專利名稱：一種基于rtds的無功電壓控制效率檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及針對地區(qū)電網(wǎng)自動電壓控制系統(tǒng)的一種基于RTDS的無功電壓控制效率檢測方法，尤其涉及一種基于RTDS的AVC軟仿真閉環(huán)系統(tǒng)平臺的搭建方法以及利用該閉環(huán)系統(tǒng)平臺的無功電壓控制效率檢測方法。
背景技術(shù)：
近十幾年來，電壓穩(wěn)定問題日益成為電力系統(tǒng)關(guān)注的焦點(diǎn)。在現(xiàn)代電網(wǎng)中，由于弱系統(tǒng)和長線路的負(fù)荷加重，電網(wǎng)的傳輸容量越來越接近其極限，從而使電壓的穩(wěn)定問題比較突出。一些大的電網(wǎng)事故也主要是由于電壓不穩(wěn)定造成的。研究表明，造成電壓不穩(wěn)定的原因是多方面的:負(fù)荷增加、發(fā)電機(jī)或線路故障、系統(tǒng)無功不足、有載調(diào)壓變壓器動作以及各種控制和保護(hù)之間缺乏協(xié)調(diào)等，而負(fù)荷缺少足夠的無功(尤其是動態(tài)無功)支持是引起電壓不穩(wěn)定的主要原因。制定電力系統(tǒng)的無功運(yùn)行方式是各級電網(wǎng)的日常工作，隨著電力系統(tǒng)的日益擴(kuò)大，電網(wǎng)的運(yùn)行方式越來越復(fù)雜，需要考慮的問題也越來越多。但是有相當(dāng)部分地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)有的無功控制系統(tǒng)，未經(jīng)過檢測平臺的全面檢測即投入運(yùn)行，為了得到較為滿意的結(jié)果，運(yùn)行人員往往需要反復(fù)多次嘗試調(diào)整參數(shù)，有時(shí)耗費(fèi)大量時(shí)間和精力也很難得到滿意的優(yōu)化結(jié)果，至今為止，還沒有一種很好的無功控制設(shè)備入網(wǎng)檢測手段。因此，如何有效選擇適應(yīng)地區(qū)電網(wǎng)特性的電壓自動控制系統(tǒng)(AVC)是目前各大電力公司急需解決的問題。在AVC系統(tǒng)正式接入電網(wǎng)前進(jìn)行入網(wǎng)檢測，對其是否能有效控制當(dāng)?shù)氐臒o功電壓運(yùn)行方式進(jìn)行評估，具有高度的緊迫性和重要的現(xiàn)實(shí)意義。RTDS全稱為實(shí)時(shí)數(shù)字仿真儀(Real Time Digital Simulator),由加拿大曼尼托巴RTDS公司開發(fā)制造，是一種專門設(shè)計(jì)用于研究電力系統(tǒng)中電磁暫態(tài)現(xiàn)象的裝置。目前。RTDS已廣泛應(yīng)用于28個(gè)國家(地區(qū))的電力企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)，裝機(jī)數(shù)量超過140臺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于RTDS的AVC軟仿真閉環(huán)系統(tǒng)平臺的搭建方法以及利用該閉環(huán)系統(tǒng)平臺的無功電壓控制效率檢測方法，解決目前AVC系統(tǒng)正式接入電網(wǎng)前無法準(zhǔn)確檢測出其是否能有效控制當(dāng)?shù)氐臒o功電壓運(yùn)行方式的問題。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種基于RTDS的AVC軟仿真閉環(huán)系統(tǒng)平臺的搭建方法，包含以下步驟:第一步；搭建系統(tǒng)平臺模型；文本選擇某地調(diào)局域電網(wǎng)，在RTDS系統(tǒng)中搭建一次系統(tǒng)模型，一次系統(tǒng)模型中包含發(fā)電機(jī)模型、線路模型、三繞組/兩繞組變壓器模型、負(fù)荷模型、電容器模型、電抗器模型；第二步:搭建控制系統(tǒng)模型，主要包括均保存在模型文件中的系統(tǒng)網(wǎng)損計(jì)算控制模型、變壓器分接頭檔位調(diào)節(jié)控制模型、電容/電抗器組投切控制模型，并且均包含控制對象，對應(yīng)于所述控制對象進(jìn)行的控制操作和/或相應(yīng)的控制配置參數(shù)；第三步:搭建運(yùn)行系統(tǒng)模型的顯示界面；所述顯示界面用于顯示所述系統(tǒng)平臺模型的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)包含系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的母線電壓、線路有功/無功功率、線路有功損耗、變壓器各繞組有功/無功功率、變壓器有功功率損耗、系統(tǒng)有功損耗、變壓器分接頭檔位狀態(tài)、電容/電抗器投切的狀態(tài)；第四步:搭建運(yùn)行系統(tǒng)模型的控制開關(guān)；所述控制開關(guān)能對變壓器分接頭檔位和電容/電抗器投切開關(guān)進(jìn)行調(diào)控，包含變壓器分接頭檔位的調(diào)節(jié)開關(guān)、電容/電抗器投切開關(guān)，以及接收用戶自定義數(shù)據(jù)輸入輸出程序輸出的無功優(yōu)化控制指令數(shù)據(jù)；第五步:編寫數(shù)據(jù)輸入輸出接口程序；包含用戶操作界面、無功電壓優(yōu)化分析結(jié)果顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與文本輸出、無功優(yōu)化控制策略數(shù)據(jù)調(diào)控四個(gè)模塊。