CN102255321B - 一种avc系统检测方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种AVC系统检测方法及其装置，所述方法包括：采集电力系统某一时刻的断面潮流数据；对所述断面潮流数据进行潮流计算；根据潮流计算的结果，调用BPA程序分别生成所述电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据；将各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据分别输入待测AVC系统，根据所述待测AVC系统的控制动作，分别获得所述电力系统在各个所述预设运行场景下执行所述控制动作后的新的断面潮流数据；将各个所述预设运行场景下的所述新的断面潮流数据与预设的标准断面潮流数据比较，并根据比较结果判断所述待测AVC系统的控制效果。本发明的AVC系统检测方法及其装置能够客观、全面的对AVC系统进行检测评估。

Description

一种AVC系统检测方法及其装置
技术领域
本发明涉及电力系统自动电压控制的技术领域，尤其涉及一种AVC系统检测方法，以及一种AVC系统检测装置。
背景技术
近年来，随着电力系统规模的不断扩大，电网互联增强，电力系统复杂程度的不断提高，使得电压无功优化控制问题的规模越来越大，电压无功控制方式不能只是局部控制，而应该从整个电网的角度进行综合电压无功控制，实现全网最优地改善各节点电压水平和减少网损的目的。随着智能电网的发展，智能电网电压无功自动控制AVC(Automatic Voltage Control，自动电压控制)系统成为了重要的一环，AVC系统通过调度自动化系统采集各节点遥测、遥信等实时数据进行在线分析和计算，以各节点电压合格、关口功率因数为约束条件，进行在线电压无功优化控制，实现主变分接开关调节次数最少、电容器投切最合理、发电机无功出力最优、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标,最终形成控制指令，通过调度自动化系统自动执行，实现了电压无功优化自动闭环控制数。而不同型号的AVC系统对电压无功控制的效果各不相同，为了选择最适合某个具体电网要求的系统，则需要对各控制系统进行全方位的检测评估。
评价一套AVC系统与本电网的匹配程度需要极多的电网运行场景来验证。因此，如何提供电网正常运行情况下的多场景模式，能够比较客观的反映电网本质特征，从而客观、全面的对AVC系统进行检测评估，是本领域的长期研究的一个技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种能够客观、全面的对AVC系统进行检测评估的AVC系统检测方法。
一种AVC系统检测方法，包括步骤：
采集电力系统某一时刻的断面潮流数据；
对所述断面潮流数据进行潮流计算；
根据潮流计算的结果，分别在各个所述预设运行场景下调用BPA程序的各个目标函数，将所述断面潮流数据的计算结果按照填空方式对应代入各个所述目标函数，生成电力系统的各种预设运行场景，计算出各预设运行场景下所关注的目标函数值，获得所述电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据；
将各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据分别输入待测AVC系统，根据所述待测AVC系统的控制动作，分别获得所述电力系统在各个所述预设运行场景下执行所述控制动作后的新的断面潮流数据；
将各个所述预设运行场景下的所述新的断面潮流数据与预设的标准断面潮流数据比较，并根据比较结果判断所述待测AVC系统的控制效果。
与现有技术相比较，本发明的AVC系统检测方法调用BPA程序变换电力系统的运行场景，获得电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据，因为BPA程序是半开源的，BPA程序对各种运行场景下的编程格式相对固定，其自身带有多种运行场景下设定好的目标函数，能够直接调用来计算生成电力系统的各种运行场景，大大节省了运算的时间，以及软件制作的编程成本。最后将各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据分别输入待测AVC系统，对所述待测AVC系统的控制操作进行评估，因此，能够客观、全面的对AVC系统进行检测、分析和评估，获得更好的检测评估效果。
优选地，在对所述断面潮流数据进行潮流计算时，首先采用P-Q分解法对电力系统某一时刻的断面潮流数据进行初始迭代，使潮流数据快速收敛至低于预定值，接着采用牛顿－拉夫逊算法进行精确计算，保证潮流计算的准确度，因此既提高了AVC系统的检测速度，又能保证准确度。
