一种自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整方法与流程

1.本发明属于电力系统自动电压控制技术领域，尤其涉及一种自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.目前区域电网avc控制系统仍然多采用基于“软分区”的三级电压控制模式，在区域电网调度中心avc主站完成三级、二级电压控制功能，其中二级电压控制对象是电厂或者是变电站。若控制对象是电厂，在一个控制周期内(常规为5分钟)，根据三级电压控制给出的区域中枢母线电压优化目标值，采用灵敏度算法，结合avc电厂子站上送的调节能力，综合计算出与此中枢母线相关的发电机高压母线电压控制目标值，下发控制指令给avc电厂子站，电厂子站avc上位机装置接收到母线电压控制目标值，根据母线电压目标通过计算，给出电厂总的无功出力，子站avc软件在充分考虑各种约束条件后，将总的无功功率分配每台机组，通过avc下位机发出增减磁指令到励磁调节器(avr)，励磁调节器控制发电机无功功率输出，发电机的无功出力与机端电压也随之增减，并由主变进一步影响母线电压，从而实现对母线电压的自动控制。
3.电厂子站在加无功升压过程中，若机组达到加励磁约束条件之一(包括：机端电压、励磁电流等越高闭锁值)，则立即停止对该机组的加无功升压作业，将“增磁闭锁”信号发给调度中心avc主站。在减无功降压过程中，若机组达到减励磁约束条件之一(包括：机端电压、励磁电流等越低闭锁值)，则立即停止对该机组的减无功降压作业，将“减磁闭锁”信号发给主站。实际工程中电网不同的运行方式(夏季、冬季等)下，电厂的升压变抽头处于不同的档位运行，升压变抽头档位调整不合理，使得avc电厂子站由于机端电压越限，出现电厂机组无功在没有进相或者迟相到avc定值单pq曲线(发电机的pq曲线是表示发电机在额定电压及静子电流与转子电流均不超过额定值的条件下,发电机无功出力与有功出力的关系曲线，如图1所示)要求的范围，即发出机组“减磁闭锁”或者“增磁闭锁”信号，导致调度中心avc主站无法使电厂机组最大限度进相或者迟相，进而导致母线电压长时间越限得不到消除，影响电网安全稳定运行。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提出一种自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整方法装置、电子设备及存储介质，对已有的发电机升压变抽头档位调整方法进行改进，以克服已有技术的不足之处，通过调整发电机升压变抽头来升高或降低机端电压，保证发电机组进相能力或迟相能力充分发挥，从而提高电网运行安全。
5.根据本发明的第一方面，提出了一种自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整方法，包括：
6.在电网调度中心自动电压控制系统中，设定数据采集周期t1和统计周期t2，以t1为周期进行一次数据采集，以t2为周期统计无功受限指标；
7.步骤1、当数据采集周期t1到来时，获取自动电压控制系统电厂实时数据，包括：电厂各机组增磁闭锁状态、减磁闭锁状态、机组有功p
un
和机组无功q
un
；
8.步骤2、根据自动电压控制系统中pq曲线的定值，即pq曲线迟相无功限值q
max
和pq曲线进相无功限值q
min
，计算当机组处于增磁闭锁状态和减磁闭锁状态时，各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数；
9.步骤3、对周期进行判断，若统计周期t2未到来，则返回步骤(1)，若统计周期t2已到来，则根据步骤(2)计算得到的各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数，计算电厂机组无功调节受限指标；
10.步骤4、根据步骤(3)的电厂机组无功调节受限指标，确定发电机升压变抽头调整方向。
11.根据本发明的第二方面，提出了自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整装置，包括：
12.数据采集模块，用于当数据采集周期t1到来时，获取自动电压控制系统电厂实时数据，包括：电厂各机组增磁闭锁状态、减磁闭锁状态、机组有功p
un
和机组无功q
un
；
13.第一计算模块，用于根据自动电压控制系统中pq曲线的定值，即pq曲线迟相无功限值q
max
和pq曲线进相无功限值q
min
，计算当机组处于增磁闭锁状态和减磁闭锁状态时，各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数；
14.第二计算模块，用于对周期进行判断，若统计周期t2未到来，则继续采集数据，若统计周期t2已到来，则根据计算得到的各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数，计算电厂机组无功调节受限指标；
15.调整模块，根据计算得到的电厂机组无功调节受限指标，确定发电机升压变抽头调整方向。
16.根据本发明的第三方面，提出了一种电子设备，包括：
17.存储器，用于存储计算机可执行的指令；
18.处理器，所述处理器被配置依次执行本发明的自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整方法。
19.根据本发明的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述计算机依次执行本发明的自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整方法。
20.本发明提出的一种自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整方法装置、电子设备及存储介质，其优点是：
