專利名稱：一種avc系統檢測方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電力系統自動電壓控制的技術領域，尤其涉及一種AVC系統檢測方法，以及一種AVC系統檢測裝置。
背景技術：
近年來，隨著電力系統規模的不斷擴大，電網互聯增強，電力系統復雜程度的不斷提高，使得電壓無功優化控制問題的規模越來越大，電壓無功控制方式不能只是局部控制，而應該從整個電網的角度進行綜合電壓無功控制，實現全網最優地改善各節點電壓水平和減少網損的目的。隨著智能電網的發展，智能電網電壓無功自動控制AVC(Automatic Voltage Control,自動電壓控制)系統成為了重要的一環，AVC系統通過調度自動化系統采集各節點遙測、遙信等實時數據進行在線分析和計算，以各節點電壓合格、關口功率因數為約束條件，進行在線電壓無功優化控制，實現主變分接開關調節次數最少、電容器投切最合理、發電機無功出力最優、電壓合格率最高和輸電網損率最小的綜合優化目標，最終形成控制指令，通過調度自動化系統自動執行，實現了電壓無功優化自動閉環控制數。而不同型號的AVC系統對電壓無功控制的效果各不相同，為了選擇最適合某個具體電網要求的系統，則需要對各控制系統進行全方位的檢測評估。評價一套AVC系統與本電網的匹配程度需要極多的電網運行場景來驗證。因此， 如何提供電網正常運行情況下的多場景模式，能夠比較客觀的反映電網本質特征，從而客觀、全面的對AVC系統進行檢測評估，是本領域的長期研究的一個技術難題。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于提供一種能夠客觀、全面的對AVC系統進行檢測評估的AVC系統檢測方法。一種AVC系統檢測方法，包括步驟采集電力系統某一時刻的斷面潮流數據；對所述斷面潮流數據進行潮流計算；根據潮流計算的結果，調用BPA程序分別生成所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據；將各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據分別輸入待測AVC系統，根據所述待測AVC系統的控制動作，分別獲得所述電力系統在各個所述預設運行場景下執行所述控制動作后的新的斷面潮流數據；將各個所述預設運行場景下的所述新的斷面潮流數據與預設的標準斷面潮流數據比較，并根據比較結果判斷所述待測AVC系統的控制效果。與現有技術相比較，本發明的AVC系統檢測方法調用BPA程序變換電力系統的運行場景，獲得電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據，因為BPA程序是半開源的，BPA程序對各種運行場景下的編程格式相對固定，其自身帶有多種運行場景下設定好的目標函數，能夠直接調用來計算生成電力系統的各種運行場景，大大節省了運算的時間， 以及軟件制作的編程成本。最后將各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據分別輸入待測AVC系統，對所述待測AVC系統的控制操作進行評估，因此，能夠客觀、全面的對AVC系統進行檢測、分析和評估，獲得更好的檢測評估效果。優選地，在對所述斷面潮流數據進行潮流計算時，首先采用P-Q分解法對電力系統某一時刻的斷面潮流數據進行初始迭代，使潮流數據快速收斂至低于預定值，接著采用牛頓-拉夫遜算法進行精確計算，保證潮流計算的準確度，因此既提高了 AVC系統的檢測速度，又能保證準確度。本發明要解決的技術問題還在于提供一種能夠客觀、全面的對AVC系統進行檢測評估的AVC系統檢測裝置。一種AVC系統檢測裝置，包括數據采集模塊，用于采集電力系統某一時刻的斷面潮流數據；潮流計算模塊，用于對所述斷面潮流數據進行潮流計算；運行場景設定模塊，用于根據所述潮流計算模塊的潮流計算的結果，調用BPA程序分別生成所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據；AVC檢測模塊，用于將各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據分別輸入待測AVC系統，根據所述待測AVC系統的控制動作，分別獲得所述電力系統在各個所述預設運行場景下執行所述控制動作后的新的斷面潮流數據；AVC評估模塊，用于將各個所述預設運行場景下的所述新的斷面潮流數據與預設的標準斷面潮流數據比較，并根據比較結果判斷所述待測AVC系統的控制效果。