本发明要解决的技术问题还在于提供一种能够客观、全面的对AVC系统进行检测评估的AVC系统检测装置。
一种AVC系统检测装置，包括：
数据采集模块，用于采集电力系统某一时刻的断面潮流数据；
潮流计算模块，用于对所述断面潮流数据进行潮流计算；
运行场景设定模块，用于根据所述潮流计算模块的潮流计算的结果，分别在各个所述预设运行场景下调用BPA程序的各个目标函数，将所述断面潮流数据的计算结果按照填空方式对应代入各个所述目标函数，生成电力系统的各种预设运行场景，计算出各预设运行场景下所关注的目标函数值，获得所述电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据；
AVC检测模块，用于将各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据分别输入待测AVC系统，根据所述待测AVC系统的控制动作，分别获得所述电力系统在各个所述预设运行场景下执行所述控制动作后的新的断面潮流数据；
AVC评估模块，用于将各个所述预设运行场景下的所述新的断面潮流数据与预设的标准断面潮流数据比较，并根据比较结果判断所述待测AVC系统的控制效果。
与现有技术相比较，本发明的AVC系统检测装置中，所述运行场景设定模块调用BPA程序变换电力系统的运行场景，获得电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据，因为BPA程序是半开源的，BPA程序对各种运行场景下的编程格式相对固定，其自身带有多种运行场景下设定好的目标函数，能够直接调用来计算生成电力系统的各种运行场景，大大节省了运算的时间，以及软件制作的编程成本。最后，所述AVC检测模块将各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据分别输入待测AVC系统，所述AVC评估模块对所述待测AVC系统的控制操作进行评估，因此，能够客观、全面的对AVC系统进行检测、分析和评估，获得更好的检测评估效果。
优选地，所述潮流计算模块在对所述断面潮流数据进行潮流计算时，首先采用P-Q分解法对电力系统某一时刻的断面潮流数据进行初始迭代，使潮流数据快速收敛至低于预定值，接着采用牛顿－拉夫逊算法进行精确计算，保证潮流计算的准确度，因此既提高了AVC系统的检测速度，又能保证准确度
附图说明
图1是本发明AVC系统检测方法的步骤流程图；
图2是本发明AVC系统检测装置的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是本发明AVC系统检测方法的步骤流程图。
所述AVC系统检测方法包括以下步骤：
S101，采集电力系统某一时刻的断面潮流数据；
所述断面潮流数据可包括所述电力系统在该时刻各发电机发电总量、负荷模型、接线方式、负荷点等。通常可以通过所述电力系统的遥测、遥信来获取所述断面潮流数据。
作为一种优选实施方式，在本步骤中，可以从所述电力系统自身运用的潮流数据采集系统获取所述断面潮流数据。常见的电力系统的潮流数据采集系统包括SCADA、EMS系统，或者WAMS系统等。则在本步骤中，分别接收SCADA、EMS系统，或者WAMS系统在某一时刻采集的潮流数据，组成所述电力系统在该时刻的断面潮流数据。
S102，对所述断面潮流数据进行潮流计算；
进行潮流计算时采用什么算法以及迭代的最大步数可以由用户具体指定。
作为本步骤的一种优选实施方式，为加快正常潮流的计算速度，首先采用P-Q分解法对所述断面潮流数据进行初始迭代，当初始迭代过程中的所述断面潮流数据的振幅收敛至低于预定值时，为了提高收敛性，进一步采用牛顿－拉夫逊算法继续对所述断面潮流数据进行计算。
先采用P-Q分解法进行初始迭代，然后再转入牛顿－拉夫逊法求解潮流。该算法适用于求解低压配电网、具有串补的网络和经网络化简以后的等值网络系统的潮流。采用该算法有助于克服由于网络R/X比值大而收敛性差的困难。并且，该算法可用来处理伪Vθ节点，所谓伪Vθ节点是BPA程序中新设置的三种节点类型，它们是BJ、BK和BL。BJ、BK和BL在计算中的职能见下表。
节点类型 初始类型 最终类型
BJ BS（Vθ） B（PQ）
BK BS（Vθ） BE（PV）
BL BS（Vθ） BQ（PV，Qmin<Q<Qmax）
S103，根据潮流计算的结果，调用BPA程序分别生成所述电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据；
