（模式选择）为 2-开度模式，修改为 1-功率模式后正常运行。

功率波形振荡

模式选择为开度模式

修改为功率模式后正常运行
GM 调节系统模型的 DBMAX （一次调频上限）小于 0，修改为 1 后正常运行。

一次调频上限小于 0

电磁暂态仿真：仿真可以观察到电压（或是其他波形）异常，如何快速定位到参数异常的设备模型？

以光伏场站模型启动时间为例，可以通过修改设备启动时间，通过异常波形产生的时刻进行定位。

对于目前算例转换工具尚未支持的用户自定义设备元件，如何进行转换？

对于用户自定义构建的设备元件，用户可以通过配置自定义元件的 json 文件进行匹配。元件 json 文件用于映射 BPA 设备元件参数与 CloudPSS 对应的元件参数，包含 BPA 元件参数 json 文件配置与 CloudPSS 元件参数 json 文件配置两部分。

BPA 设备元件参数 json 文件配置

下图所示为 MM 型风电机组卡片参数配置，需要基于 BPA 中的数据格式要求进行设置。以第一行 _0":"1,2,A2,1,1,=,MM,MM，数据卡标识 为例，1,2 代表起止列数；A2 代表标识符；MM 代表数据卡标识。

BPA 设备元件参数 json 文件配置
CloudPSS 元件参数 json 文件配置

下图所示为 CloudPSS 元件参数 json 文件配置，需要基于 BPA 元件参数以及潮流结果对进行 CloudPSS 元件参数配置。

CloudPSS 元件参数 json 文件配置

其中 RID 为元件资源 ID，如 model/CloudPSS/DFIG_WindFarm_Equivalent_Model 代表 CloudPSS 用户下的 DFIG_WindFarm_Equivalent_Model 元件，可以在 SimStudio 实现标签页-属性栏处获取。

元件 RID 获取

Args 代表元件的参数，与下图所示的 CloudPSS 元件参数一一对应，如 Dblk_Gsc 代表网侧变流器启动延时，Dblk_Rsc 代表机侧变流器启动延时。

CloudPSS 元件参数列表

对于 BPA 元件卡参数没有的参数，一般采用元件的默认参数值进行补全，如 Dblk_Gsc 的默认值为 0.2s。

对于 BPA 元件卡参数中包含以及与潮流结果相关的参数，需要通过表达式进行输入，如 VLL_Gr 的默认值为 MM.BusBase * bus_o.Volt，其中 MM.BusBase 代表 BPA 元件卡 MM 的 BusBase 参数值，bus_o.Volt 代表母线电压的潮流计算结果。如 pf_P 的默认值 gen_o.PgMw 代表元件有功功率的潮流计算结果，pf_Q 的默认值 gen_o.QgMvar 代表元件无功功率的潮流计算结果。

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