CN102820657A - 一种自适应调节系数算法的自动电压控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种自适应调节系数算法的自动电压控制系统，包括计算机监控系统获取母线电压目标值模块、自适应调节系数算法获得调节总无功值模块、等功率因素分配法分配联控机组无功值模块、联控机组无功下发模块联控机组无功监视模块。自适应调节系数算法获得调节总无功值模块，本发明根据电压调节方向运用自适应算法实时更新电压调节系数，计算机组总无功值。解决了水电站电压调节定值系数的自动电压控制系统，不能满足大型水电站监控系统对机组电压快速稳定性和可靠性要求的问题。

Description

一种自适应调节系数算法的自动电压控制系统
技术领域
本发明一种自适应调节系数算法的自动电压控制系统，属于水电站计算机监控系统领域。
背景技术
目前，水电站计算机监控系统的自动电压控制系统中电压调节系数多数采用定值系数；但是目前电网无功偏差不定，难以给出合适的定值系数使电网电压波动迅速收敛，同时采用定值系数也不利于电网与机组电压的快速稳定，如果给定电压调节系数偏小，AVC需要长时间调节才能将电网电压调节至目标；如果电压调节系数偏大，导致超调，使母线电压向相反方向偏差，AVC再次反向调节次数增加，最终容易引起系统电压震荡。
发明内容
本发明提供一种自适应调节系数算法的自动电压控制系统，解决了现有技术中的水电站电压调节定值系数的自动电压控制系统、不能满足大型水电站监控系统对机组电压快速稳定性和可靠性要求的问题。
本发明的上述目的是通过这样的技术方案来实现的：一种自适应调节系数算法的自动电压控制系统，水电站自动电压控制系统在电压控制模式或电压补偿模式下，运用自适应学习算法快速调节电压，包括以下模块：
①、获取目标值模块；
②、获取无功增量及调节总无功值模块；
③、联控机组无功值分配模块；
④、联控机组无功下发模块；
⑤、联控机组无功监视模块；
该系统通过自适应调节系数算法获得无功增量及调节总无功值的具体实施步骤如下：
1）、设定电压调节系数初始值；
2）、根据电厂实际要求设计电压调节系数的有效范围；
3）、获取当前电压值与目标电压值差值绝对值，判断该差值是否大于电压调节死区；
4）、根据当前电压值与目标电压值偏差方向，判断电压调节方向，若当前电压值大于目标电压值，则认定为电压调节反方向，若当前电压值小于目标电压值，则认定为电压调节正方向。
5）、制定自适应算法，计算电压调节系数；
6）、通过无功设定值变化量的计算式（1-1）计算无功增量值，
ΔQ = [ U ref - U rt U ref ] × B f × B v × Q sum - - - ( 1 - 1 )
其中：ΔQ为无功设定值变化量。Uref为电压设定值。Urt为电压实测值。Bf调压系数基值。Bv调压系数调节因子。Qsum全厂总无功实发值；
7）、根据电压调节方向和无功增量值计算总无功下发值：当为电压调节方向为反方向时，则为当前总无功下发值为上一次总无功下发值减少无功增量值；当为电压调节方向为正方向时，则为当前总无功下发值为上一次总无功下发值增加无功增量值；
8）、无功下发机组测量母线电压若母线电压不在死区范围内，则转跳到步骤3）从新计算；若母线电压在目标值死区范围内，则电压调节结束。
所述自适应调节电压系数算法为：设x(n)=电压设定值-上次实际电压值； y(n)=电压设定值-当前实际电压值；加权系数w(n)为电压调节系数；自适应算法电压调节系数基本关系式为：w(n+1)=w(n)+2μe(n)x(n)；其中e(n)=电压差期望值- y(n)，因此当电压调节方向为反方向时，则当前调压系数调节因子为上一次调压系数调节因子加上一个修正量，而这个修正量为正比于电压设定值-上次实际电压值的差值绝对值；