具体地，可利用Visual C++语言编写接口算法，调用BPA的稳定计算进程，计算所述电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据。
由于所述BPA程序是本开源的，对各种运行场景下的编程格式相对固定，因此其底层包含多种运行场景下设定好的目标函数，能够直接调用来计算生成电力系统的各种运行场景，大大节省了运算的时间，以及软件制作的编程成本。
利用BPA程序运行方式编程格式固定的特点，将上述步骤S102中潮流计算的结果按照填空方式代入各个所述目标函数，生成电力系统的各种预设运行场景，计算出各预设运行场景下所关注的目标函数值，获得所述电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据。
S104，将各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据分别输入待测AVC系统，根据所述待测AVC系统的控制动作，分别获得所述电力系统在各个所述预设运行场景下执行所述控制动作后的新的断面潮流数据；
分别将所述初始断面潮流数据输入待测AVC系统，所述待测AVC系统根据所述初始断面潮流数据，会产生相应的控制动作，例如水力发电站A和火力发电站B在一种预设运行场景下正常工作，二者的发电量基本相等；而在另一种预设运行场景下，水力发电站A的发电量增大（例如汛期来临等），则所述待测AVC系统根据两种预设运行场景下的初始断面潮流数据，可能控制增大所述水力发电站A的输出，而减少所述火力发电站B的输出，以充分利用资源，减少能源损耗。
则，根据所述待测AVC系统的控制动作，可以从所述待测AVC系统直接计算出所述电力系统在各个所述预设运行场景下执行所述控制动作后的新的断面潮流数据。
S105，将各个所述预设运行场景下的所述新的断面潮流数据与预设的标准断面潮流数据比较，并根据比较结果判断所述待测AVC系统的控制效果。
所述预设的标准断面潮流数据为评估所述待测AVC系统的控制效果的标准，其可以根据客户的需要自定义。作为一种实施方式，所述预设的标准断面潮流数据为各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据，可以直接比较出所述待测AVC系统的控制动作执行前后，电力系统的运行是否有改进，从而对所述待测AVC系统的控制效果做出正确的判断。
例如，分别比较所述待测AVC系统的控制动作执行前后电力系统的电压合格率，或者网损，从而可以从这两方面对待测AVC系统的控制效果做出判断，如果用户的要求有较低的网损，则可以根据判断结果选择控制动作执行前后电力系统的网损降低较明显的待测AVC系统，来适用于对应的电力系统；如果要求有较高的电压合格率，则可以根据判断结果选择控制动作执行前后电力系统的电压合格率有较大提高的待测AVC系统。
与现有技术相比较，本发明的AVC系统检测方法调用BPA程序变换电力系统的运行场景，获得电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据，因为BPA程序是半开源的，BPA程序对各种运行场景下的编程格式相对固定，其自身带有多种运行场景下设定好的目标函数，能够直接调用来计算生成电力系统的各种运行场景，大大节省了运算的时间，以及软件制作的编程成本。最后将各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据分别输入待测AVC系统，对所述待测AVC系统的控制操作进行评估，因此，能够客观、全面的对AVC系统进行检测、分析和评估，获得更好的检测评估效果。
在对所述断面潮流数据进行潮流计算时，首先采用P-Q分解法对电力系统某一时刻的断面潮流数据进行初始迭代，使潮流数据快速收敛至低于预定值，接着采用牛顿－拉夫逊算法进行精确计算，保证潮流计算的准确度，因此既提高了AVC系统的检测速度，又能保证准确度。
请参阅图2，图2是本发明AVC系统检测装置的结构示意图。
所述AVC系统检测装置包括：
数据采集模块21，用于采集电力系统某一时刻的断面潮流数据；
潮流计算模块22，用于对所述断面潮流数据进行潮流计算；
运行场景设定模块23，用于根据所述潮流计算模块的潮流计算的结果，调用BPA程序分别生成所述电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据；
AVC检测模块24，用于将各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据分别输入待测AVC系统，根据所述待测AVC系统的控制动作，分别获得所述电力系统在各个所述预设运行场景下执行所述控制动作后的新的断面潮流数据；