與現有技術相比較，本發明的AVC系統檢測裝置中，所述運行場景設定模塊調用 BPA程序變換電力系統的運行場景，獲得電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據，因為BPA程序是半開源的，BPA程序對各種運行場景下的編程格式相對固定，其自身帶有多種運行場景下設定好的目標函數，能夠直接調用來計算生成電力系統的各種運行場景，大大節省了運算的時間，以及軟件制作的編程成本。最后，所述AVC檢測模塊將各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據分別輸入待測AVC系統，所述AVC評估模塊對所述待測AVC系統的控制操作進行評估，因此，能夠客觀、全面的對AVC系統進行檢測、分析和評估，獲得更好的檢測評估效果。優選地，所述潮流計算模塊在對所述斷面潮流數據進行潮流計算時，首先采用P-Q 分解法對電力系統某一時刻的斷面潮流數據進行初始迭代，使潮流數據快速收斂至低于預定值，接著采用牛頓-拉夫遜算法進行精確計算，保證潮流計算的準確度，因此既提高了 AVC系統的檢測速度，又能保證準確度
圖1是本發明AVC系統檢測方法的步驟流程圖；圖2是本發明AVC系統檢測裝置的結構示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1，圖1是本發明AVC系統檢測方法的步驟流程圖。
所述AVC系統檢測方法包括以下步驟S101，采集電力系統某一時刻的斷面潮流數據；所述斷面潮流數據可包括所述電力系統在該時刻各發電機發電總量、負荷模型、 接線方式、負荷點等。通常可以通過所述電力系統的遙測、遙信來獲取所述斷面潮流數據。作為一種優選實施方式，在本步驟中，可以從所述電力系統自身運用的潮流數據采集系統獲取所述斷面潮流數據。常見的電力系統的潮流數據采集系統包括SCADA、EMS系統，或者WAMS系統等。則在本步驟中，分別接收SCADA、EMS系統，或者WAMS系統在某一時刻采集的潮流數據，組成所述電力系統在該時刻的斷面潮流數據。S102，對所述斷面潮流數據進行潮流計算；進行潮流計算時采用什么算法以及迭代的最大步數可以由用戶具體指定。作為本步驟的一種優選實施方式，為加快正常潮流的計算速度，首先采用P-Q分解法對所述斷面潮流數據進行初始迭代，當初始迭代過程中的所述斷面潮流數據的振幅收斂至低于預定值時，為了提高收斂性，進一步采用牛頓-拉夫遜算法繼續對所述斷面潮流數據進行計算。先采用P-Q分解法進行初始迭代，然后再轉入牛頓-拉夫遜法求解潮流。該算法適用于求解低壓配電網、具有串補的網絡和經網絡化簡以后的等值網絡系統的潮流。采用該算法有助于克服由于網絡R/X比值大而收斂性差的困難。并且，該算法可用來處理偽V θ節點，所謂偽V θ節點是BPA程序中新設置的三種節點類型，它們是BJ、BK和BL。BJ、 BK和BL在計算中的職能見下表。
節點類型初始類型最終類型BJBS (V θ )B(PQ)BKBS (V θ )BE(PV)BLBS (V θ )BQ (PV, Qmin < Q < Qmax)S103，根據潮流計算的結果，調用BPA程序分別生成所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據；具體地，可利用Visual C++語言編寫接口算法，調用BPA的穩定計算進程，計算所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據。由于所述BPA程序是本開源的，對各種運行場景下的編程格式相對固定，因此其底層包含多種運行場景下設定好的目標函數，能夠直接調用來計算生成電力系統的各種運行場景，大大節省了運算的時間，以及軟件制作的編程成本。利用BPA程序運行方式編程格式固定的特點，將上述步驟S102中潮流計算的結果按照填空方式代入各個所述目標函數，生成電力系統的各種預設運行場景，計算出各預設運行場景下所關注的目標函數值，獲得所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據。S104，將各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據分別輸入待測AVC系統， 根據所述待測AVC系統的控制動作，分別獲得所述電力系統在各個所述預設運行場景下執行所述控制動作后的新的斷面潮流數據；分別將所述初始斷面潮流數據輸入待測AVC系統，所述待測AVC系統根據所述初始斷面潮流數據，會產生相應的控制動作，例如水力發電站A和火力發電站B在一種預設運行場景下正常工作，二者的發電量基本相等；而在另一種預設運行場景下，水力發電站A的發電量增大(例如汛期來臨等)，則所述待測AVC系統根據兩種預設運行場景下的初始斷面潮流數據，可能控制增大所述水力發電站A的輸出，而減少所述火力發電站B的輸出，以充分利用資源，減少能源損耗。