CN114243715A - 一种水电站agc控制装置的测试方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水电站AGC控制装置的测试方法及系统，本发明基于随机选择的全厂参数和机组参数构建测试用例，根据测试用例进行仿真，基于仿真过程中的运行数据，进行AGC控制测试，实现了AGC控制装置的测试自动化，相较于传统的人工方法，效率高，不易漏测和误测，提高了水电站AGC控制装置的可靠性水平，进一步提升水电站对电网安全稳定运行的保障作用。

Description

一种水电站AGC控制装置的测试方法及系统
技术领域
本发明涉及一种水电站AGC控制装置的测试方法及系统，属于装置测试领域。
背景技术
水电站AGC控制装置在现场投运前需要结合电站工程现场情况进行系统参数配置，模拟各种正常/异常情况，以检查AGC是否能正确处理。传统的测试方法主要是靠人工来修改参数，但参数众多、调试工作量大，而人工调试由于时间不足、人为疏忽等原因，且有些参数只是在某种特定工况下才会使用，不可避免的存在漏测、误测等错误，为水电站的安全经济运行带来隐患。
发明内容
本发明提供了一种水电站AGC控制装置的测试方法及系统，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种水电站AGC控制装置的测试方法，包括：
根据随机选择的全厂参数和机组参数，构建测试用例；
根据测试用例，进行AGC控制过程仿真；
根据仿真过程中的运行数据，进行AGC控制测试。
根据随机选择的全厂参数和机组参数，构建测试用例，包括：
根据随机选择的全厂参数和机组参数，构建场景；
根据场景匹配相应的控制事件触发流程和异常信号产生流程，构建测试用例。
全厂参数包括AGC控制方式、AGC控制目标、全厂AGC健康状态和电站系统频率；机组参数包括机组AGC投入或退出、机组工况、机组AGC健康状态、机组水头、机组可运行区、机组出力设定值、机组出力值、机组出力分配值、开停机指令和一次调频信号。
根据仿真过程中的运行数据，进行AGC控制测试，包括：
获取仿真过程中当前时刻运行数据和上一时刻运行数据；
根据运行数据和预设约束集，进行运行数据检测；
若检测出运行数据异常、且相应的异常处置错误，则判定AGC异常；
若检测出运行数据正常，根据当前时刻运行数据和上一时刻运行数据，计算当前时刻AGC控制阶段状态；
根据当前时刻AGC控制阶段状态、上一时刻AGC控制阶段状态和预设控制阶段状态关系对，进行AGC控制阶段状态进行检测；
若检测出当前AGC控制阶段状态异常，则判定AGC异常；
若检测出当前AGC控制阶段状态正常，根据当前时刻AGC控制阶段状态和预设规则，进行控制输出检测和机组响应检测；
若检测出控制输出异常，则判定AGC异常；
若检测出机组响应异常、且相应的异常处置错误，则判定AGC异常。
运行数据包括电站系统频率、机组水头、机组出力值和AGC控制目标；约束集包括频率约束、水头约束、出力约束、出力平衡约束、控制目标变化限值约束、有功出力与频率相关性约束、机组可运行区与机组实际出力相关约束和不可频繁穿越振动区约束。
根据当前时刻AGC控制阶段状态、上一时刻AGC控制阶段状态和预设控制阶段状态关系对，进行AGC控制阶段状态检测，包括：
若当前时刻AGC控制阶段状态和上一时刻AGC控制阶段状态属于一控制阶段状态关系对，则AGC控制阶段状态正常。
控制阶段状态关系对包括[机组开机起始阶段，机组开机执行阶段]、[机组停机起始阶段，机组停机执行阶段]、[机组负荷调整起始阶段，机组负荷调整执行阶段]、[机组开机执行阶段，机组开机执行阶段]、[机组停机执行阶段，机组停机执行阶段]、[机组负荷调整执行阶段，机组负荷调整执行阶段]、[机组开机执行阶段，平稳负荷阶段]、[机组停机执行阶段，平稳负荷阶段]、[机组负荷调整执行阶段，平稳负荷阶段]、[平稳负荷阶段，平稳负荷阶段]、[平稳负荷阶段，机组开机起始阶段]、[平稳负荷阶段，机组停机起始阶段]和[平稳负荷阶段，机组负荷调整起始阶段]。
预设规则为：