用戶操作界面主要提示用戶調(diào)用無功優(yōu)化計(jì)算程序包，利用MATLAB的界面設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)；無功電壓優(yōu)化分析結(jié)果顯示主要是對無功優(yōu)化前后的結(jié)果進(jìn)行比對分析，利用MATLAB的界面設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與文本輸出主要是實(shí)時(shí)采集運(yùn)行模型的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并存到相應(yīng)的文本文件中，利用RTDS系統(tǒng)提供的腳本語言實(shí)現(xiàn)；無功優(yōu)化控制策略數(shù)據(jù)調(diào)控主要是按照得到的無功電壓優(yōu)化控制策略調(diào)節(jié)運(yùn)行模型的開關(guān)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，利用RTDS系統(tǒng)提供的腳本語言實(shí)現(xiàn)；第六步:編寫無功電壓控制效率檢測程序；將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的文本文件和網(wǎng)架數(shù)據(jù)文件作為無功優(yōu)化計(jì)算程序包的原始文件，進(jìn)行無功優(yōu)化計(jì)算。在線無功優(yōu)化計(jì)算程序包是結(jié)合了實(shí)際自動電壓控制AVC系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)編寫的，考慮了網(wǎng)損目標(biāo)、關(guān)口力率約束、動作設(shè)備動作次數(shù)約束，經(jīng)計(jì)算得到無功電壓優(yōu)化控制策略。一種基于RTDS的無功電壓控制效率檢測方法，包括以下步驟:利用RTDS搭建實(shí)際電網(wǎng)的系統(tǒng)模型，該系統(tǒng)模型包含根據(jù)一種基于RTDS的AVC軟仿真閉環(huán)系統(tǒng)平臺的搭建方法搭建的系統(tǒng)平臺模型、控制系統(tǒng)模型和運(yùn)行系統(tǒng)模型，所述系統(tǒng)平臺模型為被測實(shí)際電網(wǎng)的一次系統(tǒng)模型，所述控制系統(tǒng)模型為系統(tǒng)中的動作設(shè)備的控制邏輯模型，所述運(yùn)行系統(tǒng)模型為對被測實(shí)際電網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)顯示及集中控制操作模型；利用RTDS的腳本語言，在RTDS的腳本文件中編寫數(shù)據(jù)輸入輸出接口程序，從運(yùn)行界面中提取運(yùn)行數(shù)據(jù)并輸出，輸出的數(shù)據(jù)包括負(fù)載的有功和無功、負(fù)載處母線電壓、電容/電抗器組的投切狀態(tài)、變壓器分接頭的檔位值；利用MATLAB編寫無功電壓控制效率檢測程序讀取網(wǎng)架結(jié)果數(shù)據(jù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)，其中包括負(fù)載的有功和無功、負(fù)載處母線電壓、電容/電抗器組的投切狀態(tài)、變壓器分接頭的檔位值，執(zhí)行無功優(yōu)化計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果輸出，根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)輸入輸出接口程序?qū)⒆儔浩鞣纸宇^檔位和電容/電抗器組的投切的計(jì)算值回傳到RTDS中；利用RTDS的批處理接受無功控制效率檢測程序傳回的變壓器分接頭的檔位、電容/電抗器組投切的計(jì)算數(shù)據(jù)，并在運(yùn)行界面上將變壓器分接頭的檔位調(diào)節(jié)開關(guān)、電容/電抗器組投切開關(guān)調(diào)整到計(jì)算值。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是上述數(shù)據(jù)輸入輸出接口程序包括用戶操作界面、無功電壓優(yōu)化分析結(jié)果顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與文本輸出模塊、無功優(yōu)化控制策略數(shù)據(jù)調(diào)控模塊四個(gè)模塊，該數(shù)據(jù)輸入輸出接口程序的編寫方法如下，編寫基于MATLAB的用戶操作界面并轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行文件；編寫基于RTDS腳本語言的無功電壓優(yōu)化分析結(jié)果顯示界面；
