CN111711228A - 一种增强型水电站agc自动发电控制方法 - Google Patents

一种增强型水电站agc自动发电控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，在通信配置文件中定义输入、输出、虚拟点数据来源去向；编辑脚本计算的逻辑，将该脚本计算的逻辑设置为定时扫描脚本和触发执行脚本两类，定时扫描脚本设定定时执行循环周期，触发执行脚本设定触发源；下发通信配置文件到运行AGC自动发电控制逻辑的装置中；通过扫查输入、输出以及虚拟点的共享内存区，动态分配共享内存区；启动通讯框架调度通信程序，读取来自外部的数据源，写入共享内存区；脚本执行框架，将按定时扫描脚本和触发执行脚本两类来调度，脚本文件的执行会根据脚本定义的逻辑，使其中涉及的输入、输出和虚拟点发生对应数值变化；通信程序根据配置的输入、输出和虚拟点，对电厂机组发送有功设值发开停机遥控命令。

Description

一种增强型水电站AGC自动发电控制方法
技术领域
本发明涉及一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，属于水电厂自动控制技术领域。
背景技术
一直以来，水电厂的发展方向是使水电厂自动化程度能达到“无人值班（少人值守）”的目标， AGC的控制计算原理，主要是考虑电厂和机组的运行限制条件，在保证电厂安全运行的前提下，以经济运行为原则，确定电厂机组运行台数、运行机组的组合和机组间的负荷分配。
AGC的控制计算逻辑，一般由SCADA系统承担，通过自主开发的AGC程序作为高级应用模块来实现，AGC程序常运行于主机设备中，在一些对AGC要求严格的厂站或集控中心，常会配置应用程序服务器来专门运行AGC这样的高级应用程序，运行AGC程序的主机一般采用主从热备冗余的配置形式。
自动发电控制模块，一般是作为监控系统的子模块，依赖监控系统提供输入与输出，无法独立运行。由SCADA系统承担的AGC的控制计算逻辑，其计算效果与需调整的参数，通常需要重新修改程序并编译实现，尤其涉及到需要增加其他考虑因素时，比如机组启动优先级顺序，就不得不调整相应的控制程序逻辑，重新编译下载并测试。其定制化程度过高，不适应多种应用场景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，根据电厂实际情况，进行参数数值调整,并兼具算法调整能力，采用可视化脚本编辑算法，可通过虚拟点扩展新参数并参与脚本计算中，进行实际生产的调节计算。
为达到上述目的，本发明提供一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，具体步骤如下：
1）增加若干虚拟点，虚拟点的定义类型为整形或浮点型；
2）在通信配置文件中，定义输入、输出、虚拟点数据来源与虚拟点数据去向；
3）编辑脚本计算的逻辑形成脚本文件，将该脚本计算的逻辑设置为定时扫描脚本和触发执行脚本两类，定时扫描脚本设定定时执行循环周期，触发执行脚本设定触发源；
4）下发通信配置文件到运行AGC自动发电控制逻辑的装置中，启动运行AGC自动发电控制逻辑的装置；
5）通过扫查输入、输出以及虚拟点的共享内存区，动态分配共享内存区域并初始化共享内存区；
6）启动通讯框架调度通信程序，读取外部的数据源并写入共享内存区；
7）将按定时扫描脚本和触发执行脚本两类脚本来调度，执行脚本文件，定时扫描脚本将按设定的定时执行循环周期来循环触发脚本文件，触发执行脚本根据触发源的状态是否改变来决定是否触发脚本文件的执行，脚本文件的执行会根据脚本计算逻辑，根据脚本计算的逻辑使涉及的输入、输出和虚拟点发生数值变化并保存输入、输出和虚拟点；
8）根据脚本定义逻辑输出的输入的数值、输出的数值和虚拟点的数值，对电厂机组发送有功设值和开停机遥控命令。
优先地，
共享内存区：用于存储采集输入、输出、配置参数和临时变量的数据内存区；
AGC计算：监视共享内存区的数据，执行数据有效性检查以及根据限制条件进行机组的有功功率分配；
脚本计算：针对脚本内容的计算，具备执行定时扫描脚本和触发执行脚本两类；
数据采集及控制下发的通讯框架：调度采集数据和下发命令，由通信框架负责具体通讯程序的配置参数加载与启动；当增加新的通信类型时，只要遵循通信接口规范，即可统一执行。
优先地，AGC计算包括以下内容：