若当前时刻AGC控制阶段状态为机组开机起始阶段、且开机指令的控制输出无变化或控制输出逻辑有误，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为机组停机起始阶段、且停机指令的控制输出无变化或控制输出逻辑有误，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为负荷调整起始阶段、且负荷分配值的控制输出无变化或控制输出逻辑有误，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为执行阶段、且开机指令或停机指令或负荷分配值的控制输出有变化，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为平稳负荷阶段、且开机指令或停机指令或负荷分配值的控制输出有变化，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为执行阶段、且机组无响应或机组响应特性不佳或机组响应出偏差或控制过程中断落入振动区，则机组响应异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为平稳负荷阶段、且机组出力出偏差则机组响应异常。
一种水电站AGC控制装置的测试系统，包括：
测试用例模块：根据随机选择的全厂参数和机组参数，构建测试用例；
仿真模块：根据测试用例，进行AGC控制过程仿真；
调试结果判断模块：根据仿真过程中的运行数据，进行AGC控制测试。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行水电站AGC控制装置的测试方法。
本发明所达到的有益效果：本发明基于随机选择的全厂参数和机组参数构建测试用例，根据测试用例进行仿真，基于仿真过程中的运行数据，进行AGC控制测试，实现了AGC控制装置的测试自动化，相较于传统的人工方法，效率高，不易漏测和误测，提高了水电站AGC控制装置的可靠性水平，进一步提升水电站对电网安全稳定运行的保障作用。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为AGC控制阶段状态关系；
图3为本发明系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。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。
如图1所示，一种水电站AGC控制装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤1，根据随机选择的全厂参数和机组参数，构建测试用例；
步骤2，根据测试用例，进行AGC控制过程仿真；
步骤3，根据仿真过程中的运行数据，进行AGC控制测试。
不同的全厂参数和机组参数，可以构建不同的测试用例，每个测试用例采用上述方法后，可获得一个测试结果，遍历所有测试用例，即可获得所有测试结果。
上述方法基于随机选择的全厂参数和机组参数构建测试用例，根据测试用例进行仿真，基于仿真过程中的运行数据，进行AGC控制测试，实现了AGC控制装置的测试自动化，相较于传统的人工方法，效率高，不易漏测和误测，提高了水电站AGC控制装置的可靠性水平，进一步提升水电站对电网安全稳定运行的保障作用。
测试用例主要包括场景、以及与场景匹配的控制事件触发流程和异常信号产生流程，其中，场景根据全厂参数和机组参数生成，不同的全厂参数和机组参数可以构建不同的场景。
全厂参数包括AGC控制方式、AGC控制目标、全厂AGC健康状态和电站系统频率；其中，AGC控制方式包括全厂AGC投入/退出、控制权在电站/调度/集控、控制指令为定值或曲线方式（控制指令来源由控制权决定，来自电站操作员、调度EMS系统或集控监控系统）、控制目标为功率跟踪或频率跟踪、自动负荷分配使能/禁止、自动开停机使能/禁止等，AGC控制目标一般为全厂有功设定值。
机组参数包括机组AGC投入或退出、机组工况、机组AGC健康状态、机组水头、机组可运行区、机组出力设定值、机组出力值、机组出力分配值、开停机指令和一次调频信号等。
通过排列组合，可以构建多种场景，场景和与场景匹配的控制事件触发流程和异常信号产生流程，构成测试用例。
控制事件触发：控制目标在场景的有效出力范围内分别递增和递减变化，控制过程经历机组开机、机组负荷上升、机组负荷转移、机组负荷下降、机组停机的全过程。多台机组组合时，选择一台发电机组不参加AGC控制，控制目标不变的情况下，该机组出力设定值在有效出力范围内分别递增和递减变化，控制过程经历机组负荷转移的过程。
异常信号产生：在控制过程中，全厂参数的全厂AGC健康状态或电站系统频率模拟异常信号，机组参数的机组AGC健康状态、机组工况、机组水头或机组出力值模拟异常信号；其中，全厂参数的全厂AGC健康状态包括全厂硬件系统异常和系统事故等，机组参数的机组AGC健康状态包括机组硬件系统异常和机组事故等。
