专利名称：一种电厂侧自动电压控制系统闭环测试方法
技术领域：
本发明涉及一种电力测试技术，特别涉及一种电厂侧自动电压控制系统闭环测试方法。
背景技术：
电力系统无功功率优化和补偿是电力系统安全经济运行的重要组成部分。通过对无功电源的合理配置和对无功负荷的补偿，不仅可以维持电压水平、提高电力系统运行的稳定性，还可以降低网损，使电力系统安全经济运行。在传统的电压控制管理模式下，发电厂的发电机无功功率、高压母线电压主要由各电厂值班人员根据系统调度的要求人工调节。这种调节方式仅能保证部分时段、部分节点的电压合格，但与电力系统的经济运行、可靠供电的目标相去甚远。电厂自动电压控制系统(AVC)是利用先进的电子、网络通讯与自动控制技术，在线接收省电力调度中心下发的母线电压指令，自动对发电机无功出力或高压侧母线电压进行实时跟踪调控。该系统可有效地控制区域电网无功的合理流动，增强系统运行的稳定性和安全性，保证电压质量，改善电网整体供电水平，减少电网有功网损，充分发挥电网的经济效·益，同时降低运行人员的劳动强度。
发明内容
本发明是针对电厂侧电力调度不经济合理的问题，提出了一种电厂侧自动电压控制系统闭环测试方法，利用实时数字仿真系统的实时模拟和闭环运行的特性，构建电厂侧AVC系统的闭环测试试验平台，并在此平台上提出电厂侧AVC系统的测试方法，实现对电厂侧AVC系统功能进行离线实时测试。本发明的技术方案为:一种电厂侧自动电压控制系统闭环测试方法，具体包括如下步骤:
1)建立电厂侧AVC系统的闭环测试系统:包括实时数字仿真系统、电厂侧AVC系统、远动终端RTU，
实时数字仿真系统建模包括系统平台模型和中央控制系统模型，系统平台模型由模拟电力系统兀件构建完成，该I旲型仿真电厂实际电力系统，中央控制系统I旲型由I旲拟运彳丁系统元件构建完成，通过用户输入数据和/或指令对系统平台模型进行模拟控制，模拟发电系统进入相应的运行状态；
2)实时数字仿真系统中的中央控制系统模型输出控制信号，通过远动终端RTU处理转换数据后发送至电厂侧AVC系统，电厂侧AVC系统将实际控制信号再回传到实时数字仿真系统中的系统平台模型相应模拟元件上，再通过中央控制系统模型模拟运行后输出控制信号，形成闭环运行；
3)按照电厂侧AVC系统的基本功能进行参数设定试验、基本功能试验、安全特性试验三部分试验；
4)查看测试结果。
所述步骤I)中系统平台模型建模选择实际电力系统接线方式，在实时数字仿真系统中搭建一次系统模型，一次系统模型中包含发电机模型、两绕组变压器模型、等值负荷模型、等值电源模型、断路器模型、电压互感器模型、电流互感器模型。所述步骤2)中远动终端RTU中的监控单元实时采集实时数字仿真系统来的控制模拟量，远动终端RTU中的通信管理机对控制模拟量进行处理转换，转换成IEClOl规约数据发送至电厂侧AVC系统。本发明的有益效果在于:本发明电厂侧自动电压控制系统闭环测试方法，构建电厂侧AVC系统的闭环测试试验平台，并在此平台上实现对电厂侧AVC系统功能进行离线实时测试。对建立统一的电厂侧AVC系统的技术原则、结构要求、功能及性能指标有重要的指导作用，为电厂侧AVC系统入网测试提供了很好的解决方案。
图1为本发明实施例提供的电厂侧AVC系统的闭环测试原理 图2为本发明实施例提供的电厂侧AVC系统的闭环测试硬件连接示意 图3为本发明实施例电力系统一次系统模型结构示意图。
具体实施例方式如图1、图2实施例提供的电厂侧AVC系统的闭环测试原理图和硬件连接示意图，基于实时数字仿真系统的电厂侧AVC系统功能测试试验平台，包括硬件架构和软件建模；所述硬件架构包括实时数字仿真系统、电厂侧AVC系统、远动终端RTU。实时数字仿真系统的软件建模包括系统平台模型和中央控制系统模型，系统平台模型由模拟电力系 统元件构建完成，该模型仿真电厂实际电力系统，中央控制系统模型由模拟运行系统元件构建完成，通过用户输入数据和/或指令对系统平台模型进行模拟控制，使其发电系统进入相应的模拟运行状态。