面向BPA的电网规划智能辅助软件设计与开发

黄阮明　黄一超　费斐　李亦农　庞爱莉　张梦瑶

摘要：PSD-BPA电力系统分析程序，具备电力系统潮流、稳定、短路电流、小扰动、无功优化、动态等值等计算分析功能，其新一代集成操作环境（PSDEdit平台）在实际使用过程中仍然存在一些不足，有必要开发辅助软件以提高数据维护效率。文章介绍了辅助功能设计和开发思路，重点就“数据双向处理、典型参数库管理、数据智能纠错、自由组合查询修改、通用批处理、潮流调整辅助处理”六大功能设计进行阐述，最后通过应用举例进一步验证了辅助软件的可用性、可靠性和先进性。

关键词：BPA；电网规划；软件；开发

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）36-0231-04

1 背景

PSD-BPA电力系统分析程序（以下简称“BPA程序”），是中国电力科学研究院在引进消化原版BPA程序代码后重新开发的一款电网仿真计算软件，具备电力系统潮流、稳定、短路电流、小扰动、无功优化、动态等值等计算分析功能，其新一代集成操作环境（PSDEdit平台）在文件操作、数据编辑、参数维护、结果分析、仿真计算等方面做了大量更新升级，使用更加便捷。

然而，BPA程序在实际使用过程中仍然存在一些不足，主要体现在计算数据与设备参数双向转换、设备典型参数管理、设备参数智能纠错、计算数据自由组合查询和数据修改批处理等方面，难以满足目前大电网仿真计算数据维护使用要求。

本文面向BPA软件平台，研究开发具有电网计算数据参数管理、数据查询和纠错检查等功能的智能辅助软件（以下简称“辅助软件”），以提高仿真数据处理效率，降低人工维护出错率，对提升电网规划设计工作水平有积极意义。

2 功能设计

BPA程序的数据以文本方式管理，数据格式定义十分严谨，设备信息和参数都隐含在数万行的文本数据中，难以归类、查询、统计和管理。结合上海电网规划仿真实际工作需要，本文开发的辅助软件主要功能为：1）数据双向处理功能；2）典型参数管理功能；3）数据智能纠错功能；4）自由组合查改功能；5）通用批处理功能；6）潮流调制辅助功能。开发过程中，为确保软件功能的实用性和先进性，开发人员与需求方需保持紧密联系，随时开展信息交互和意见反馈（图1）。

本文辅助软件是针对BPA格式计算文件的数据处理和电网设备的参数管理辅助工具，在专家干预基础上形成典型参数库，为规划数据搭建和参数校核纠错提供支撑，其数据处理流程图如图2所示。

3 软件开发

BPA智能辅助软件具备“数据双向处理、典型参数库管理、数据智能纠错、自由组合查询修改、通用批处理、潮流调整辅助处理”六大类使用功能。从软件开发角度看，具备“底层、中间层、用户层”三级架构（图3），自下而上形成BPA智能辅助软件面向用户的最终使用功能。

软件开发工具选用Visual Studio 2015，数据库开发选择ACCESS 2007，开发工具界面友好、与EXCEL等常用办公软件结合度高、开发周期短。本文结合BPA数据格式定义和实际电网仿真计算需求，开发完成六大类功能模块如下：

1）数据双向处理

目前BPA软件的数据以文本方式存放，电力系统的设备信息和参数都隐藏在数万行的文本数据中，且数据交叉存放的情况十分普遍，客观上造成计算数据中的设备信息难以统计和管理。本辅助软件可以读入BPA数据，识别各类型卡片及字段，提取参数纳入数据库和EXCEL表进行集中管理，且具备“提取参数”和“复原参数”双向导入导出功能，该功能模块流程图如图4。

2）典型参数库管理

本功能模块具备“提取参数”和“生成参数”功能，其中“提取参数”指从仿真计算数据中提取出各种型号的线路、变压器和发电机元件参数，经过专家干预处理，形成电网仿真计算的典型参数库；“生成参数”指从典型参数库中选配出型号、规模、来源均合适的元件模型参数，并同步生成所需要的仿真计算数据卡，该功能模块流程图如图5。

3）数据智能纠错

BPA平台中数据格式要求十分严格，人工维护数据极易出错。智能纠错功能可以扫描BPA潮流、稳定数据文件，自动校核数据格式和参数取值方面的错误，给出存疑数据推荐值，具备一键式纠错处理和逐条逐项处理等不同纠错处理模式，该功能模块流程图如图6。

4）自由组合查询修改

该功能可实现对BPA潮流、稳定数据的模糊查询、精确查询和按节点名查询，并且可以在查询结果中再次进行多轮精细化查询。对查询结果可以进行批处理修改操作，如指定字段的部分内容替换、指定位置的内容替换、指定字段的数值统计与调整，修改后的数据可导回原文件保存，该功能模块流程图如图7。

