CN102541049A - 自动电压控制系统的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动电压控制系统的试验方法，可快速准确地检查发电厂自动电压控制（AVC）软件包的各种功能，可检查母线电压和每台机组无功功率变动情况，可通过计算出母线电压和每台机组无功的爬升率和超调量等参数，判断母线电压的爬升率和超调量是否满足调度要求，并为每台机组LCU的负荷调整PID参数修改提供依据。本发明的积极效果是：可快速检查所需无功功率分配结果是否满足每台机组励磁系统过励和欠励条件，是否满足每台机组机端电压以及其他的各种边界条件等；可快速准确检查电厂AVC软件包功能是否完善，通信速率是否满足要求，稳定性和实时性是否满足要求等，从而对电厂AVC系统做出全面准确的评估。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动电压控制系统（AVC）的试验方法。
背景技术
一般在新电站投运时或者根据调度要求需要具备AVC功能的电站中，需要进行AVC系统的试验，用于检查AVC软件包功能以及机组对AVC分配的新目标参数命令的执行情况和执行能力。目前在对电厂自动电压控制AVC的试验中，常规的做法是给定母线电压的目标值，通过人为观察方式或命令执行完成后，根据调节结果来验证检查AVC软件包分配情况、母线电压变化情况以及机组现地控制单元（LCU）跟踪新无功功率的情况，这种方式不能发现母线电压以及每台机组无功调节过程中的变化情况和调节过程中出现的问题，当母线电压出现缺额或超调，不满足调度对母线电压的要求时，也不便于检查是哪台机组出现了问题；更不利于对每台机组的无功功率调节PID参数的优化及调整提出建议。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种自动电压控制系统的试验方法，可快速准确地检查发电厂自动电压控制（AVC）软件包的各种功能。可检查母线电压和每台机组无功功率变动情况，计算出母线电压和每台机组无功的爬升率和超调量等参数，判断母线电压的爬升率和超调量是否满足调度要求，并为每台机组LCU的负荷调整PID参数修改提供依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动电压控制系统的试验方法，包括以下步骤：
第一步，使用电压变送器测量母线电压和机端电压，使用无功功率变送器测量每台机组无功功率，转换成4-20mA的标准信号，通过采集器的模拟量输入通道送入到采集器中，采集器将标准信号转换为电压和无功功率工程值，得到母线电压和每台机组的电压，以及每台机组的实时无功功率；
第二步，通过采用MODBUS TCP/IP协议，采集器把母线电压和每台机组机端电压与实时无功功率传输到试验计算机中，计算机将母线电压和每台机组机端电压与实时无功功率记录到数据库中，并计算出全厂总的无功功率；同时，计算机将母线电压、每台机组机端电压、实时无功功率和全厂总的无功功率均显示在计算机的录波曲线中，录波曲线以1秒为间隔进行实时更新；
第三步，通过试验计算机，模拟调度人为给定的新的母线电压值，检查AVC系统对新的给定值的执行情况：通过母线电压或无功功率的当前值与目标值的对应关系，计算出超调量、爬升率、响应时间和偏差值，并判断超调量、爬升率、响应时间和偏差值是否满足调度要求，并将判断结果提供给PID控制器；
第四步，将母线电压、单台机组的无功功率、母线电压目标值实时记录保存到系统数据库中，并在画面中采用曲线方式显示，以便对调度下发指令的协议解析情况进行测试，检查电站监控系统的响应率、数据正确率、对处理数据的转发情况和执行情况。
所述第四步所述记录保存的方法是：采用软件将母线电压和当前每台机组的无功功率记录到数据库中，并通过曲线方式实时显示母线电压，实现母线电压对比。
