CN103901778A - 一种电网无功电压控制系统在线仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电网无功电压控制系统在线仿真方法，包括以下步骤：DTS系统启动时，装载教案中的电网模型到教员台仿真态实时数据库，AVC系统运行在学员台，启动后通过镜像方式从教员台获取电网模型，保证学员台电网模型与教员完全一致，DTS系统教案中保存实际电网发电、负荷曲线，包括发电机有功出力、机端电压曲线，负荷有功、无功曲线等，所述DTS系统根据上述数据自动调整发电、负荷有功、无功和机端电压，模拟日负荷变化时电网潮流变化等步骤。本发明的作用是：能够对各种电网运行仿真下的自动电压控制系统进行校验，大大提高了AVC系统的可靠性，为电压控制系统的优化提供了实用的校验环境。

Description

一种电网无功电压控制系统在线仿真方法

技术领域

本发明涉及电力系统调度自动控制与仿真技术领域，具体涉及一种电网无功电压控制系统在线仿真方法。

背景技术

调控一体化模式下，对于地区电网，无功电压自动控制系统（AVC）是最为重要的自动控制系统之一。AVC作为实时控制系统，其对运行的可靠性、安全性要求非常高。在AVC系统投入闭环控制运行前，或者某个变电站投入闭环控制前，需要有效的方法对AVC系统给出的策略进行分析和校验，确认AVC系统给出的闭环控制策略的合理性、安全性和正确性，这种校验环节是必不可少的，是保证AVC系统正常运行以及电网安全稳定运行的重要保证。传统的验证方法主要是截取某个电网运行方式的数据断面，在此断面基础上进行完整的AVC优化控制计算，生成对电厂、变电站的控制策略，并通过人工分析，判断AVC系统给出的而控制策略是否合理。因此，在分析计算的过程中，仅考虑了AVC控制策略对电网的影响，没有考虑在AVC控制过程中，电网的发电、负荷变化的情况，没有考虑电网运行方式可能发生的调整情况，不能满足对较长时间段内、连续变化的电网进行AVC闭环控制的定量分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电网无功电压控制系统在线仿真方法，解决了现有的无功电压自动控制系统的分析计算方式复杂，不准确的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种电网无功电压控制系统在线仿真方法，包括以下步骤：

DTS系统启动时，装载教案中的电网模型到教员台仿真态实时数据库，AVC系统运行在学员台，启动后通过镜像方式从教员台获取电网模型，保证学员台电网模型与教员完全一致，DTS系统教案中保存实际电网发电、负荷曲线，包括发电机有功出力、机端电压曲线，负荷有功、无功曲线等，所述DTS系统根据上述数据自动调整发电、负荷有功、无功和机端电压，模拟日负荷变化时电网潮流变化；

DTS学员台自动同步获取仿真态电网遥测、遥信数据，AVC系统跟踪学员台仿真电网潮流变化的结果，给出控制策略；通过学员台遥控、遥调接口将控制策略发送到教员台仿真事件表中；

DTS系统根据事件表中相应的控制策略，投退电容/电抗器，改变分接头档位及模拟调整发电机励磁调节，改变仿真电网潮流分布，不断闭环仿真计算，对全天的AVC控制策略情况进行模拟；

DTS系统自动统计电压越界、网损情况和开关变位次数等信息，对AVC系统控制效果给出定量分析和自动评估。

更进一步的技术方案是，所述DTS系统模拟的电网数据与实际运行数据一致，从EMS中获取电网实际运行的数据包，作为DTS系统的仿真教案，所述数据报包括：

仿真周期（如1日）开始时的电网拓扑结构和参数，从EMS系统获取；

仿真周期（如1日）内的电网发电和负荷曲线；

系统总的发电负荷曲线，以及每个机组和等值负荷的每日发电负荷曲线，可以人工制定，也可以直接根据EMS系统保存的每日96点数据断面自动制定；

有功的发电曲线和负荷曲线，无功的负荷曲线；

仿真周期内的运行方式变化数据。

DTS启动后，从教案中装载电网模型，并根据记录的发电负荷曲线来模拟电网日负荷变化的特性。AVC仿真在DTS学员台启动，通过镜像方式从教员DTS实时库中获取完整电网模型数据。