則，根據所述待測AVC系統的控制動作，可以從所述待測AVC系統直接計算出所述電力系統在各個所述預設運行場景下執行所述控制動作后的新的斷面潮流數據。S105，將各個所述預設運行場景下的所述新的斷面潮流數據與預設的標準斷面潮流數據比較，并根據比較結果判斷所述待測AVC系統的控制效果。所述預設的標準斷面潮流數據為評估所述待測AVC系統的控制效果的標準，其可以根據客戶的需要自定義。作為一種實施方式，所述預設的標準斷面潮流數據為各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據，可以直接比較出所述待測AVC系統的控制動作執行前后，電力系統的運行是否有改進，從而對所述待測AVC系統的控制效果做出正確的判斷。例如，分別比較所述待測AVC系統的控制動作執行前后電力系統的電壓合格率， 或者網損，從而可以從這兩方面對待測AVC系統的控制效果做出判斷，如果用戶的要求有較低的網損，則可以根據判斷結果選擇控制動作執行前后電力系統的網損降低較明顯的待測AVC系統，來適用于對應的電力系統；如果要求有較高的電壓合格率，則可以根據判斷結果選擇控制動作執行前后電力系統的電壓合格率有較大提高的待測AVC系統。與現有技術相比較，本發明的AVC系統檢測方法調用BPA程序變換電力系統的運行場景，獲得電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據，因為BPA程序是半開源的，BPA程序對各種運行場景下的編程格式相對固定，其自身帶有多種運行場景下設定好的目標函數，能夠直接調用來計算生成電力系統的各種運行場景，大大節省了運算的時間， 以及軟件制作的編程成本。最后將各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據分別輸入待測AVC系統，對所述待測AVC系統的控制操作進行評估，因此，能夠客觀、全面的對AVC系統進行檢測、分析和評估，獲得更好的檢測評估效果。在對所述斷面潮流數據進行潮流計算時，首先采用P-Q分解法對電力系統某一時刻的斷面潮流數據進行初始迭代，使潮流數據快速收斂至低于預定值，接著采用牛頓-拉夫遜算法進行精確計算，保證潮流計算的準確度，因此既提高了 AVC系統的檢測速度，又能保證準確度。請參閱圖2，圖2是本發明AVC系統檢測裝置的結構示意圖。所述AVC系統檢測裝置包括數據采集模塊21，用于采集電力系統某一時刻的斷面潮流數據；潮流計算模塊22，用于對所述斷面潮流數據進行潮流計算；運行場景設定模塊23，用于根據所述潮流計算模塊的潮流計算的結果，調用BPA 程序分別生成所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據；AVC檢測模塊M，用于將各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據分別輸入待測AVC系統，根據所述待測AVC系統的控制動作，分別獲得所述電力系統在各個所述預設運行場景下執行所述控制動作后的新的斷面潮流數據；AVC評估模塊25，用于將各個所述預設運行場景下的所述新的斷面潮流數據與預設的標準斷面潮流數據比較，并根據比較結果判斷所述待測AVC系統的控制效果。其中，所述斷面潮流數據可包括所述電力系統在該時刻各發電機發電總量、負荷模型、接線方式、負荷點等。所述數據采集模塊21通常可以通過所述電力系統的遙測、遙信來獲取所述斷面潮流數據。作為一種優選實施方式，所述數據采集模塊21從所述電力系統自身運用的潮流數據采集系統獲取所述斷面潮流數據。常見的電力系統的潮流數據采集系統包括SCADA、 EMS系統，或者WAMS系統等。則所述數據采集模塊21分別接收SCADA、EMS系統，或者WAMS 系統在某一時刻采集的潮流數據，組成所述電力系統在該時刻的斷面潮流數據。所述潮流計算模塊22進行潮流計算時采用什么算法以及迭代的最大步數可以由用戶具體設定。作為一種優選實施方式，為加快正常潮流的計算速度，所述潮流計算模塊22首先采用P-Q分解法對所述斷面潮流數據進行初始迭代，當初始迭代過程中的所述斷面潮流數據的振幅收斂至低于預定值時，進一步采用牛頓-拉夫遜算法繼續對所述斷面潮流數據進行計算，以提高計算結果的收斂性。所述潮流計算模塊22先采用P-Q分解法進行初始迭代，然后再轉入牛頓-拉夫遜法求解潮流，該算法適用于求解低壓配電網、具有串補的網絡和經網絡化簡以后的等值網絡系統的潮流。采用該算法有助于克服由于網絡R/X比值大而收斂性差的困難。并且，該算法可用來處理偽V θ節點。