本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動控制與仿真技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種發(fā)電廠AVC控制子站仿真方法。

背景技術(shù)：

發(fā)電廠自動電壓控制系統(tǒng)(AVC)為發(fā)電廠側(cè)電壓無功自動調(diào)控裝置，時間常數(shù)為秒－分鐘級，控制的主要目的是保證母線電壓或全廠總無功等于設(shè)定值，如果控制目標產(chǎn)生偏差，發(fā)電廠AVC則按照預(yù)定的控制規(guī)律改變發(fā)電機組勵磁調(diào)節(jié)器的設(shè)定值。

網(wǎng)省調(diào)自動電壓控制系統(tǒng)通常采用分級控制模式:布置在電網(wǎng)調(diào)度中心的AVC主站經(jīng)過優(yōu)化計算給出發(fā)電廠高壓側(cè)受控母線的電壓優(yōu)化設(shè)定值；發(fā)電廠AVC控制子站根據(jù)該電壓設(shè)定值對相關(guān)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)進行控制，確保該發(fā)電廠高壓側(cè)母線的實際值與設(shè)定值偏差小于電壓允許偏差(通常為1-2千伏)。隨著網(wǎng)省調(diào)AVC系統(tǒng)不斷應(yīng)用并投入實時控制，需要對AVC控制系統(tǒng)進行仿真和分析，并模擬發(fā)電廠AVC控制子站的實時控制過程以實現(xiàn)全過程的模擬仿真。發(fā)電廠AVC控制子站仿真是AVC控制仿真中迫切需要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為填補現(xiàn)有技術(shù)的空白之處，提出一種發(fā)電廠AVC控制子站仿真方法。本發(fā)明方法仿真效果逼真，有利于提高主站AVC與發(fā)電廠子站AVC實際協(xié)同控制效果。

本發(fā)明提出的一種發(fā)電廠AVC控制子站仿真方法，該方法以五分鐘為一個調(diào)節(jié)周期，首先利用網(wǎng)絡(luò)拓撲分析獲得影響受控母線的發(fā)電機組列表，并計算每個發(fā)電機組無功變化對受控母線的電壓影響系數(shù)；然后按照每個發(fā)電機組的可控無功裕度，以受控母線的仿真當前值與電壓設(shè)定值之間的電壓偏差計算獲得每個發(fā)電機組的無功調(diào)節(jié)量；當電壓偏差的絕對值小于電壓允許偏差時，不進行無功調(diào)節(jié)；當電壓偏差絕對值大于電壓允許偏差時，則依次對每個發(fā)電機組的無功逐步調(diào)節(jié)，使受控母線電壓偏差的絕對值小于電壓允許偏差。該方法具體包括以下步驟：

1)發(fā)電廠AVC控制仿真子站以五分鐘為周期接收AVC仿真主站生成的發(fā)電廠高壓側(cè)受控母線的電壓優(yōu)化設(shè)定值V_set,并將該電壓優(yōu)化設(shè)定值作為發(fā)電廠AVC仿真控制子站在未來五分鐘的控制目標；

2)從步驟1)中的受控母線出發(fā)，根據(jù)AVC仿真電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲分析，采用深度優(yōu)先搜索方法，根據(jù)開關(guān)和刀閘的開合狀態(tài)，對連接到該母線上的所有發(fā)電機組進行狀態(tài)判斷；并將狀態(tài)為連接到該母線上的每個發(fā)電機組加入到控制機組列表中，計算并獲得每個加入到控制機組列表中的發(fā)電機組無功變化對受控母線的靈敏度S_i-un；

3)定義加入到控制機組列表中的每個發(fā)電機組無功變化對受控母線電壓影響系數(shù)為T_i-un,該影響系數(shù)初始值設(shè)定為S_i-un，即影響系數(shù)初始值為步驟2)計算得到的每個發(fā)電機組無功變化對受控母線的靈敏度；

4)從AVC仿真主站分別獲得控制機組列表中每個發(fā)電機組的無功出力上限Q_i-upp、無功出力下限Q_i-low、無功出力當前值Q_i-cur和發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)速率Q_i-rate；計算每個發(fā)電機組的上調(diào)可控無功裕度，如式(1)所示：

Q_i-ul＝Q_i-upp-Q_i-cur (1)

下調(diào)可控無功裕度如式(2)所示：

Q_i-ll＝Q_i-cur-Q_i-low (2)

5)計算受控母線的仿真當前值V_cur與步驟1)得到的電壓優(yōu)化設(shè)定值V_set之間的電壓偏差V_offset，如式(3)所示：

V_offset＝V_cur-V_set (3)

如果受控母線電壓偏差V_offset的絕對值小于電壓允許偏差V_range時，則不進行無功調(diào)節(jié)，進入步驟11)；如果受控母線電壓偏差V_offset的絕對值大于電壓允許偏差V_range時，則進行無功調(diào)節(jié)，進入步驟6)；V_range為電壓允許偏差，代表AVC控制子站的電壓控制精度；