所述第四步所述记录保存的方法还可以是：使用便携式电量记录仪实时记录母线电压和各台机组无功功率，再通过便携式电量记录仪的上位机软件来记录实时曲线。
所述爬升率为变动值除以调整时间，所述超调量为本次调整最大值或最小值与目标值之差，所述响应时间为目标值给定时间与开始调整的时间之差，所述偏差值为调整结束后的值与调度给定值之差。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
1、可快速检查发电厂自动电压控制（AVC）系统的各项功能，检查所需无功功率（通过母线电压给定值计算出）分配结果是否满足每台机组励磁系统过励和欠励条件，是否满足每台机组机端电压以及其他的各种边界条件等；
2、可快速准确检查机组无功功率改变情况，计算出每台机组的无功爬升率和超调量以及PID调节过程等重要参数，从而为每台机组LCU无功调整PID参数提供修改依据；
3、可快速准确检查电厂AVC软件包功能是否完善，通信速率是否满足要求，稳定性和实时性是否满足要求等；
4、可快速准确检查母线电压是否及时跟随母线电压给定值，并计算出其爬升率、响应时间、滞后时间等，从而对电厂AVC系统做出全面准确的评估。
具体实施方式
一种自动电压控制系统的试验方法，包括以下步骤：
第一步，使用电压变送器测量母线电压和机端电压，使用无功功率变送器测量每台机组无功功率，转换成4-20mA的标准信号，通过采集器的模拟量输入通道送入到采集器中，采集器将标准信号转换为电压和无功功率工程值，得到母线电压和每台机组的电压，以及每台机组的实时无功功率；
第二步，通过采用MODBUS TCP/IP协议，采集器把母线电压和每台机组机端电压与实时无功功率传输到试验计算机中，计算机将母线电压和每台机组机端电压与实时无功功率记录到数据库中，并按下列公式计算出全厂总的无功功率：
Y=X1+X2+X3+…+Xn
Y：全厂总无功；Xn：单台机组无功
同时，计算机将母线电压、每台机组机端电压、实时无功功率和全厂总的无功功率均显示在计算机的录波曲线中。录波曲线将以1秒为间隔实时更新，通过曲线可清晰观察母线电压、机端电压以及无功功率的变化情况。
第三步，通过试验计算机，模拟调度人为给定的新的母线电压值，检查AVC系统对新的给定值的执行情况。通过母线电压或无功功率的当前值与目标值的对应关系，对录波数据曲线进行分析，检查母线电压和每台机的无功率调整情况，计算出超调量和爬升率、母线电压跟踪响应时间、滞后情况及偏差值等是否满足调度要求，如果出现超调和欠调的情况或者爬升率不满足要求时，根据实际情况可给监控LCU无功功率调整PID参数提出一些修改建议；
分析方法如下（以母线电压为例，其他参数相同）：
⑴爬升率
在录波曲线上找出目标值给定时间T1，找出母线电压调整结束时间T2，计算出母线电压调整时间△T；找出母线电压调整前的值U1，调整后的值U2，计算出母线电压变动值△U，通过下式计算出爬升率Y1，将计算出的Y1与调度给定值进行比较，若Y1大于调度给定值，则说明爬升率满足要求，且母线电压能及时正确跟踪新的给定值：
Y1=△U/△T=|U2-U1|/(T1-T2)
Y1：爬升率
△U：母线电压变动值
△T：母线电压调整时间
⑵超调量
U’=Umax-Us
U’:超调量
Umax：电压本次调整最大值（或最小值）
Us：母线电压目标值
将计算出的U’与调度给定值进行比较，若U’小于调度给定值，则说明超调量满足要求。
⑶响应时间（滞后情况）
T’=T1-T3
T’：响应时间（从给定新值到母线电压开始调整的时间）
T1：目标值给定时间
T3：母线电压开始调整的时间
T’可以做为整个母线电压调整值的参考，用于判断AVC系统的控制特性，T’越小，则说明AVC系统越灵敏。
⑷偏差值
Up=U2-Us
Up：偏差值（母线电压调整结束后，最新值与给定值的差）
U2：母线电压调整结束后的值
Us：调度给定值
将Up与调度给定值进行比较，若Up小于调度给定值，则说明偏差值满足要求。