編寫基于RTDS腳本語言的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與文本輸出；利用函數(shù)“fopen(〃a.txt〃, w); ”,打開文本文件 “a.txt” ；利用函數(shù)“MeterCaptureO ”，實(shí)時(shí)采集RTDS系統(tǒng)電壓、功率、變壓器分接頭、電容/電抗器開關(guān)數(shù)據(jù)；利用函數(shù)“fprintf ("a.txt") ”，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出到文本文件“a.txt”中；利用函數(shù)“fcl0Se(〃a.txt") ”，關(guān)閉此文本文件。在MATLAB環(huán)境下將基于RTDS腳本語言的控制策略程序傳回RTDS批處理中，實(shí)現(xiàn)無功優(yōu)化控制策略數(shù)據(jù)調(diào)控；基于RTDS腳本語言的函數(shù)“ListenOnPort (code, true) ”，等待打開端口申請；在MATLAB環(huán)境下，編寫數(shù)據(jù)傳輸函數(shù)jtcp ；調(diào)用jtcp 函數(shù)，用 JlCPOBJ=Jtcp ( ‘REQUEST’，’ 127.0.0.1’，code)，實(shí)現(xiàn)打開RTDS數(shù)據(jù)傳輸端口 ；調(diào)用jtcp 函數(shù)，利用 jtcp ( ‘write’ , JTCPOBJ, ’ SetSwitch” Subsystem#l:CTLs:1nput:Tap” =-1);語句調(diào)控RTDS的中央控制系統(tǒng)中的變壓器分接頭檔位開關(guān)設(shè)備;調(diào)用jtcp 函數(shù)，利用 jtcp ( ‘write’ , JTCPOBJ, ’ PushButton” Subsystem#l:CTLs:1nput:STC1YDQ”; ’);語句調(diào)控RTDS的中央控制系統(tǒng)中的電容電抗器投切開關(guān)設(shè)備；調(diào)用jtcp函數(shù)，用jtcp( ‘close’，JICPOBJ)，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉RTDS數(shù)據(jù)傳輸端口。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是上述無功電壓控制效率檢測程序包的設(shè)計(jì)模型中，不等式約束中包括有變壓器的視在功率約束、關(guān)口點(diǎn)功率因數(shù)約束、系統(tǒng)可控設(shè)備動作次數(shù)約束，其中所述變壓器的視在功率約束為OSSf sif 關(guān)口點(diǎn)功率因數(shù)約束為
權(quán)利要求
1.一種基于RTDS的AVC軟仿真閉環(huán)系統(tǒng)平臺的搭建方法，其特征在于包含以下步驟: 第一步；搭建系統(tǒng)平臺模型，文本選擇某地調(diào)局域電網(wǎng)，在RTDS系統(tǒng)中搭建一次系統(tǒng)模型，一次系統(tǒng)模型中包含發(fā)電機(jī)模型、線路模型、三繞組/兩繞組變壓器模型、負(fù)荷模型、電容器模型、電抗器模型； 第二步:搭建控制系統(tǒng)模型，主要包括均保存在模型文件中的系統(tǒng)網(wǎng)損計(jì)算控制模型、變壓器分接頭檔位調(diào)節(jié)控制模型、電容/電抗器組投切控制模型，并且均包含控制對象，對應(yīng)于所述控制對象進(jìn)行的控制操作和/或相應(yīng)的控制配置參數(shù)； 第三步:搭建運(yùn)行系統(tǒng)模型的顯示界面，所述顯示界面用于顯示所述系統(tǒng)平臺模型的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行狀態(tài)包含系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的母線電壓、線路有功/無功功率、線路有功損耗、變壓器各繞組有功/無功功率、變壓器有功功率損耗、系統(tǒng)有功損耗、變壓器分接頭檔位狀態(tài)、電容/電抗器投切的狀態(tài)； 第四步:搭建運(yùn)行系統(tǒng)模型的控制開關(guān)，所述控制開關(guān)能對變壓器分接頭檔位和電容/電抗器投切開關(guān)進(jìn)行調(diào)控，包含變壓器分接頭檔位的調(diào)節(jié)開關(guān)、電容/電抗器投切開關(guān)，以及接收用戶自定義數(shù)據(jù)輸入輸出程序輸出的無功優(yōu)化控制指令數(shù)據(jù)； 