AVC评估模块25，用于将各个所述预设运行场景下的所述新的断面潮流数据与预设的标准断面潮流数据比较，并根据比较结果判断所述待测AVC系统的控制效果。
其中，所述断面潮流数据可包括所述电力系统在该时刻各发电机发电总量、负荷模型、接线方式、负荷点等。所述数据采集模块21通常可以通过所述电力系统的遥测、遥信来获取所述断面潮流数据。
作为一种优选实施方式，所述数据采集模块21从所述电力系统自身运用的潮流数据采集系统获取所述断面潮流数据。常见的电力系统的潮流数据采集系统包括SCADA、EMS系统，或者WAMS系统等。则所述数据采集模块21分别接收SCADA、EMS系统，或者WAMS系统在某一时刻采集的潮流数据，组成所述电力系统在该时刻的断面潮流数据。
所述潮流计算模块22进行潮流计算时采用什么算法以及迭代的最大步数可以由用户具体设定。
作为一种优选实施方式，为加快正常潮流的计算速度，所述潮流计算模块22首先采用P-Q分解法对所述断面潮流数据进行初始迭代，当初始迭代过程中的所述断面潮流数据的振幅收敛至低于预定值时，进一步采用牛顿－拉夫逊算法继续对所述断面潮流数据进行计算，以提高计算结果的收敛性。
所述潮流计算模块22先采用P-Q分解法进行初始迭代，然后再转入牛顿－拉夫逊法求解潮流，该算法适用于求解低压配电网、具有串补的网络和经网络化简以后的等值网络系统的潮流。采用该算法有助于克服由于网络R/X比值大而收敛性差的困难。并且，该算法可用来处理伪Vθ节点。
所述运行场景设定模块23根据潮流计算的结果，调用BPA程序分别生成所述电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据；
具体地，可利用Visual C++语言编写所述运行场景设定模块23的接口算法，从而调用BPA的稳定计算进程，计算所述电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据。
由于所述BPA程序是本开源的，对各种运行场景下的编程格式相对固定，因此其底层包含多种运行场景下设定好的目标函数，能够直接调用来计算生成电力系统的各种运行场景，大大节省了运算的时间，以及软件制作的编程成本。
利用BPA程序运行方式编程格式固定的特点，所述运行场景设定模块23将所述潮流计算模块22中潮流计算的结果按照填空方式代入各个所述目标函数，生成电力系统的各种预设运行场景，计算出各预设运行场景下所关注的目标函数值，获得所述电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据。
所述AVC检测模块24分别将所述初始断面潮流数据输入待测AVC系统，所述待测AVC系统根据所述初始断面潮流数据，会产生相应的控制动作，例如水力发电站A和火力发电站B在一种预设运行场景下正常工作，二者的发电量基本相等；而在另一种预设运行场景下，水力发电站A的发电量增大（例如汛期来临等），则所述待测AVC系统根据两种预设运行场景下的初始断面潮流数据，可能控制增大所述水力发电站A的输出，而减少所述火力发电站B的输出，以充分利用资源，减少能源损耗。
所述AVC检测模块24根据所述待测AVC系统的控制动作，从所述待测AVC系统直接计算出所述电力系统在各个所述预设运行场景下执行所述控制动作后的新的断面潮流数据。
所述AVC评估模块25将各个所述预设运行场景下的所述新的断面潮流数据与预设的标准断面潮流数据比较，并根据比较结果判断所述待测AVC系统的控制效果。其中，所述预设的标准断面潮流数据为评估所述待测AVC系统的控制效果的标准，其可以根据客户的需要自定义。作为一种实施方式，所述预设的标准断面潮流数据为各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据，因此所述AVC评估模块25可以直接比较出所述待测AVC系统的控制动作执行前后，电力系统的运行是否有改进，从而对所述待测AVC系统的控制效果做出正确的判断。
例如，分别比较所述待测AVC系统的控制动作执行前后电力系统的电压合格率，或者网损，从而可以从这两方面对待测AVC系统的控制效果做出判断，如果用户的要求有较低的网损，则可以根据判断结果选择控制动作执行前后电力系统的网损降低较明显的待测AVC系统，来适用于对应的电力系统；如果要求有较高的电压合格率，则可以根据判断结果选择控制动作执行前后电力系统的电压合格率有较大提高的待测AVC系统。