所述運行場景設定模塊23根據潮流計算的結果，調用BPA程序分別生成所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據；具體地，可利用Visual C++語言編寫所述運行場景設定模塊23的接口算法，從而調用BPA的穩定計算進程，計算所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據。由于所述BPA程序是本開源的，對各種運行場景下的編程格式相對固定，因此其底層包含多種運行場景下設定好的目標函數，能夠直接調用來計算生成電力系統的各種運行場景，大大節省了運算的時間，以及軟件制作的編程成本。利用BPA程序運行方式編程格式固定的特點，所述運行場景設定模塊23將所述潮流計算模塊22中潮流計算的結果按照填空方式代入各個所述目標函數，生成電力系統的各種預設運行場景，計算出各預設運行場景下所關注的目標函數值，獲得所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據。所述AVC檢測模塊M分別將所述初始斷面潮流數據輸入待測AVC系統，所述待測 AVC系統根據所述初始斷面潮流數據，會產生相應的控制動作，例如水力發電站A和火力發電站B在一種預設運行場景下正常工作，二者的發電量基本相等；而在另一種預設運行場景下，水力發電站A的發電量增大(例如汛期來臨等)，則所述待測AVC系統根據兩種預設運行場景下的初始斷面潮流數據，可能控制增大所述水力發電站A的輸出，而減少所述火力發電站B的輸出，以充分利用資源，減少能源損耗。所述AVC檢測模塊M根據所述待測AVC系統的控制動作，從所述待測AVC系統直接計算出所述電力系統在各個所述預設運行場景下執行所述控制動作后的新的斷面潮流數據。所述AVC評估模塊25將各個所述預設運行場景下的所述新的斷面潮流數據與預設的標準斷面潮流數據比較，并根據比較結果判斷所述待測AVC系統的控制效果。其中，所述預設的標準斷面潮流數據為評估所述待測AVC系統的控制效果的標準，其可以根據客戶的需要自定義。作為一種實施方式，所述預設的標準斷面潮流數據為各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據，因此所述AVC評估模塊25可以直接比較出所述待測AVC系統的控制動作執行前后，電力系統的運行是否有改進，從而對所述待測AVC系統的控制效果做出正確的判斷。例如，分別比較所述待測AVC系統的控制動作執行前后電力系統的電壓合格率， 或者網損，從而可以從這兩方面對待測AVC系統的控制效果做出判斷，如果用戶的要求有較低的網損，則可以根據判斷結果選擇控制動作執行前后電力系統的網損降低較明顯的待測AVC系統，來適用于對應的電力系統；如果要求有較高的電壓合格率，則可以根據判斷結果選擇控制動作執行前后電力系統的電壓合格率有較大提高的待測AVC系統。與現有技術相比較，本發明的AVC系統檢測裝置中，所述運行場景設定模塊調用 BPA程序變換電力系統的運行場景，獲得電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據，因為BPA程序是半開源的，BPA程序對各種運行場景下的編程格式相對固定，其自身帶有多種運行場景下設定好的目標函數，能夠直接調用來計算生成電力系統的各種運行場景，大大節省了運算的時間，以及軟件制作的編程成本。最后，所述AVC檢測模塊將各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據分別輸入待測AVC系統，所述AVC評估模塊對所述待測AVC系統的控制操作進行評估，因此，能夠客觀、全面的對AVC系統進行檢測、分析和評估，獲得更好的檢測評估效果。所述潮流計算模塊在對所述斷面潮流數據進行潮流計算時，首先采用P-Q分解法對電力系統某一時刻的斷面潮流數據進行初始迭代，使潮流數據快速收斂至低于預定值， 接著采用牛頓-拉夫遜算法進行精確計算，保證潮流計算的準確度，因此既提高了 AVC系統的檢測速度，又能保證準確度。以上所述的本發明實施方式，并不構成對本發明保護范圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護范圍之內。
權利要求