第五步:編寫數(shù)據(jù)輸入輸出接口程序，包含用戶操作界面、無功電壓優(yōu)化分析結(jié)果顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與文本輸出、無功優(yōu)化控制策略數(shù)據(jù)調(diào)控四個(gè)模塊，用戶操作界面主要提示用戶調(diào)用無功優(yōu)化計(jì)算程序包，利用MATLAB的界面設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)；無功電壓優(yōu)化分析結(jié)果顯示主要是對無功優(yōu)化前后的結(jié)果進(jìn)行比對分析，利用MATLAB的界面設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與文本輸出主要是實(shí)時(shí)采集運(yùn)行模型的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并存到相應(yīng)的文本文件中，利用RTDS系統(tǒng)提供的腳本語言實(shí)現(xiàn)；無功優(yōu)化控制策略數(shù)據(jù)調(diào)控主要是按照得到的無功電壓優(yōu)化控制策略調(diào)節(jié)運(yùn)行 模型的開關(guān)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，利用RTDS系統(tǒng)提供的腳本語言實(shí)現(xiàn)； 第六步:編寫無功電壓控制效率檢測程序，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的文本文件和網(wǎng)架數(shù)據(jù)文件作為無功優(yōu)化計(jì)算程序包的原始文件，進(jìn)行無功優(yōu)化計(jì)算，在線無功優(yōu)化計(jì)算程序包是結(jié)合了實(shí)際自動電壓控制AVC系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)編寫的，考慮了網(wǎng)損目標(biāo)、關(guān)口力率約束、動作設(shè)備動作次數(shù)約束，經(jīng)計(jì)算得到無功電壓優(yōu)化控制策略。
2.一種基于RTDS的無功電壓控制效率檢測方法，其特征在于包括以下步驟: 利用RTDS搭建實(shí)際電網(wǎng)的系統(tǒng)模型，該系統(tǒng)模型包含根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于RTDS的AVC軟仿真閉環(huán)系統(tǒng)平臺的搭建方法搭建的系統(tǒng)平臺模型、控制系統(tǒng)模型和運(yùn)行系統(tǒng)模型，所述系統(tǒng)平臺模型為被測實(shí)際電網(wǎng)的一次系統(tǒng)模型，所述控制系統(tǒng)模型為系統(tǒng)中的動作設(shè)備的控制邏輯模型，所述運(yùn)行系統(tǒng)模型為對被測實(shí)際電網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)顯示及集中控制操作模型； 利用RTDS的腳本語言，在RTDS的腳本文件中編寫數(shù)據(jù)輸入輸出接口程序，從運(yùn)行界面中提取運(yùn)行數(shù)據(jù)并輸出，輸出的數(shù)據(jù)包括負(fù)載的有功和無功、負(fù)載處母線電壓、電容/電抗器組的投切狀態(tài)、變壓器分接頭的檔位值； 利用MATLAB編寫無功電壓控制效率檢測程序讀取網(wǎng)架結(jié)果數(shù)據(jù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)，其中包括負(fù)載的有功和無功、負(fù)載處母線電壓、電容/電抗器組的投切狀態(tài)、變壓器分接頭的檔位值，執(zhí)行無功優(yōu)化計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果輸出，根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)輸入輸出接口程序?qū)⒆儔浩鞣纸宇^檔位和電容/電抗器組的投切的計(jì)算值回傳到RTDS中；利用RTDS的批處理接受無功控制效率檢測程序傳回的變壓器分接頭的檔位、電容/電抗器組投切的計(jì)算數(shù)據(jù)，并在運(yùn)行界面上將變壓器分接頭的檔位調(diào)節(jié)開關(guān)、電容/電抗器組投切開關(guān)調(diào)整到計(jì)算值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于RTDS的無功電壓控制效率檢測方法，其特征在于:所述數(shù)據(jù)輸入輸出接口程序包括用戶操作界面、無功電壓優(yōu)化分析結(jié)果顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與文本輸出模塊、無功優(yōu)化控制策略數(shù)據(jù)調(diào)控模塊四個(gè)模塊，該數(shù)據(jù)輸入輸出接口程序的編寫方法如下， 