5）通用批处理

该功能可轻松实现节点负荷分配、机组类型设置、线路型号和线路额定电流填写、节点分区编码等大批量共性数据替换任务，该功能模块流程图如图8。

6）潮流调整辅助处理

特大型电网的潮流数据在调制潮流时，收敛性较差，人工手动逐点修改数据的工作效率太低。潮流调制辅助功能，可以根据分区信息筛选操作对象，批量调制发电机出力、负荷值、机端电压等关键设备参数，可有效提高大电网潮流调制的工作效率，该功能模块流程图如图9。

4 运行实例

本软件的“自由组合查改”功能模块，提供了“模糊查询”、“精确查询”和“按節点名查询”三种查询模式（图10、图11），其中模糊查询模式可实现多轮次递进式查询，精确查询模式则可实现多达三组的组合条件约束查询，按节点名查询方式可实现特定查询需要。经检验，该功能模块可满足目前规划仿真计算时的所有数据查询需求，具有查询速度快、效率高，数据定位准确等特点，且具备查询结果批处理修改功能。

算例的具体操作步骤如下：

1）选择待处理BPA格式计算数据，潮流数据以“*.dat”为后缀，稳定数据以“*.swi”为后缀，必选项；

2）选择“模糊查询”按钮，填写查询关键字，如“南桥”，必选项。若选择“精确查询”按钮，可采取“AND”、“OR”策略，自由组合最多三组查询条件；

3）點击“刷新查询”按钮，第一次查询或重新查询使用，查询结果显示在右侧“查询处理结果”文本框区域中；

4）选择待处理数据卡片类型，如“B”，必选项；

5）选择批处理策略（共四种：“字段替换”、“字段全覆盖”、“字段数值调整”和“任意位置替换”），选择待处理字段名称，填写待处理字段的筛选阈值和目标值，必选项；

6）点击“执行按钮”，批处理结果即可在“查询处理结果”文本框区域更新显示，处理过程信息在“执行”按钮下方的文本框中显示；

7）点击“导回原文件”按钮，将所有处理结果全部导回到左侧的原文件中更新显示；

8）点击“另存为”或“保存”按钮，将所有处理结果保存到源文件中；

9）点击“调用计算程序”，可直接调用默认BPA主程序打开保存后的计算数据；

10）双击右侧“查询处理结果”文本框中任意一行数据，激活“参数校核”按钮，对选中数据行开展进一步参数校核处理；

1）选择待校核数据卡的典型参数筛选字段，如线路数据卡的“类别”、“线型”、“电压”和“来源”，必选项；

2）填写待校核阈值参数，如线路数据卡的“长度”参数，本软件可自动折算出所需典型参数数据，必选项；

3）勾选待替换字段，点击“替换”按钮，将本软件自动生成的典型参数替换到原始数据卡中；

4）点击“保存”按钮，将参数校核后的原始数据卡保存到查询结果文件中；

5）在查询主界面中，点击“更新”按钮，可将步骤“14”中保存的数据卡更新至“查询处理结果”区域，进一步点击“导回原文件”、“保存”或“另存为”按钮，可将参数校核结果数据导回并保存到BPA源文件中。

5 结束语

面向BPA的电网规划智能辅助软件，立足需求、积极创新，具备数据双向处理、典型参数管理、数据智能纠错、自由组合查改、通用批处理和潮流调制辅助等六大主体功能，已能满足电网规划仿真计算数据处理基本需求。经过大量的软件功能测试和电网规划仿真计算实际应用，全面检验了BPA智能辅助软件的先进性、可用性和可靠性。项目成果的应用，提高了仿真计算数据维护的工作效率，降低了数据处理出错概率，加快了潮流调制收敛的工作速度，具有较好的推广应用价值。

参考文献：

[1] 印永华， 卜广全， 汤涌， 等. PSD-BPA 软件新一代集成操作环境使用指南[M]. 北京： 中国电力科学研究院， 2015.

[2] 印永华， 卜广全， 汤涌， 等. PSD-PF潮流程序用户手册（V4.3）[M]. 北京： 中国电力科学研究院， 2015.

[3] 印永华， 卜广全， 汤涌， 等. PSD-ST暂态稳定程序用户手册（V5.0）[M]. 北京： 中国电力科学研究院，2015.

[4] Bruce Johnson. Visual Studio 2015高级编程[M]. 张卫华，裴洪文， 译. 北京： 清华大学出版社， 2016.

[5] 隋丽娜， 迟剑， 郭立峰， 等. Visual Basic范例开发大全[M]. 北京： 清华大学出版社， 2010.