所述电厂侧AVC系统闭环测试试验平台，在硬件构架中，实时数字仿真系统输出机端电压、机端电流和母线电压模拟量，通过远动终端RTU的测控单元实时采集，然后在远动终端RTU的通信管理机中处理转换成IEClOl规约数据发送至电厂侧AVC系统的上位机，同时，电厂侧AVC系统的省调AVC主站给AVC子站下发调控目标，由AVC子站装置执行调控，得到机组增减磁控制信号，然后将控制信号再回传到实时数字仿真系统中，形成闭环运行。系统平台模型选择某发电厂电力系统接线方式，如图3所示电力系统一次系统模型结构示意图，具体包含发电机、两绕组变压器、等值线路、等值电源、等值负荷和二次测量系统。模拟系统中建立了正一母Busl和正二母Bus2，分别接入两台发电机和两台变压器，黑色实心的断路器为闭合，空心的断路器为打开的状态，电厂的出线用两条等值线路表示，每条出线用一等值电源来模拟系统运行。二次测量系统包含测点和被测量。在实时数字仿真系统中建立发电机模型、变压器模型、线路模型、电源模型、负荷模型、电压互感器模型、电流互感器模型。发电机模型主要设置发电机容量、各种电抗参数、时间常数、电压等级等。变压器模型主要设置变压器各侧的电压等级和容量、基准频率、漏抗、空载损耗等；负荷模型设为一个可变的恒功率负荷，根据试验中的要求动态变化。系统平台模型建立步骤:1、新建系统模型文件并保存；
2、搭建发电机模型、汽轮机模型、变压器模型、断路器模型、负荷模型并按照电气关系连接起来；
3、完成各种模型的参数设置，设置断路器开关信号；
4、构建各台发电机励磁控制模型；
5、构建机组AVC系统的增减磁控制模型；
6、构建动态负荷的控制模型；
7、完成系统平台模型的搭建。中央控制系统模型包含对发电机的励磁系统和机组AVC增减磁控制系统进行控制。发电机励磁系统的控制，包括发电机增磁和减磁信号的接受和控制逻辑，一方面可通过手动调节增减磁信号实现控制，另一方面可通过接受外部的AVC下发的增减磁指令来实现控制；控制系统还可以对发电机的有功出力和无功出力进行控制，由中央控制系统的用户输入指令实现控制。完成上述系统平台模型和相应的子模型及参数配置之后，即可编译模型，仿真电厂的系统运行。机组AVC增减磁控制系统，由于AVC系统的增减磁控制信号同时送入AVR，设置控制回路判断增减磁信号。中央控制系统模型是模拟电厂的集控中心，由实时数字仿真系统的运行元件建设完成。中央控制系统模型可实时显示系统运行数据，包含显示各母线电压、各发电机的有功/无功功率、各变压器各绕组有功/无功功率、各台发电机的增减磁信号状态等。此外，还可以手动调节各台发电机的相角，实现对各台发电机有功出力和无功出力的控制，从而改变发电系统的运行状态，还可以手动触发发电机的增减磁信号，检测励磁控制系统模型的有效性。中央控制系统I旲型建立步骤:
1)、新建中央控制系统文件并保存；
2)、搭建电厂一次系统网架结构；
3)、将系统平台模型的母线电压、发电机有功/无功出力、断路器开关状态、负荷投切状态并以仪表或指示灯的方式显示；
4)、将各断路器开关进行建模；
5)、将动态负荷开关进行建模；
6)、完成中央控制系统模型的搭建；
7)、进行系统调试，完成闭环测试系统的软件部分的整体建模。所述的电厂侧AVC系统的闭环测试步骤如下:
O完成系统闭环测试平台的建设，包含硬件架构和软件建模两部分；
2)按照电厂侧AVC系统的基本功能进行参数设定试验、基本功能试验、安全特性试验三部分试验；
3)查看测试结果。通过以下实施例可知，一种电厂侧AVC系统的闭环测试方法可对待测的电厂侧AVC系统进行各项功能测试，具体包含参数设定试验、基本功能试验、安全特性试验三部分试验。 实施例一、机组无功调节装置脉冲宽度整定试验:此试验为参数设定试验之一。该试验通过调节AVC子站输出脉冲宽度来设定“无功输出设置”中机组信号输出间隔、信号最大宽度、信号最小宽度和斜率等重要参数，为现场试验和参数整定积累经验。实施例二、机组间无功分配调节性能试验:此试验为基本功能试验之一。设置AVC系统的“母线电压调控”方式，测试AVC子站在调节过程中各机组无功分配的合理性，即测试四种分配方法，如:等功率因素无功分配、等裕度无功分配、等容量无功分配、无功平均分配，查看各种无功分配方法的分配效果。