編寫基于MATLAB的用戶操作界面并轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行文件； 編寫基于RTDS腳本語言的無功電壓優(yōu)化分析結(jié)果顯示界面； 編寫基于RTDS腳本語言的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與文本輸出； 利用函數(shù)“fopen(〃a.txt〃, w); ”,打開文本文件“a.txt” ； 利用函數(shù)“MeterCaptureO”，實(shí)時(shí)采集RTDS系統(tǒng)電壓、功率、變壓器分接頭、電容/電抗器開關(guān)數(shù)據(jù)； 利用函數(shù)“fprintf ("a.txt") ”,將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出到文本文件“a.txt”中； 利用函數(shù)“fcl0Se(〃a.txt") ”，關(guān)閉此文本文件。
在MATLAB環(huán)境下將基于RTDS腳本語言的控制策略程序傳回RTDS批處理中，實(shí)現(xiàn)無功優(yōu)化控制策略數(shù)據(jù)調(diào)控； 基于RTDS腳本語言的函數(shù)“ListenOnPort (code, true) ”,等待打開端口申請； 在MATLAB環(huán)境下，編寫數(shù)據(jù) 傳輸函數(shù)jtcp ； 調(diào)用 jtcp 函數(shù)，用 JICPOBJ=jtcp( ‘REQUEST’，’ 127.0.0.1’，code)，實(shí)現(xiàn)打開 RTDS數(shù)據(jù)傳輸端口； 調(diào)用 jtcp 函數(shù)，利用 jtcp( ‘write’ , JTCPOBJ, ’ SetSwitch” Subsystem#l:CTLs:1nput:Tap” =-1);語句調(diào)控RTDS的中央控制系統(tǒng)中的變壓器分接頭檔位開關(guān)設(shè)備; 調(diào)用 jtcp 函數(shù)，利用 jtcp( ‘write’ , JTCPOBJ, ’ PushButton” Subsystem#l:CTLs:1nput:STC1YDQ”；’)；語句調(diào)控RTDS的中央控制系統(tǒng)中的電容電抗器投切開關(guān)設(shè)備；調(diào)用jtcp函數(shù)，用jtcp( ‘close’，JICPOBJ)，實(shí)現(xiàn)關(guān)閉RTDS數(shù)據(jù)傳輸端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RTDS的AVC軟仿真閉環(huán)系統(tǒng)平臺的搭建方法，其特征在于:所述無功電壓控制效率檢測程序包的設(shè)計(jì)模型中，不等式約束中包括有變壓器的視在功率約束、關(guān)口點(diǎn)功率因數(shù)約束、系統(tǒng)可控設(shè)備動作次數(shù)約束，其中所述變壓器的視在功率約束為O S Λ:, 5 5#，關(guān)口點(diǎn)功率因數(shù)約束為O < cos巧< co s辦.系統(tǒng)可控設(shè)備動作次數(shù)約束為Σ Si SN，所述Si為某個(gè)可控設(shè)備的動作，Si e {01}，N為系統(tǒng)所有可控設(shè)備的允許動作個(gè)數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于RTDS的AVC軟仿真閉環(huán)系統(tǒng)平臺的搭建方法以及利用該閉環(huán)系統(tǒng)平臺的無功電壓控制效率檢測方法，該檢測方法包含模型、數(shù)據(jù)輸入輸出接口程序，無功電壓控制效率檢測程序包，模型包括閉環(huán)系統(tǒng)平臺模型、中央控制系統(tǒng)模型；所述系統(tǒng)平臺模型、中央控制系統(tǒng)模型由RTDS電力與運(yùn)行系統(tǒng)元件構(gòu)建，模擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)輸入輸出接口程序是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和控制策略返回執(zhí)行。所述無功電壓控制效率檢測程序包是對系統(tǒng)進(jìn)行無功優(yōu)化計(jì)算，得到優(yōu)化控制策略。本檢測方法實(shí)現(xiàn)對已有地區(qū)電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的控制效率檢測的目的。
文檔編號G06F17/50GK103149847SQ20131002948
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者唐永紅, 李旻, 李建, 梁漢泉, 張蓓, 徐琳, 林瑞星, 蒲維, 陽育德, 邱宇晟 申請人:四川電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司