DTS记录的发电负荷曲线通常是以15分钟为间隔的96点数据。仿真计算使用的特定时间的发电负荷通过曲线插值方式来获取。同时在负荷数据上模拟1-5%的随机扰动，仿真电网的随机扰动现象。

更进一步的技术方案是，实现AVC策略生成和在线控制仿真，包括以下步骤：随着教员台DTS模拟的发电负荷和电网运行方式变化，DTS模拟的电网潮流包括有功、无功、电压等数据通过教员台前置服务模拟程序发送到学员台数据库中。AVC按照设定的周期从学员台实时库中获取电网的遥测、遥信数据，完成优化计算，给出控制策略；

AVC变电站控制指令给出的是电容器的投切或分头的调整，在DTS系统模拟中，直接将控制指令转化为DTS中的离散事件进行模拟。AVC通过学员台遥控、遥调接口将控制命令发送到教员仿真事件表中。教员自动按照时间顺序记录AVC系统所有控制命令。

更进一步的技术方案是，实现AVC仿真控制效果给出定量分析和自动评估的方法，包括以下步骤：

在上述AVC控制仿真的过程中，DTS系统在每个AVC控制周期结束、控制指令模拟完成后，均记录完整的仿真快照断面，仿真快照包括的数据为：

全网所有线路、主变的支路潮流，

全网所有机组、负荷的注入潮流，

全网所有母线的电压、相角、频率，

全网所有开关刀闸的状态，

全网所有主变分头的状态；

在这些仿真快照数据断面的基础上，可以对整个仿真周期进行分析，分析包括如下内容：

AVC控制指令的合理性分析，

通过连续变化的电网仿真，汇总给出AVC系统生成的全部控制指令，检查控制指令是否合理，

AVC控制的可靠性分，

汇总给出仿真过程中电压越限的情况，以及与实际的历史断面的电压越限情况对比，

AVC控制的经济性分，

汇总给出仿真过程中网损变化的情况，以及与实际的历史断面的网损数据对比。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、电压控制与电网仿真基于统一的电网模型，能够对各种电网运行仿真下的自动电压控制系统进行校验。DTS仿真电网负荷的连续变化，能够精确校验AVC系统在不同负荷下的控制效果。

2、通过DTS模拟自动电压控制系统从控制策略生成，指令下发到控制结果确认的全部环节，大大提高了AVC系统的可靠性。实现了电网各种运行方式和故障情况下的AVC控制策略校验，增强了自动控制的安全性。

3、实现了基于电网仿真的AVC控制效果的定量分析和评估，为电压控制系统的优化提供了实用的校验环境。

附图说明

图1为本发明一种电网无功电压控制系统在线仿真方法一个实施例的流程示意图。

图2为电网自动电压控制与仿真一体化一体化设计示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1和图2示出了本发明一种电网无功电压控制系统在线仿真方法的一个实施例：一种电网无功电压控制系统在线仿真方法，包括以下步骤：

DTS系统启动时，装载教案中的电网模型到教员台仿真态实时数据库，AVC系统运行在学员台，启动后通过镜像方式从教员台获取电网模型，保证学员台电网模型与教员完全一致，DTS系统教案中保存实际电网发电、负荷曲线，包括发电机有功出力、机端电压曲线，负荷有功、无功曲线等，所述DTS系统根据上述数据自动调整发电、负荷有功、无功和机端电压，模拟日负荷变化时电网潮流变化；

DTS学员台自动同步获取仿真态电网遥测、遥信数据，AVC系统跟踪学员台仿真电网潮流变化的结果，给出控制策略；通过学员台遥控、遥调接口将控制策略发送到教员台仿真事件表中；