A．判断给定的设置值即全厂总有功给定是否不在全厂调节上限和全厂调节下限之间，判断给定的设置值和当前出力的差值是否在调节步长限制内，当前出力的差值=给定的设置值-当前出力值，判断相邻两次给定的设置值是否在梯度限制内，若三个判断条件中有至少一个判断条件不满足则给出告警；
B．当有机组AGC投入和全厂AGC投入时，将有机组AGC投入和全厂AGC投入分别在“站内”控制方式和“调度”控制方式下，计算并基本遵循等比例分配原则来分配单机组的负荷及机组的负荷；
C.当分配的机组的负荷会使机组穿越振动区时，需遵循最少的机组在振动区以及快速越过机组振动区的原则，根据该原则分配机组负荷。
优先地，脚本计算包括以下内容：
初始化脚本，将脚本分为“定时扫描脚本”和“触发执行脚本”两类，针对不同的脚本类型，执行不同的调度策略：
1）针对定时扫描脚本的定时扫描计算：根据脚本设置的定时执行循环周期，定时轮循定时扫描脚本，并调用数据接口，获得输入、输出和虚拟点的数据，执行脚本文件输出的相应的输入、输出和虚拟点，并保存到共享内存区中；
2）针对触发执行脚本的触发执行计算：实时扫查脚本的输入源状态，如果输入源状态发生改变,立刻进行触发执行脚本的计算。
优先地，在共享内存区，自行定义多个输入与输出作为虚拟点；虚拟点的数据使用，有如下三种方式：
（1）由通信程序写入，作为数据源采集逻辑判断标准；
（2）作为中间变量，供脚本运算作为计算数值存储；
（3）计算得出的对应数值，可由通信程序对外通讯下发控制信号。
优先地，虚拟点的类型可以为模拟量、开关量类型。
优先地，外部的数据源包括监控或装置采集的机组运行状态数据、调度下发的有功给定指令；遥控指令包括机组开停机令和机组有功设值令。
优先地，配置参数包括有功给定上限、有功给定下限、调节梯度限制和每台机组的振动区划分，临时变量为脚本定义逻辑的中间计算结果的临时变量。
本发明所达到的有益效果：
本发明基于具备良好扩展性的角度，对基本的AGC控制过程，提供了可配置可扩展的框架，可扩展多个输入和输出，加上自定义扩展的虚拟量和脚本计算，完成计算过程的精细化控制步骤，同时还具备实时监控、异常报警诊断、历史记录、主备等功能。由此，本发明能更充分的利用测量数据，更全面和精细的调整机组负荷分配，所提供的脚本计算具备定时计算和触发计算方式，可扩展性大大提升，实时性更高，更利于该发明装置的应用拓展到其他领域 1）装置独立与SCADA系统，具备完备的AGC发电控制流程，输入采集与输出通讯，可模拟信号输入，完成各项水电机组调节试验；
2）基于脚本计算方式，可针对具体现场情况进行调整，使其使用具备更大的灵活性，应用范围更广，可推广至光伏、风电上的负荷分配；
3）脚本计算具备定时计算和触发计算两种方式；
4）不限制输入输出的个数，更利于引入多个自变量参与计算，并使调节效果和精度灵活可控。
附图说明
图1是本发明的内部逻辑图；
图2是本发明的脚本计算流程图。
具体实施方式
以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，具体步骤如下：
1）增加若干虚拟点，虚拟点的定义类型为整形或浮点型；
2）在通信配置文件中，定义输入、输出、虚拟点数据来源与虚拟点数据去向；
3）编辑脚本计算的逻辑形成脚本文件，将该脚本计算的逻辑设置为定时扫描脚本和触发执行脚本两类，定时扫描脚本设定定时执行循环周期，触发执行脚本设定触发源；
4）下发通信配置文件到运行AGC自动发电控制逻辑的装置中，启动运行AGC自动发电控制逻辑的装置；
5）通过扫查输入、输出以及虚拟点的共享内存区，动态分配共享内存区域并初始化共享内存区；
6）启动通讯框架调度通信程序，读取外部的数据源并写入共享内存区；
7）将按定时扫描脚本和触发执行脚本两类脚本来调度，执行脚本文件，定时扫描脚本将按设定的定时执行循环周期来循环触发脚本文件，触发执行脚本根据触发源的状态是否改变来决定是否触发脚本文件的执行，脚本文件的执行会根据脚本计算逻辑，根据脚本计算的逻辑使涉及的输入、输出和虚拟点发生数值变化并保存输入、输出和虚拟点；
8）根据脚本定义逻辑输出的输入的数值、输出的数值和虚拟点的数值，对电厂机组发送有功设值和开停机遥控命令。
进一步地，共享内存区：用于存储输入、输出、配置参数和临时变量的数据内存区；
AGC计算：监视共享内存区的数据，执行数据有效性检查以及根据限制条件进行机组的有功功率分配；
脚本计算：针对脚本内容的计算，具备执行定时扫描脚本和触发执行脚本两类；