6)當電壓偏差V_offset＞0時，下調(diào)控制機組列表中每個發(fā)電機組的無功出力，并計算每個發(fā)電機組的無功調(diào)節(jié)量，如式(4)所示：

$Q_{i-adj}=\frac{\left|V_{offset}\right|*Q_{i-ll}}{\underset{i\∈NG}{\Σ}(Q_{i-ll}*T_{i-un})}---\left(4\right)$

式中,NG表示控制機組列表中的所有發(fā)電機組；

當電壓偏差V_offset＜0時，上調(diào)控制機組列表中每個發(fā)電機組的無功出力，計算每個發(fā)電機組的無功調(diào)節(jié)量，如式(5)所示：

$Q_{i-adj}=\frac{\left|V_{offset}\right|*Q_{i-ul}}{\underset{i\∈NG}{\Σ}(Q_{i-ul}*T_{i-un})}---\left(5\right)$

7)設(shè)定在五分鐘的調(diào)節(jié)周期內(nèi)，每個發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)次數(shù)上限為5次；計算每個發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)次數(shù)C_i-adj，如式(6)所示：

C_i-adj＝Q_i-adj/Q_i-rate (6)

式(6)中,C_i-adj表示每個發(fā)電機組按照無功調(diào)節(jié)速率Q_i-rate完成無功調(diào)節(jié)量Q_i-adj需要調(diào)節(jié)的次數(shù)；如果C_i-adj＞5，則設(shè)置C_i-adj＝5；

8)以一分鐘為時間間隔，每分鐘內(nèi)以每個發(fā)電機組的無功調(diào)節(jié)速率Q_i-rate依次調(diào)節(jié)相應(yīng)發(fā)電機組的無功出力；當某個發(fā)電機組調(diào)節(jié)次數(shù)＝C_i-adj時，則該發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)完成；

9)計算每個發(fā)電機組的無功調(diào)節(jié)效果；

每分鐘時間間隔內(nèi)，當控制機組列表中的某個發(fā)電機組的進行無功調(diào)節(jié)后，從AVC仿真主站中獲取該發(fā)電機組使得受控母線電壓變化量ΔV_i-un，并更新該發(fā)電機組無功變化對受控母線電壓影響系數(shù)T_i-un，如式(7)所示：

T_i-un＝ΔV_i-un/Q_i-rate (7)

10)當一分鐘內(nèi)控制機組列表中的所有發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)完成后，重新計算受控母線電壓偏差，如式(8)所示：

V_offset＝V_cur-V_set(8)

如果受控母線電壓偏差的絕對值小于電壓允許偏差V_range，則本周期調(diào)節(jié)完成，進入步驟11)；如果受控母線電壓偏差V_offset的絕對值大于電壓允許偏差V_range，則進行下一分鐘的發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)；

11)在下一個五分鐘周期到來時，重新返回步驟1)。

本發(fā)明提出的一種發(fā)電廠AVC控制子站仿真方法，其優(yōu)點如下：

1、本發(fā)明提出的發(fā)電廠AVC控制子站仿真中，能夠直接利用AVC仿真電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和仿真數(shù)據(jù)，減少了維護工作量。

2、本發(fā)明方法實現(xiàn)了發(fā)電廠AVC子站閉環(huán)無功電壓控制的仿真，能夠模擬不同發(fā)電機組由于勵磁調(diào)節(jié)效果不同跟主站AVC配合的相互影響，仿真效果逼真，有利于主站AVC與發(fā)電廠子站AVC實際協(xié)同控制效果的提升。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方法的流程框圖。

具體實施方式

本發(fā)明提出的一種發(fā)電廠AVC控制子站仿真方法，下面結(jié)合附圖和具體實施例進一步詳細說明如下。

本發(fā)明提出的一種發(fā)電廠AVC控制子站仿真方法，其流程框圖如圖1所示，該方法具體包括以下步驟：

1)發(fā)電廠AVC控制仿真子站以五分鐘為周期接收AVC仿真主站生成的發(fā)電廠高壓側(cè)受控母線的電壓優(yōu)化設(shè)定值V_set,并將該電壓優(yōu)化設(shè)定值作為發(fā)電廠AVC仿真控制子站在未來五分鐘的控制目標；

2)從步驟1)中的受控母線出發(fā)，根據(jù)AVC仿真電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲分析，采用深度優(yōu)先搜索方法，根據(jù)開關(guān)和刀閘的開合狀態(tài)，對連接到該母線上的所有發(fā)電機組進行狀態(tài)判斷；并將狀態(tài)為連接到該母線上的每個發(fā)電機組加入到控制機組列表中，計算并獲得每個加入到控制機組列表中的發(fā)電機組無功變化對受控母線的靈敏度S_i-un；機組無功變化對受控母線的靈敏度可從常規(guī)的電網(wǎng)靜態(tài)安全分析軟件中獲取；