因此构建测试用例的过程可以为：
11）根据随机选择的全厂参数和机组参数，构建场景；
12）根据场景匹配相应的控制事件触发流程和异常信号产生流程，构建测试用例。
遍历所有测试用例，针对每个测试用例进行AGC控制测试，即根据机组有功分配值或开停机指导结果，分别调用机组负荷变化仿真、机组开停机过程仿真等仿真处理，周期性调用一次调频过程仿真、水头变化仿真等仿真处理；每类仿真可分为正常过程和异常过程。
根据仿真过程中的运行数据，进行AGC控制测试，具体从运行数据、AGC控制阶段状态、控制输出、机组响应四个方面判断是否异常，具体过程可以为：
31）获取仿真过程中当前时刻运行数据和上一时刻运行数据；其中，运行数据包括电站系统频率、机组水头、机组出力值和AGC控制目标。
32）根据运行数据和预设约束集，进行运行数据检测。
约束集包括频率约束、水头约束、出力约束、出力平衡约束、控制目标变化限值约束、有功出力与频率相关性约束、机组可运行区与机组实际出力相关约束和不可频繁穿越振动区约束等。
33）若检测出运行数据异常、且相应的异常处置错误，则判定AGC异常。
例如：控制软件主从切换后，水头采集模式未同步切换，造成当前时刻的机组水头与上一时刻的机组水头的差值的绝对值大于指定的水头阈值，此时判为梯度越限；机组工况转不定态，而机组出力值大于设定的出力阈值，此时判为数据不一致；主服务器或远动服务器重启，造成控制目标意外清零，此时判为控制目标变化限值梯度越限；系统频率不满足频率约束，判为测值无效。
34）若检测出运行数据正常，根据当前时刻运行数据和上一时刻运行数据，计算当前时刻AGC控制阶段状态。
AGC控制阶段状态包括机组开机起始阶段、机组开机执行阶段、机组停机起始阶段、机组停机执行阶段、机组负荷调整起始阶段、机组负荷调整执行阶段和平稳负荷阶段。
35）根据当前时刻AGC控制阶段状态、上一时刻AGC控制阶段状态和预设控制阶段状态关系对，进行AGC控制阶段状态进行检测。
如图2所述，控制阶段状态关系对包括[机组开机起始阶段，机组开机执行阶段]、[机组停机起始阶段，机组停机执行阶段]、[机组负荷调整起始阶段，机组负荷调整执行阶段]、[机组开机执行阶段，机组开机执行阶段]、[机组停机执行阶段，机组停机执行阶段]、[机组负荷调整执行阶段，机组负荷调整执行阶段]、[机组开机执行阶段，平稳负荷阶段]、[机组停机执行阶段，平稳负荷阶段]、[机组负荷调整执行阶段，平稳负荷阶段]、[平稳负荷阶段，平稳负荷阶段]、[平稳负荷阶段，机组开机起始阶段]、[平稳负荷阶段，机组停机起始阶段]和[平稳负荷阶段，机组负荷调整起始阶段]。
若当前时刻AGC控制阶段状态和上一时刻AGC控制阶段状态属于一控制阶段状态关系对，则AGC控制阶段状态正常，否则异常。
36）若检测出当前AGC控制阶段状态异常，则判定AGC异常。
37）若检测出当前AGC控制阶段状态正常，根据当前时刻AGC控制阶段状态和预设规则，进行控制输出检测和机组响应检测。
控制输出包括机组出力分配值和机组开停机指令，不同的AGC控制阶段状态下，相应的控制输出也不同。
当前时刻的AGC控制阶段状态处于起始阶段时，该阶段发生的异常包括控制输出无变化和控制输出逻辑有误。即当前时刻的AGC控制阶段状态处于机组开机起始阶段时，开机指令的控制输出无变化或控制输出逻辑有误；处于机组停机起始阶段时，停机指令的控制输出无变化或控制输出逻辑有误；处于负荷调整起始阶段时，负荷分配值的控制输出无变化或控制输出逻辑有误，以上三种情况均视为异常。
当前时刻的AGC控制阶段状态处于执行阶段时，该阶段发生的异常包括开机指令或停机指令或负荷分配值控制输出有变化。
当前时刻的AGC控制阶段状态处于平稳负荷阶段时，该阶段发生的异常包括开机指令或停机指令或负荷分配值控制输出有变化。
机组响应包括机组开机操作、机组停机操作、机组出力调整操作和机组状态不变。不同的AGC控制阶段状态下，相应的机组响应也不同。
当前时刻的AGC控制阶段状态处于执行阶段时，该阶段发生的异常包括机组无响应、机组响应特性不佳、机组响应出偏差和控制过程中断落入振动区。
当前时刻的AGC控制阶段状态处于平稳负荷阶段时，该阶段发生的异常包括机组出力出偏差。
因此上述预设规则可以为：