DTS系统根据事件表中相应的控制策略，投退电容/电抗器，改变分接头档位及模拟调整发电机励磁调节，改变仿真电网潮流分布，不断闭环仿真计算，对全天的AVC控制策略情况进行模拟；

DTS系统自动统计电压越界、网损情况和开关变位次数等信息，对AVC系统控制效果给出定量分析和自动评估。

根据本发明一种电网无功电压控制系统在线仿真方法的另一个实施例，所述DTS系统模拟的电网数据与实际运行数据一致，从EMS中获取电网实际运行的数据包，作为DTS系统的仿真教案，所述数据报包括：

仿真周期（如1日）开始时的电网拓扑结构和参数，从EMS系统获取；

仿真周期（如1日）内的电网发电和负荷曲线；

系统总的发电负荷曲线，以及每个机组和等值负荷的每日发电负荷曲线，可以人工制定，也可以直接根据EMS系统保存的每日96点数据断面自动制定；

有功的发电曲线和负荷曲线，无功的负荷曲线；

仿真周期（如1日）内的运行方式变化数据。

DTS启动后，从教案中装载电网模型，并根据记录的发电负荷曲线来模拟电网日负荷变化的特性。AVC仿真在DTS学员台启动，通过镜像方式从教员DTS实时库中获取完整电网模型数据。

DTS记录的发电负荷曲线通常是以15分钟为间隔的96点数据。仿真计算使用的特定时间的发电负荷通过曲线插值方式来获取。同时在负荷数据上模拟1-5%的随机扰动，仿真电网的随机扰动现象。

根据本发明一种电网无功电压控制系统在线仿真方法的另一个优选实施例，实现AVC策略生成和在线控制仿真，包括以下步骤：随着教员台DTS模拟的发电负荷和电网运行方式变化，DTS模拟的电网潮流包括有功、无功、电压等数据通过教员台前置服务模拟程序发送到学员台数据库中。AVC按照设定的周期从学员台实时库中获取电网的遥测、遥信数据，完成优化计算，给出控制策略；

AVC变电站控制指令给出的是电容器的投切或分头的调整，在DTS系统模拟中，直接将控制指令转化为DTS中的离散事件进行模拟。AVC通过学员台遥控、遥调接口将控制命令发送到教员仿真事件表中。教员自动按照时间顺序记录AVC系统所有控制命令。

对于电容器投切，一般直接模拟为电容器连接开关的遥控操作事件；

对于分头调整，模拟为遥调事件，同时在模拟档位变化的过程中考虑分头的升降速率。

由于AVC对分头的调节一个指令能升降1档，因此变电站控制的指令可以对应为一个DTS事件进行模拟，不需要“多轮次”。

根据本发明一种电网无功电压控制系统在线仿真方法的另一个优选实施例，实现AVC仿真控制效果给出定量分析和自动评估的方法，包括以下步骤：

在上述AVC控制仿真的过程中，DTS系统在每个AVC控制周期结束、控制指令模拟完成后，均记录完整的仿真快照断面，仿真快照包括的数据为：

全网所有线路、主变的支路潮流，

全网所有机组、负荷的注入潮流，

全网所有母线的电压、相角、频率，

全网所有开关刀闸的状态，

全网所有主变分头的状态；

在这些仿真快照数据断面的基础上，可以对整个仿真周期进行分析，分析包括如下内容：

AVC控制指令的合理性分析，

通过连续变化的电网仿真，汇总给出AVC系统生成的全部控制指令，检查控制指令是否合理，

AVC控制的可靠性分，

汇总给出仿真过程中电压越限的情况，以及与实际的历史断面的电压越限情况对比，

AVC控制的经济性分，

汇总给出仿真过程中网损变化的情况，以及与实际的历史断面的网损数据对比。

这些分析统计一方面可以对AVC控制的正确性进行完整全面的校验，另一方面也能给出AVC控制前后安全性、经济性的对比。

Claims (4)