正比加权系数为2μe(n)；当电压调节方向为正方向时，则当前调压系数调节因子为上一次调压系数调节因子减去一个修正量，而这个修正量为正比于电压设定值-上次实际电压值的差值绝对值；
正比加权系数为2μe(n)，由于工程实际运用，设定电压差期望值为定值，则正比加权系数2μe(n)为定值。
所述自适应调节系数算法改进了水电站自动电压控制系统在电压控制模式或无功给定模式下的电压调节的时效性和可靠性。
本发明一种自适应调节系数算法的自动电压控制系统的有益效果如下：
解决了目前自动电压控制系统在电压调节过程中难以给出合适的电压调节系数定值问题；
1、解决了目前自动电压控制系统通过固定电压调节系数可能导致不能快速达到调节目标值得问题；
2、本发明的自动电压控制系统在自动电压控制模式或自动电压补偿模式下，通过自适应算法调整电压调节系数，计算出机组无功增量，从而是系统电压有效达到电压目标值，避免了固定电压调节系数自动电压控制可能导致电压震荡问题。
附图说明：
图1为本发明系统功能组成结构图；
图2为本发明系统自适应调节系数算法获得调节总无功值模块流程图。
具体实施方式
一种自适应调节系数算法的自动电压控制系统，包括计算机监控系统和自动电压控制系统，水电站自动电压控制系统在电压控制模式或电压补偿模式下，运用自适应学习算法快速调节电压，包括以下模块，如图1所示。
①、获取目标值模块：其功能主要是利用计算机监控系统平台，运用无功给定、当前电压曲线电压给定、操作员设定电压值等三种方式获取自动电压控制目标值。
②、获得无功增量及调节总无功值模块：通过自适应调节系数算法获得电压调节系数，在此基础上运用公式（1-1）计算出当前无功增量，当为电压调节方向为反方向时，则为当前总无功下发值为上一次总无功下发值减少无功增量值；当为电压调节方向为正方向时，则为当前总无功下发值为上一次总无功下发值增加无功增量值。
③、联控机组无功值分配模块：其主要功能是在获得调节总无功值后，运用修正等功率因数分配方法计算所有联控机组分配无功值。
④、联控机组无功下发模块：其功能是程序启动后以一秒钟为周期循环执行，分为操作员手动下发无功值与自动下发无功值两种，当AVC设置为闭环时，联控机组无功值分配模块计算出机组无功分配值后，程序自动下发分配值到机组。
⑤、联控机组无功监视模块：主要是为监视本系统电压目标值调节是否达到电压设定值规定调节死区，当实测电压值与电压设定值偏差超过电压调节死区值，且持续时间超过1分钟，则报警“机组无功调节失败”，同时运用计时程序复归机组无功调节失败。
该系统通过自适应调节系数算法获得无功增量及调节总无功值的具体实施步骤如下：
1）、设定电压调节系数初始值。
2）、根据电厂实际要求设计电压调节系数的有效范围。
3）、获取当前电压值与目标电压值差值绝对值，判断该差值是否大于电压调节死区。
4）、根据当前电压值与目标电压值偏差方向，判断电压调节方向，若当前电压值大于目标电压值，则认定为电压调节反方向，若当前电压值小于目标电压值，则认定为电压调节正方向。
5）、制定自适应算法，计算电压调节系数。自适应调节电压系数算法为：设x(n)=电压设定值-上次实际电压值；y(n)=电压设定值-当前实际电压值；加权系数w(n)为电压调节系数；自适应算法电压调节系数基本关系式为：w(n+1)=w(n)+2μe(n)x(n)。其中e(n)=电压差期望值- y(n)，因此当电压调节方向为反方向时，则当前调压系数调节因子为上一次调压系数调节因子加上一个修正量，而这个修正量为正比于电压设定值-上次实际电压值的差值绝对值；正比加权系数为2μe(n)；若当电压调节方向为正方向时，则当前调压系数调节因子为上一次调压系数调节因子减去一个修正量，而这个修正量为正比于电压设定值-上次实际电压值的差值绝对值；正比加权系数为2μe(n)，由于工程实际运用，设定电压差期望值为定值，则正比加权系数2μe(n)为定值。