与现有技术相比较，本发明的AVC系统检测装置中，所述运行场景设定模块调用BPA程序变换电力系统的运行场景，获得电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据，因为BPA程序是半开源的，BPA程序对各种运行场景下的编程格式相对固定，其自身带有多种运行场景下设定好的目标函数，能够直接调用来计算生成电力系统的各种运行场景，大大节省了运算的时间，以及软件制作的编程成本。最后，所述AVC检测模块将各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据分别输入待测AVC系统，所述AVC评估模块对所述待测AVC系统的控制操作进行评估，因此，能够客观、全面的对AVC系统进行检测、分析和评估，获得更好的检测评估效果。
所述潮流计算模块在对所述断面潮流数据进行潮流计算时，首先采用P-Q分解法对电力系统某一时刻的断面潮流数据进行初始迭代，使潮流数据快速收敛至低于预定值，接着采用牛顿－拉夫逊算法进行精确计算，保证潮流计算的准确度，因此既提高了AVC系统的检测速度，又能保证准确度。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种AVC系统检测方法，其特征在于，包括步骤：
采集电力系统某一时刻的断面潮流数据；
对所述断面潮流数据进行潮流计算；
根据潮流计算的结果，分别在各个预设运行场景下调用BPA程序的各个目标函数，将所述断面潮流数据的计算结果按照填空方式对应代入各个所述目标函数，生成电力系统的各种预设运行场景，计算出各预设运行场景下所关注的目标函数值，获得所述电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据；
将各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据分别输入待测AVC系统，根据所述待测AVC系统的控制动作，分别获得所述电力系统在各个所述预设运行场景下执行所述控制动作后的新的断面潮流数据；
将各个所述预设运行场景下的所述新的断面潮流数据与预设的标准断面潮流数据比较，并根据比较结果判断所述待测AVC系统的控制效果。
2.如权利要求1所述的AVC系统检测方法，其特征在于，对所述断面潮流数据进行潮流计算的步骤包括：
先采用P-Q分解法对所述断面潮流数据进行初始迭代，当初始迭代过程中的所述断面潮流数据的振幅收敛至低于预定值时，采用牛顿－拉夫逊算法继续对所述断面潮流数据进行计算。
3.如权利要求1或者2所述的AVC系统检测方法，其特征在于，采集电力系统某一时刻的断面潮流数据的步骤包括：
分别接收SCADA、EMS系统，或者WAMS系统在某一时刻采集的潮流数据，组成所述电力系统在该时刻的断面潮流数据。
4.如权利要求1或者2所述的AVC系统检测方法，其特征在于，将各个所述预设运行场景下的所述新的断面潮流数据与预设的标准断面潮流数据比较的步骤中，所述预设的标准断面潮流数据为各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据。
5.一种AVC系统检测装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于采集电力系统某一时刻的断面潮流数据；
潮流计算模块，用于对所述断面潮流数据进行潮流计算；
运行场景设定模块，用于根据所述潮流计算模块的潮流计算的结果，分别在各个预设运行场景下调用BPA程序的各个目标函数，将所述断面潮流数据的计算结果按照填空方式对应代入各个所述目标函数，生成电力系统的各种预设运行场景，计算出各预设运行场景下所关注的目标函数值，获得所述电力系统在各个预设运行场景下的初始断面潮流数据；
AVC检测模块，用于将各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据分别输入待测AVC系统，根据所述待测AVC系统的控制动作，分别获得所述电力系统在各个所述预设运行场景下执行所述控制动作后的新的断面潮流数据；
AVC评估模块，用于将各个所述预设运行场景下的所述新的断面潮流数据与预设的标准断面潮流数据比较，并根据比较结果判断所述待测AVC系统的控制效果。
6.如权利要求5所述的AVC系统检测装置，其特征在于，所述潮流计算模块先采用P-Q分解法对所述断面潮流数据进行初始迭代，当初始迭代过程中的所述断面潮流数据的振幅收敛至低于预定值时，采用牛顿－拉夫逊算法继续对所述断面潮流数据进行计算。
7.如权利要求5或者6所述的AVC系统检测装置，其特征在于，所述数据采集模块分别接收SCADA、EMS系统，或者WAMS系统在某一时刻采集的潮流数据，组成所述电力系统在该时刻的断面潮流数据。
8.如权利要求5或者6所述的AVC系统检测装置，其特征在于，所述AVC评估模块中预设的标准断面潮流数据为各个所述预设运行场景下的初始断面潮流数据。
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