1.一种电网无功电压控制系统在线仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：

DTS系统启动时，装载教案中的电网模型到教员台仿真态实时数据库，AVC系统运行在学员台，启动后通过镜像方式从教员台获取电网模型，保证学员台电网模型与教员完全一致，DTS系统教案中保存实际电网发电、负荷曲线，包括发电机有功出力、机端电压曲线，负荷有功、无功曲线等，所述DTS系统根据上述数据自动调整发电、负荷有功、无功和机端电压，模拟日负荷变化时电网潮流变化；

DTS学员台自动同步获取仿真态电网遥测、遥信数据，AVC系统跟踪学员台仿真电网潮流变化的结果，给出控制策略；通过学员台遥控、遥调接口将控制策略发送到教员台仿真事件表中；

DTS系统根据事件表中相应的控制策略，投退电容/电抗器，改变分接头档位及模拟调整发电机励磁调节，改变仿真电网潮流分布，不断闭环仿真计算，对全天的AVC控制策略情况进行模拟；

DTS系统自动统计电压越界、网损情况和开关变位次数等信息，对AVC系统控制效果给出定量分析和自动评估。

2.根据权利要求1所述的一种电网无功电压控制系统在线仿真方法，其特征在于：所述DTS系统模拟的电网数据与实际运行数据一致，从EMS中获取电网实际运行的数据包，作为DTS系统的仿真教案，所述数据报包括：

仿真周期开始时的电网拓扑结构和参数，从EMS系统获取；

仿真周期内的电网发电和负荷曲线；

系统总的发电负荷曲线，以及每个机组和等值负荷的每日发电负荷曲线；

有功的发电曲线和负荷曲线，无功的负荷曲线；

仿真周期内的运行方式变化数据；

DTS启动后，从教案中装载电网模型，并根据记录的发电负荷曲线来模拟电网日负荷变化的特性，AVC仿真在DTS学员台启动，通过镜像方式从教员DTS实时库中获取完整电网模型数据；

DTS记录的发电负荷曲线通常是以15分钟为间隔的96点数据，仿真计算使用的特定时间的发电负荷通过曲线插值方式来获取，同时在负荷数据上模拟1-5%的随机扰动，仿真电网的随机扰动现象。

3.根据权利要求1所述的一种电网无功电压控制系统在线仿真方法，其特征在于：实现AVC策略生成和在线控制仿真，包括以下步骤：随着教员台DTS模拟的发电负荷和电网运行方式变化，DTS模拟的电网潮流包括有功、无功、电压等数据通过教员台前置服务模拟程序发送到学员台数据库中；AVC按照设定的周期从学员台实时库中获取电网的遥测、遥信数据，完成优化计算，给出控制策略；

AVC变电站控制指令给出的是电容器的投切或分头的调整，在DTS系统模拟中，直接将控制指令转化为DTS中的离散事件进行模拟，AVC通过学员台遥控、遥调接口将控制命令发送到教员仿真事件表中，教员自动按照时间顺序记录AVC系统所有控制命令。

4.根据权利要求1所述的一种电网无功电压控制系统在线仿真方法，其特征在于：实现AVC仿真控制效果给出定量分析和自动评估的方法，包括以下步骤：

在上述AVC控制仿真的过程中，DTS系统在每个AVC控制周期结束、控制指令模拟完成后，均记录完整的仿真快照断面，仿真快照包括的数据为：

全网所有线路、主变的支路潮流，

全网所有机组、负荷的注入潮流，

全网所有母线的电压、相角、频率，

全网所有开关刀闸的状态，

全网所有主变分头的状态；

在这些仿真快照数据断面的基础上，可以对整个仿真周期进行分析，分析包括如下内容：

AVC控制指令的合理性分析，

通过连续变化的电网仿真，汇总给出AVC系统生成的全部控制指令，检查控制指令是否合理，

AVC控制的可靠性分，

汇总给出仿真过程中电压越限的情况，以及与实际的历史断面的电压越限情况对比，

AVC控制的经济性分，

汇总给出仿真过程中网损变化的情况，以及与实际的历史断面的网损数据对比。

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