的差值=给定的设置值-当前出力值，判断相邻两次给定的设置值是否在梯度限制内，若三个判断条件中有至少一个判断条件不满足则给出告警；
B．当有机组AGC投入和全厂AGC投入时，将有机组AGC投入和全厂AGC投入分别在“站内”控制方式和“调度”控制方式下，计算并基本遵循等比例分配原则来分配单机组的负荷及机组的负荷；
C.当分配的机组的负荷会使机组穿越振动区时，需遵循最少的机组在振动区以及快速越过机组振动区的原则，根据该原则分配机组负荷。
进一步地，脚本计算包括以下内容：
初始化脚本，将脚本分为“定时扫描脚本”和“触发执行脚本”两类，针对不同的脚本类型，执行不同的调度策略：
1）针对定时扫描脚本的定时扫描计算：根据脚本设置的定时执行循环周期，定时轮循定时扫描脚本，并调用数据接口，获得输入、输出和虚拟点的数据，执行脚本文件输出的相应的输入、输出和虚拟点，并保存到共享内存区中；
2）针对触发执行脚本的触发执行计算：实时扫查脚本的输入源状态，如果输入源状态发生改变,立刻进行触发执行脚本的计算。
进一步地，在共享内存区，自行定义多个输入与输出作为虚拟点；虚拟点的数据使用，有如下三种方式：
（1）由通信程序写入，作为数据源采集逻辑判断标准；
（2）作为中间变量，供脚本运算作为计算数值存储；
（3）计算得出的对应数值，可由通信程序对外通讯下发控制信号。
进一步地，虚拟点的类型可以为模拟量、开关量类型。
进一步地，外部的数据源包括监控或装置采集的机组运行状态数据、调度下发的有功给定指令；遥控指令包括机组开停机令和机组有功设值令。
进一步地，配置参数包括有功给定上限、有功给定下限、调节梯度限制和每台机组的振动区划分，临时变量为脚本定义逻辑的中间计算结果的临时变量。
虚拟点： 将中间计算的结果保存起来，其结果可用来对外信号输出；
通信配置文件：定义数据交换定义的配置；
脚本文件：可被程序读取并解析执行的文件
AGC自动发电控制逻辑的装置：用于电厂进行自动运行并计算电厂机组间合理负荷分配的硬件装置；
输入：Input 信号采集输入
输出：Output 信号输出
配置参数：用于AGC自动发电控制
临时变量：类似中间变量，用于中间临时存储计算的一个阶段结果。
通讯框架：用于通讯数据采集的调度框架结构，
触发源的状态：用于触发脚本进行计算的一个信号量状态；
电厂机组：用于发电的水电厂运行的水轮发电机组
有功设值：对水轮发电机组设置的发电有功功率目标值
开停机遥控命令：对水轮发电机组设置的开机、停机的控制指令；
数据有效性检查：对采集的数据信号，判断是否在合理范围之类；
机组的有功功率分配：水电厂的机组之间，每台机组所分配所需带的负荷；
具体通讯程序的配置参数：定义通讯采用的协议、服务器IP及端口
通信类型：有Modbus、104等通信协议类型
通信接口规范: 比如Modbus、104、101等标准通讯接口规范协议；
全厂调节上限: 全厂所有机组有功功率总和的最大值
全厂调节下限: 全厂所有机组有功功率总和的最小值
给定的设置值: 比如调度下发的全厂有功功率目标值。
当前出力值: 机组当前的有功功率
梯度限制: 是常数，存储在共享内存区中。
调节步长限制:是常数，存储在共享内存区中。对机组的有功功率进行调整时，两次之间的差值限制；
等比例分配原则：根据单机组的数量进行负荷的平均分配。
单机组的负荷：单台机组的有功功率
机组的负荷：机组的有功功率
脚本的输入源状态：用于触发脚本进行计算的一个信号量状态；
对外通讯指对装置外的控制系统（比如机组的监控系统，或者调速器），用通信程序进行信号交互。
有机组AGC投入和全厂AGC投入表示是机组和全厂的运行状态，表示允许全厂和机组参与AGC控制，有机组AGC投入和全厂AGC投入存储在共享内存区。
调节步长限制、梯度限制、给定的设置值、全厂调节上限、全厂调节下限、当前出力值、当前出力的差值都是储存在共享内存区内。
本发明可根据电厂实际情况，进行参数数值调整,并兼具算法调整能力，采用可视化脚本编辑算法，可通过虚拟点扩展新参数并参与脚本计算中，进行实际生产的调节计算。触发式脚本,可缩短从变位发生到脚本计算完成的时间，避免无效的计算资源浪费。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，其特征在于，具体步骤如下：
1）增加若干虚拟点，虚拟点的定义类型为整形或浮点型；
2）在通信配置文件中，定义输入、输出、虚拟点数据来源与虚拟点数据去向；