3)定義加入到控制機組列表中的每個發(fā)電機組無功變化對受控母線電壓影響系數(shù)為T_i-un,該影響系數(shù)初始值設(shè)定為S_i-un，即影響系數(shù)初始值為步驟2)計算得到的每個發(fā)電機組無功變化對受控母線的靈敏度；

4)從AVC仿真主站分別獲得控制機組列表中每個發(fā)電機組的無功出力上限Q_i-upp、無功出力下限Q_i-low、無功出力當前值Q_i-cur和發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)速率Q_i-rate；計算每個發(fā)電機組的上調(diào)可控無功裕度，如式(1)所示：

Q_i-ul＝Q_i-upp-Q_i-cur (1)

下調(diào)可控無功裕度如式(2)所示：

Q_i-ll＝Q_i-cur-Q_i-low (2)

5)計算受控母線的仿真當前值V_cur(從AVC仿真主站獲得)與步驟1)得到的電壓優(yōu)化設(shè)定值V_set之間的電壓偏差V_offset，如式(3)所示：

V_offset＝V_cur-V_set (3)

如果受控母線電壓偏差V_offset的絕對值小于電壓允許偏差V_range時，則不進行無功調(diào)節(jié)，進入步驟11)；如果受控母線電壓偏差V_offset的絕對值大于電壓允許偏差V_range時，則進行無功調(diào)節(jié)，進入步驟6)；V_range為電壓允許偏差，代表AVC控制子站的電壓控制精度，可按照AVC控制子站實際控制情況設(shè)置，默認可設(shè)置為0.5kV；

6)當電壓偏差V_offset＞0時，下調(diào)控制機組列表中每個發(fā)電機組的無功出力，并計算每個發(fā)電機組的無功調(diào)節(jié)量，如式(4)所示：

$Q_{i-adj}=\frac{\left|V_{offset}\right|*Q_{i-ll}}{\underset{i\∈NG}{\Σ}(Q_{i-ll}*T_{i-un})}---\left(4\right)$

式中,NG表示控制機組列表中的所有發(fā)電機組；

當電壓偏差V_offset＜0時，上調(diào)控制機組列表中每個發(fā)電機組的無功出力，計算每個發(fā)電機組的無功調(diào)節(jié)量，如式(5)所示：

$Q_{i-adj}=\frac{\left|V_{offset}\right|*Q_{i-ul}}{\underset{i\∈NG}{\Σ}(Q_{i-ul}*T_{i-un})}---\left(5\right)$

7)設(shè)定在五分鐘的調(diào)節(jié)周期內(nèi)，每個發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)次數(shù)上限為5次；計算每個發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)次數(shù)C_i-adj，如式(6)所示：

C_i-adj＝Q_i-adj/Q_i-rate (6)

式(6)中,C_i-adj表示每個發(fā)電機組按照無功調(diào)節(jié)速率Q_i-rate完成無功調(diào)節(jié)量Q_i-adj需要調(diào)節(jié)的次數(shù)；如果C_i-adj＞5，則設(shè)置C_i-adj＝5；發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)速率Q_i-rate由AVC仿真主站設(shè)置，以模擬不同發(fā)電機組的調(diào)節(jié)性能對整個AVC控制性能的影響；

8)以一分鐘為時間間隔，每分鐘內(nèi)以每個發(fā)電機組的無功調(diào)節(jié)速率Q_i-rate依次調(diào)節(jié)相應(yīng)發(fā)電機組的無功出力；當某個發(fā)電機組調(diào)節(jié)次數(shù)＝C_i-adj時，則該發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)完成；

9)計算每個發(fā)電機組的無功調(diào)節(jié)效果；

每分鐘時間間隔內(nèi)，當控制機組列表中的某個發(fā)電機組的進行無功調(diào)節(jié)后，從AVC仿真主站中獲取該發(fā)電機組使得受控母線電壓變化量ΔV_i-un，并更新該發(fā)電機組無功變化對受控母線電壓影響系數(shù)T_i-un，如式(7)所示：

T_i-un＝ΔV_i-un/Q_i-rate (7)

更新的影響系數(shù)T_i-un能夠比初始的靈敏度S_i-un更加準確地描述無功調(diào)節(jié)對母線電壓的作用，將該值作為下一分鐘調(diào)節(jié)的發(fā)電機組無功變化對受控母線電壓影響系數(shù)；

10)當一分鐘內(nèi)控制機組列表中的所有發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)完成后，重新計算受控母線電壓偏差，如式(8)所示：

V_offset＝V_cur-V_set (8)

如果受控母線電壓偏差的絕對值小于電壓允許偏差V_range，則本周期調(diào)節(jié)完成，進入步驟11)；如果受控母線電壓偏差V_offset的絕對值大于電壓允許偏差V_range，則進行下一分鐘的發(fā)電機組無功調(diào)節(jié)；

11)在下一個五分鐘周期到來時，重新返回步驟1)，不斷跟蹤AVC仿真主站的電壓目標值設(shè)定，使受控母線的電壓偏差V_offset的絕對值小于電壓允許偏差V_range。