6）、通过无功设定值变化量的计算式（1-1）计算无功增量值，
ΔQ = [ U ref - U rt U ref ] × B f × B v × Q sum - - - ( 1 - 1 )
其中：ΔQ为无功设定值变化量。Uref为电压设定值。Urt为电压实测值。Bf调压系数基值。Bv调压系数调节因子。Qsum全厂总无功实发值。
7）、根据电压调节方向和无功增量值计算总无功下发值：当为电压调节方向为反方向时，则为当前总无功下发值为上一次总无功下发值减少无功增量值；当为电压调节方向为正方向时，则为当前总无功下发值为上一次总无功下发值增加无功增量值。
8）、无功下发机组测量母线电压若母线电压不在死区范围内，则转跳到步骤3）重新计算，若母线电压在目标值死区范围内，则电压调节结束。

Claims (3)

1.一种自适应调节系数算法的自动电压控制系统，其特征在于，水电站自动电压控制系统在电压控制模式或电压补偿模式下，运用自适应学习算法快速调节电压，包括以下模块：
①、获取目标值模块；
②、获取无功增量及调节总无功值模块；
③、联控机组无功值分配模块；
④、联控机组无功下发模块；
⑤、联控机组无功监视模块；
该系统通过自适应调节系数算法获得无功增量及调节总无功值的具体实施步骤如下：
1）、设定电压调节系数初始值；
2）、根据电厂实际要求设计电压调节系数的有效范围；
3）、获取当前电压值与目标电压值差值绝对值，判断该差值是否大于电压调节死区；
4）、根据当前电压值与目标电压值偏差方向，判断电压调节方向，若当前电压值大于目标电压值，则认定为电压调节反方向，若当前电压值小于目标电压值，则认定为电压调节正方向。.
5）、制定自适应算法，计算电压调节系数；
6）、通过无功设定值变化量的计算式（1-1）计算无功增量值，
ΔQ = [ U ref - U ry U ref ] × B f × B v × Q sum - - - ( 1 - 1 )
其中：ΔQ为无功设定值变化量，Uref为电压设定值，Urt为电压实测值，Bf调压系数基值，Bv调压系数调节因子，Qsum全厂总无功实发值；
7）、根据电压调节方向和无功增量值计算总无功下发值：当为电压调节方向为反方向时，则为当前总无功下发值为上一次总无功下发值减少无功增量值；当为电压调节方向为正方向时，则为当前总无功下发值为上一次总无功下发值增加无功增量值；
8）、无功下发机组测量母线电压若母线电压不在死区范围内，则转跳到步骤3）从新计算；若母线电压在目标值死区范围内，则电压调节结束。
2.根据权利要求1所述一种自适应调节系数算法的自动电压控制系统，其特征在于，所述自适应调节电压系数算法为：
设x(n)=电压设定值-上次实际电压值；
y(n)=电压设定值-当前实际电压值；
加权系数w(n)为电压调节系数；
自适应算法电压调节系数基本关系式为：w(n+1)=w(n)+2μex(n)；
其中e(n)=电压差期望值- y(n)，因此当电压调节方向为反方向时，则当前调压系数调节因子为上一次调压系数调节因子加上一个修正量，而这个修正量为正比于电压设定值-上次实际电压值的差值绝对值；
正比加权系数为2μe(n)；当电压调节方向为正方向时，则当前调压系数调节因子为上一次调压系数调节因子减去一个修正量，而这个修正量为正比于电压设定值-上次实际电压值的差值绝对值；
正比加权系数为2μe(n)，由于工程实际运用，设定电压差期望值为定值，则正比加权系数2μe(n)为定值。
3.根据权利要求1或2所述一种自适应调节系数算法的自动电压控制系统，其特征在于，所述自适应调节系数算法改进了水电站自动电压控制系统在电压控制模式或无功给定模式下的电压调节的时效性和可靠性。
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