3）编辑脚本计算的逻辑形成脚本文件，将该脚本计算的逻辑设置为定时扫描脚本和触发执行脚本两类，定时扫描脚本设定定时执行循环周期，触发执行脚本设定触发源；
4）下发通信配置文件到运行AGC自动发电控制逻辑的装置中，启动运行AGC自动发电控制逻辑的装置；
5）通过扫查输入、输出以及虚拟点的共享内存区，动态分配共享内存区域并初始化共享内存区；
6）启动通讯框架调度通信程序，读取外部的数据源并写入共享内存区；
7）将按定时扫描脚本和触发执行脚本两类脚本来调度，执行脚本文件，定时扫描脚本将按设定的定时执行循环周期来循环触发脚本文件，触发执行脚本根据触发源的状态是否改变来决定是否触发脚本文件的执行，脚本文件的执行会根据脚本计算逻辑，根据脚本计算的逻辑使涉及的输入、输出和虚拟点发生数值变化并保存输入、输出和虚拟点；
8）根据脚本定义逻辑输出的输入的数值、输出的数值和虚拟点的数值，对电厂机组发送有功设值和开停机遥控命令。
2.根据权利要求1所述的一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，其特征在于，
共享内存区：用于存储采集的输入、输出、配置参数和临时变量的数据内存区；
AGC计算：监视共享内存区的数据，执行数据有效性检查以及根据限制条件进行机组的有功功率分配；
脚本计算：针对脚本内容的计算，具备执行定时扫描脚本和触发执行脚本两类；
数据采集及控制下发的通讯框架：调度采集数据和下发命令，由通信框架负责具体通讯程序的配置参数加载与启动；当增加新的通信类型时，只要遵循通信接口规范，即可统一执行。
3.根据权利要求2所述的一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，其特征在于，AGC计算包括以下内容：
A．判断给定的设置值即全厂总有功给定是否不在全厂调节上限和全厂调节下限之间，判断给定的设置值和当前出力的差值是否在调节步长限制内，当前出力的差值=给定的设置值-当前出力值，判断相邻两次给定的设置值是否在梯度限制内，若三个判断条件中有至少一个判断条件不满足则给出告警；
B．当有机组AGC投入和全厂AGC投入时，将有机组AGC投入和全厂AGC投入分别在“站内”控制方式和“调度”控制方式下，计算并基本遵循等比例分配原则来分配单机组的负荷及机组的负荷；
C.当分配的机组的负荷会使机组穿越振动区时，需遵循最少的机组在振动区以及快速越过机组振动区的原则，根据该原则分配机组负荷。
4.根据权利要求2所述的一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，其特征在于，脚本计算包括以下内容：
初始化脚本，将脚本分为“定时扫描脚本”和“触发执行脚本”两类，针对不同的脚本类型，执行不同的调度策略：
1）针对定时扫描脚本的定时扫描计算：根据脚本设置的定时执行循环周期，定时轮循定时扫描脚本，并调用数据接口，获得输入、输出和虚拟点的数据，执行脚本文件输出的相应的输入、输出和虚拟点，并保存到共享内存区中；
2）针对触发执行脚本的触发执行计算：实时扫查脚本的输入源状态，如果输入源状态发生改变,立刻进行触发执行脚本的计算。
5.根据权利要求2所述的一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，其特征在于，在共享内存区，自行定义多个输入与输出作为虚拟点；虚拟点的数据使用，有如下三种方式：
（1）由通信程序写入，作为数据源采集逻辑判断标准；
（2）作为中间变量，供脚本运算作为计算数值存储；
（3）计算得出的对应数值，可由通信程序对外通讯下发控制信号。
6.根据权利要求5所述的一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，其特征在于，虚拟点的类型可以为模拟量、开关量类型。
7.根据权利要求1所述的一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，其特征在于，外部的数据源包括监控或装置采集的机组运行状态数据、调度下发的有功给定指令；遥控指令包括机组开停机令和机组有功设值令。
8.根据权利要求2所述的一种增强型水电站AGC自动发电控制方法，其特征在于，
配置参数包括有功给定上限、有功给定下限、调节梯度限制和每台机组的振动区划分，临时变量为脚本定义逻辑的中间计算结果的临时变量。
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