第四步，测试电站监控系统中对调度下发指令的协议解析情况，检查其响应率、数据正确率，对处理数据的转发情况和执行情况等。
一般来说，通过一段时间内模拟调度给定多个不同的新电压值，判断AVC系统执行情况，来判断数据正确率，只要这段时间内AVC系统能正确执行模拟值命令，即可判断AVC系统协议解析情况与数据正确性。
在测试过程中，将母线电压、单台机组的无功功率、母线电压目标值等实时记录保存到系统数据库中，并在画面中采用曲线方式显示；全厂母线电压、单台机组的无功功率和目标母线电压等数据的记录保存有两种方式，一种方式是采用软件把母线电压和当前每台机组的无功功率记录到数据库中，并通过曲线方式实时显示母线电压，实现母线电压对比；另外一种方式就是使用便携式电量记录仪记录实时母线电压和各台机组无功功率，再通过便携式电量记录仪的上位机软件来记录实时曲线。
本发明的工作原理是：通过人为给定母线电压新的目标值，检查母线电压是否及时正确跟踪新的给定值，通过母线电压调整的爬升率、超调量、响应时间以及偏差值，来判断AVC系统的可靠性与稳定性。
通过分析录波数据曲线，可以快速准确的分析母线电压和每台机组无功功率的变化情况、AVC分配的目标无功功率情况，检查所需无功功率（通过母线电压给定值计算出）分配结果是否满足每台机组励磁系统过励和欠励条件，是否满足每台机组机端电压以及其他的各种边界条件等；
如果出现无功功率调整不稳定、母线电压不满足调度要求、爬升率不满足调度要求等情况时，通过分析每台机组的无功功率PID调节数据后，可以给监控系统LCU无功功率调节的PID参数提供一些建议。
Claims (4)
1.一种自动电压控制系统的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，使用电压变送器测量母线电压和机端电压，使用无功功率变送器测量每台机组无功功率，转换成4-20mA的标准信号，通过采集器的模拟量输入通道送入到采集器中，采集器将标准信号转换为电压和无功功率工程值，得到母线电压和每台机组的电压，以及每台机组的实时无功功率；
第二步，通过采用MODBUS TCP/IP协议，采集器把母线电压和每台机组机端电压与实时无功功率传输到试验计算机中，计算机将母线电压和每台机组机端电压与实时无功功率记录到数据库中，并计算出全厂总的无功功率；同时，计算机将母线电压、每台机组机端电压、实时无功功率和全厂总的无功功率均显示在计算机的录波曲线中，录波曲线以1秒为间隔进行实时更新；
第三步，通过试验计算机，模拟调度人为给定的新的母线电压值，检查AVC系统对新的给定值的执行情况：通过母线电压或无功功率的当前值与目标值的对应关系，计算出超调量、爬升率、响应时间和偏差值，并判断超调量、爬升率、响应时间和偏差值是否满足调度要求，并将判断结果提供给PID控制器；
第四步，将母线电压、单台机组的无功功率、母线电压目标值实时记录保存到系统数据库中，并在画面中采用曲线方式显示，以便对调度下发指令的协议解析情况进行测试，检查电站监控系统的响应率、数据正确率、对处理数据的转发情况和执行情况。
2.根据权利要求1所述的自动电压控制系统的试验方法，其特征在于：所述第四步所述记录保存的方法是：采用软件将母线电压和当前每台机组的无功功率记录到数据库中，并通过曲线方式实时显示母线电压，实现母线电压对比。
3.根据权利要求1所述的自动电压控制系统的试验方法，其特征在于：所述第四步所述记录保存的方法是：使用便携式电量记录仪实时记录母线电压和各台机组无功功率，再通过便携式电量记录仪的上位机软件来记录实时曲线。
4.根据权利要求1所述的自动电压控制系统的试验方法，其特征在于：所述爬升率为变动值除以调整时间，所述超调量为本次调整最大值或最小值与目标值之差，所述响应时间为目标值给定时间与开始调整的时间之差，所述偏差值为调整结束后的值与调度给定值之差。
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