若当前时刻AGC控制阶段状态为机组开机起始阶段、且开机指令的控制输出无变化或控制输出逻辑有误，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为机组停机起始阶段、且停机指令的控制输出无变化或控制输出逻辑有误，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为负荷调整起始阶段、且负荷分配值的控制输出无变化或控制输出逻辑有误，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为执行阶段、且开机指令或停机指令或负荷分配值的控制输出有变化，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为平稳负荷阶段、且开机指令或停机指令或负荷分配值的控制输出有变化，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为执行阶段、且机组无响应、机组响应特性不佳、机组响应出偏差或控制过程中断落入振动区，则机组响应异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为平稳负荷阶段、且机组出力出偏差则机组响应异常。
38）若检测出控制输出异常，则判定AGC异常。
39）若检测出机组响应异常、且相应的异常处置错误，则判定AGC异常。
上述方法实现了AGC控制装置的测试自动化，相较于传统的人工方法，效率高，不易漏测和误测，提高了水电站AGC控制装置的可靠性水平，进一步提升水电站对电网安全稳定运行的保障作用。
基于同样的技术方案，本发明还公开了上述方法的软件系统，即一种水电站AGC控制装置的测试系统，包括：
测试用例模块：根据随机选择的全厂参数和机组参数，构建测试用例；
仿真模块：根据测试用例，进行AGC控制过程仿真；
调试结果判断模块：根据仿真过程中的运行数据，进行AGC控制测试；
具体可以用于收集当前时刻的运行数据和上一时刻的运行数据，计算当前AGC控制阶段状态，依次监测运行数据异常、AGC控制阶段状态异常、控制输出异常、机组响应异常等控制流全流程的异常，生成调试报告。
上述各模块的处理流程与方法的一致，这里不重复描述了。
如图3所示，上述测试系统还包括场景仿真模块、数据通信模块、数据管理模块、组态模块和运行模块；
数据管理模块可根据系统配置自动生成调试数据，同时用于数据存储管理，为测试提供当前时刻的运行数据和上一时刻的运行数据。
测试用例模块和仿真模块均集成在场景仿真模块中，场景仿真模块实现测试用例生成和控制过程仿真功能，通过调用场景生成脚本，自动执行场景预置、控制事件触发、产生异常信号等操作，通过调用仿真计算脚本，同步进行机组负荷变化、开停机过程、一次调频过程和水头变化等的仿真，也支持根据故障场景试验数据生成测试用例。
运行模块用于由配置信息自动生成调试界面，进行调试过程展示，并支持调试过程回放等。
组态模块用于生成组态文件，并支持通过数据通信模块上传与加载组态文件，同时还用于编辑管理运行模块的页面元素数据。
数据通信模块用于与AGC控制装置接口通信。
上述系统为客户端系统，系统与AGC控制装置进行信息交互，客户端系统输出测试初始场景数据、控制触发数据、异常信号数据，根据AGC控制装置的反馈同步输出仿真计算数据；AGC控制装置输出各机组的控制目标值变化、异常处置结果等。
基于同样的技术方案，本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行水电站AGC控制装置的测试方法。
基于同样的技术方案，本发明还公开了一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行水电站AGC控制装置的测试方法的指令。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种水电站AGC控制装置的测试方法，其特征在于，包括：
根据随机选择的全厂参数和机组参数，构建测试用例；
根据测试用例，进行AGC控制过程仿真；
根据仿真过程中的运行数据，进行AGC控制测试。
2.根据权利要求1所述的一种水电站AGC控制装置的测试方法，其特征在于，根据随机选择的全厂参数和机组参数，构建测试用例，包括：
根据随机选择的全厂参数和机组参数，构建场景；
根据场景匹配相应的控制事件触发流程和异常信号产生流程，构建测试用例。