1.一種AVC系統檢測方法，其特征在于，包括步驟采集電力系統某一時刻的斷面潮流數據；對所述斷面潮流數據進行潮流計算；根據潮流計算的結果，調用BPA程序分別生成所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據；將各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據分別輸入待測AVC系統，根據所述待測AVC系統的控制動作，分別獲得所述電力系統在各個所述預設運行場景下執行所述控制動作后的新的斷面潮流數據；將各個所述預設運行場景下的所述新的斷面潮流數據與預設的標準斷面潮流數據比較，并根據比較結果判斷所述待測AVC系統的控制效果。
2.如權利要求1所述的AVC系統檢測方法，其特征在于，對所述斷面潮流數據進行潮流計算的步驟包括先采用P-Q分解法對所述斷面潮流數據進行初始迭代，當初始迭代過程中的所述斷面潮流數據的振幅收斂至低于預定值時，采用牛頓-拉夫遜算法繼續對所述斷面潮流數據進行計算。
3.如權利要求1或者2所述的AVC系統檢測方法，其特征在于，采集電力系統某一時刻的斷面潮流數據的步驟包括分別接收SCADA、EMS系統，或者WAMS系統在某一時刻采集的潮流數據，組成所述電力系統在該時刻的斷面潮流數據。
4.如權利要求1或者2所述的AVC系統檢測方法，其特征在于，調用BPA程序分別生成所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據的步驟包括分別在各個所述預設運行場景下調用BPA程序的各個目標函數，將所述斷面潮流數據的計算結果對應代入各個所述目標函數，獲得初始斷面潮流數據。
5.如權利要求1或者2所述的AVC系統檢測方法，其特征在于，將各個所述預設運行場景下的所述新的斷面潮流數據與預設的標準斷面潮流數據比較的步驟中，所述預設的標準斷面潮流數據為各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據。
6.一種AVC系統檢測裝置，其特征在于，包括數據采集模塊，用于采集電力系統某一時刻的斷面潮流數據；潮流計算模塊，用于對所述斷面潮流數據進行潮流計算；運行場景設定模塊，用于根據所述潮流計算模塊的潮流計算的結果，調用BPA程序分別生成所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據；AVC檢測模塊，用于將各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據分別輸入待測 AVC系統，根據所述待測AVC系統的控制動作，分別獲得所述電力系統在各個所述預設運行場景下執行所述控制動作后的新的斷面潮流數據；AVC評估模塊，用于將各個所述預設運行場景下的所述新的斷面潮流數據與預設的標準斷面潮流數據比較，并根據比較結果判斷所述待測AVC系統的控制效果。
7.如權利要求6所述的AVC系統檢測裝置，其特征在于，所述潮流計算模塊先采用P-Q 分解法對所述斷面潮流數據進行初始迭代，當初始迭代過程中的所述斷面潮流數據的振幅收斂至低于預定值時，采用牛頓-拉夫遜算法繼續對所述斷面潮流數據進行計算。
8.如權利要求6或者7所述的AVC系統檢測裝置，其特征在于，所述數據采集模塊分別接收SCADA、EMS系統，或者WAMS系統在某一時刻采集的潮流數據，組成所述電力系統在該時刻的斷面潮流數據。
9.如權利要求6或者7所述的AVC系統檢測裝置，其特征在于，所述運行場景設定模塊分別在各個所述預設運行場景下調用BPA程序的各個目標函數，將所述斷面潮流數據的計算結果對應代入各個所述目標函數，獲得初始斷面潮流數據。
10.如權利要求6或者7所述的AVC系統檢測裝置，其特征在于，所述AVC評估模塊中預設的標準斷面潮流數據為各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據。
全文摘要
本發明提供一種AVC系統檢測方法及其裝置，所述方法包括采集電力系統某一時刻的斷面潮流數據；對所述斷面潮流數據進行潮流計算；根據潮流計算的結果，調用BPA程序分別生成所述電力系統在各個預設運行場景下的初始斷面潮流數據；將各個所述預設運行場景下的初始斷面潮流數據分別輸入待測AVC系統，根據所述待測AVC系統的控制動作，分別獲得所述電力系統在各個所述預設運行場景下執行所述控制動作后的新的斷面潮流數據；將各個所述預設運行場景下的所述新的斷面潮流數據與預設的標準斷面潮流數據比較，并根據比較結果判斷所述待測AVC系統的控制效果。本發明的AVC系統檢測方法及其裝置能夠客觀、全面的對AVC系統進行檢測評估。
文檔編號H02J3/18GK102255321SQ20111019961
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月15日 優先權日2011年7月15日
發明者周伊琳, 孫建偉, 胡亞平, 陳揚, 陳炯聰 申請人:廣東電網公司電力科學研究院