实施例三、机组无功反调试验:此试验为基本功能试验之一。测试AVC系统调节过程中无功越限反调并合理分配无功的能力。首先设定“母线电压调控”方式，主站下发指令减磁至机组无功越下限，查看AVC子站装置的无功反调过程。或者，主站下发指令增磁至机组无功越上限，查看AVC子站装置的无功反调过程。实施例四、机组电压反调试验:此试验为基本功能试验之一。测试AVC子站装置调节过程中机端电压越限反调并合理分配无功的能力。首先设定“母线电压调控”方式，主站下发指令减磁至机组机端电压越下限，查看AVC子站装置的电压反调过程。或者，主站下发指令减磁至机组机端电压越上限，查看AVC子站装置的电压反调过程。实施例五、AVC主站与AVC子站通信中断试验:此试验为安全特性试验之一。测试AVC主站与子站通信中断时，AVC子站装置的动作情况。方法是断开AVC主站与子站装置之间的接线，然后查看AVC子站装置的动作。实施例六、AVC子站与RTU通信中断试验:此试验为安全特性试验之一。测试AVC子站装置与RTU通信完全中断时，查看AVC子站装置的动作情况。方法是断开AVC子站的上位机与RTU通信管理机间的接线，然后查看AVC子站装置的动作。实施例七、闭锁试验:此试验为安全特性试验之一。测试AVC子站装置在检测到遥测数据超出闭锁限制时的动作情况。 主要包含母线电压机组有功/无功、机端电压、机端电流、厂用电等遥测数据闭锁。
权利要求
1.一种电厂侧自动电压控制系统闭环测试方法，其特征在于，具体包括如下步骤: 1)建立电厂侧AVC系统的闭环测试系统:包括实时数字仿真系统、电厂侧AVC系统、远动终端RTU， 实时数字仿真系统建模包括系统平台模型和中央控制系统模型，系统平台模型由模拟电力系统兀件构建完成，该I旲型仿真电厂实际电力系统，中央控制系统I旲型由I旲拟运彳丁系统元件构建完成，通过用户输入数据和/或指令对系统平台模型进行模拟控制，模拟发电系统进入相应的运行状态； 2)实时数字仿真系统中的中央控制系统模型输出控制信号，通过远动终端RTU处理转换数据后发送至电厂侧AVC系统，电厂侧AVC系统将实际控制信号再回传到实时数字仿真系统中的系统平台模型相应模拟元件上，再通过中央控制系统模型模拟运行后输出控制信号，形成闭环运行； 3)按照电厂侧AVC系统的基本功能进行参数设定试验、基本功能试验、安全特性试验三部分试验； 4)查看测试结果。
2.根据权利要求1所述电厂侧自动电压控制系统闭环测试方法，其特征在于，所述步骤I)中系统平台模型建模选择实际电力系统接线方式，在实时数字仿真系统中搭建一次系统模型，一次系统模型中包含发电机模型、两绕组变压器模型、等值负荷模型、等值电源模型、断路器模型、电压互感器模型、电流互感器模型。
3.根据权利要求1所述电厂侧自动电压控制系统闭环测试方法，其特征在于，所述步骤2)中远动终端RTU中的监控单元实时采集实时数字仿真系统来的控制模拟量，远动终端RTU中的通信 管理机对控制模拟量进行处理转换，转换成IEClOl规约数据发送至电厂侧AVC系统。
全文摘要
本发明涉及一种电厂侧自动电压控制系统闭环测试方法，建立电厂侧AVC系统的闭环测试系统包括实时数字仿真系统、电厂侧AVC系统、远动终端RTU，实时数字仿真系统建模仿真电厂实际电力系统，并模拟发电系统进入相应的运行状态；实时数字仿真系统输出控制信号到通过远动终端RTU处理转换数据发送至电厂侧AVC系统，电厂侧AVC系统将实际控制信号再回传到实时数字仿真系统中的系统平台模型相应模拟元件上，再通过中央控制系统模型模拟运行后输出控制信号，形成闭环运行实现闭环测试。实现对电厂侧AVC系统功能进行离线实时测试。对建立统一的电厂侧AVC系统的各项指标有重要的指导作用，为电厂侧AVC系统入网测试提供了很好的解决方案。
文档编号G05B23/02GK103246283SQ20131018183
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月16日 优先权日2013年5月16日
发明者范宏, 周德生, 潘爱强, 陈超, 计圣凯, 丁会凯 申请人:上海电力学院