3.根据权利要求1或2所述的一种水电站AGC控制装置的测试方法，其特征在于，全厂参数包括AGC控制方式、AGC控制目标、全厂AGC健康状态和电站系统频率；机组参数包括机组AGC投入或退出、机组工况、机组AGC健康状态、机组水头、机组可运行区、机组出力设定值、机组出力值、机组出力分配值、开停机指令和一次调频信号。
4.根据权利要求1所述的一种水电站AGC控制装置的测试方法，其特征在于，根据仿真过程中的运行数据，进行AGC控制测试，包括：
获取仿真过程中当前时刻运行数据和上一时刻运行数据；
根据运行数据和预设约束集，进行运行数据检测；
若检测出运行数据异常、且相应的异常处置错误，则判定AGC异常；
若检测出运行数据正常，根据当前时刻运行数据和上一时刻运行数据，计算当前时刻AGC控制阶段状态；
根据当前时刻AGC控制阶段状态、上一时刻AGC控制阶段状态和预设控制阶段状态关系对，进行AGC控制阶段状态检测；
若检测出当前AGC控制阶段状态异常，则判定AGC异常；
若检测出当前AGC控制阶段状态正常，根据当前时刻AGC控制阶段状态和预设规则，进行控制输出检测和机组响应检测；
若检测出控制输出异常，则判定AGC异常；
若检测出机组响应异常、且相应的异常处置错误，则判定AGC异常。
5.根据权利要求4所述的一种水电站AGC控制装置的测试方法，其特征在于，运行数据包括电站系统频率、机组水头、机组出力值和AGC控制目标；约束集包括频率约束、水头约束、出力约束、出力平衡约束、控制目标变化限值约束、有功出力与频率相关性约束、机组可运行区与机组实际出力相关约束和不可频繁穿越振动区约束。
6.根据权利要求4所述的一种水电站AGC控制装置的测试方法，其特征在于，根据当前时刻AGC控制阶段状态、上一时刻AGC控制阶段状态和预设控制阶段状态关系对，进行AGC控制阶段状态检测，包括：
若当前时刻AGC控制阶段状态和上一时刻AGC控制阶段状态属于一控制阶段状态关系对，则AGC控制阶段状态正常。
7.根据权利要求4或6所述的一种水电站AGC控制装置的测试方法，其特征在于，控制阶段状态关系对包括[机组开机起始阶段，机组开机执行阶段]、[机组停机起始阶段，机组停机执行阶段]、[机组负荷调整起始阶段，机组负荷调整执行阶段]、[机组开机执行阶段，机组开机执行阶段]、[机组停机执行阶段，机组停机执行阶段]、[机组负荷调整执行阶段，机组负荷调整执行阶段]、[机组开机执行阶段，平稳负荷阶段]、[机组停机执行阶段，平稳负荷阶段]、[机组负荷调整执行阶段，平稳负荷阶段]、[平稳负荷阶段，平稳负荷阶段]、[平稳负荷阶段，机组开机起始阶段]、[平稳负荷阶段，机组停机起始阶段]和[平稳负荷阶段，机组负荷调整起始阶段]。
8.根据权利要求4所述的一种水电站AGC控制装置的测试方法，其特征在于，预设规则为：
若当前时刻AGC控制阶段状态为机组开机起始阶段、且开机指令的控制输出无变化或控制输出逻辑有误，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为机组停机起始阶段、且停机指令的控制输出无变化或控制输出逻辑有误，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为负荷调整起始阶段、且负荷分配值的控制输出无变化或控制输出逻辑有误，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为执行阶段、且开机指令或停机指令或负荷分配值的控制输出有变化，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为平稳负荷阶段、且开机指令或停机指令或负荷分配值的控制输出有变化，则控制输出异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为执行阶段、且机组无响应或机组响应特性不佳或机组响应出偏差或控制过程中断落入振动区，则机组响应异常；
若当前时刻AGC控制阶段状态为平稳负荷阶段、且机组出力出偏差则机组响应异常。
9.一种水电站AGC控制装置的测试系统，其特征在于，包括：
测试用例模块：根据随机选择的全厂参数和机组参数，构建测试用例；
仿真模块：根据测试用例，进行AGC控制过程仿真；
调试结果判断模块：根据仿真过程中的运行数据，进行AGC控制测试。
10.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至8所述的方法中的任一方法。
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