21.本发明方法，针对目前广为存在的自动电压控制系统中电厂由于机端电压越限，电厂机组无功在没有完全迟相或者完全进相时，即发出机组增磁闭锁或者减磁闭锁信号，导致调度中心avc主站无法使电厂机组最大限度迟相或者进相，进而导致母线电压长时间越限，影响电网安全运行等问题，本发明首先根据预设的数据采集周期t1，从自动电压控制系统中获取电厂机组实时数据，根据电厂pq曲线定值计算电厂机组增磁闭锁时无功迟相不合格次数nz和机组减磁闭锁时无功进相不合格次数nj，进一步按统计周期t2计算电厂机组无功调节受限指标，包括增无功调节受限指标xz和减无功调节受限指标xj，并根据电厂机组无功调节受限指标，确定电厂发电机升压变抽头调整方向，使得发电机组迟相能力或进相
能力充分发挥出来，从而提高电网运行安全，满足电网安全和经济运行的需求。本发明方法具有速度快，准确率高且可降低人力成本的优点。
22.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
23.为了更清楚的说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显然，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是电厂发电机的pq曲线图。
25.图2是本发明提出的自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整方法的流程框图。
26.图3是本发明提出的自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整装置的示意图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.根据本发明的一个实施例示出的自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整方法，其流程框图如图2所示，可以包括以下步骤：
29.步骤1、在电网调度中心自动电压控制系统中，设定数据采集周期t1和统计周期t2，本发明的一个实施例中数据采集周期t1和统计周期t2分别为1分钟以t1为周期进行一次数据采集，以t2为周期统计无功受限指标。
30.步骤2、根据自动电压控制系统中pq曲线的定值，即pq曲线迟相无功限值q
max
和pq曲线进相无功限值q
min
，计算当机组处于增磁闭锁状态和减磁闭锁状态时，各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数。发电机的pq曲线表示发电机在额定电压及静子电流与转子电流均不超过额定值的条件下,发电机无功与发电机有功的关系曲线。发电机有功p
un
时，pq曲线迟相无功限值，记为q
max
；pq曲线进相无功限值，记为q
min
。
31.在一个实施例中，计算当机组处于增磁闭锁状态和减磁闭锁状态时，各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数，具体过程为：
32.对机组的迟相无功、进相无功的合格状态进行判断：
33.当机组处于增磁闭锁状态时，若q
max
*k
c-q
un
≤0，则认为机组的迟相无功合格，若q
max
*k
c-q
un
》0，说明机组未完全迟相，无功调节能力受限于机端电压越高闭锁值，则认为机组的迟相无功不合格，对机组增磁闭锁不合格次数nz加1；
34.其中：kc为机组无功裕度系数，本发明的一个实施例中，kc的取值为0.9，机组迟相运行，即发电机向电网同时送出有功功率和无功功率。
35.当机组处于减磁闭锁状态时，若q
min
*k
c-q
un
≥0，则认为机组的进相无功合格，若qmin
*k
c-q
un
《0，机组未完全进相，无功调节能力受限于机端电压越低闭锁值，则认为机组的进相无功不合格，对机组减磁闭锁不合格次数nj加1，
36.其中：kc为机组无功裕度系数。本发明的一个实施例中，kc的取值为0.9，机组进相运行，即发电机向电网送出有功功率，吸收电网无功功率。
37.步骤3、对周期进行判断，若统计周期t2未到来，则返回步骤1，若统计周期t2已到来，则根据步骤2计算得到的各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数，计算电厂机组无功调节受限指标。
38.在一个实施例中，计算电厂机组无功调节受限指标，可以包括以下步骤：
39.(1)计算电厂机组增无功调节受限指标xz，xz＝t1*nz/t2，
40.其中：t1为数据采集周期，nz为统计
41.周期t2时段内增磁闭锁不合格状态总次数，由步骤(2)计算得到；
42.(2)计算电厂机组减无功调节受限指标xj，xj＝t1*nj/t2，其中：t1为数据采集周期，nj为统计周期t2时段内减磁闭锁不合格状态总次数，由步骤(2)计算得到。
43.步骤4、根据步骤3的电厂机组无功调节受限指标，确定发电机升压变抽头调整方向。
44.在一个实施例中，根据电厂机组无功调节受限指标，确定发电机升压变抽头调整方向，具体过程为：
45.对电厂机组功率调节受限指标进行判断：
46.若电厂机组增无功调节受限指标xz》ec，ec为预设电厂机组功率调节受限指标的门槛值，本发明的一个实施例中，ec的取值为0.8，机组长时间未能完全迟相，无功调节能力受限于机端电压越高闭锁值，则降低发电机升压变抽头，例如调低发电机升压变抽头一个档位；
47.若电厂机组减无功调节受限指标xj》ec，机组长时间未能完全进相，无功调节能力受限于机端电压越低闭锁值，则升高发电机升压变抽头，例如调高发电机升压变抽头一个档位。
48.本发明提出的自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整方法，使得发电机组迟相能力或进相能力充分发挥出来，从而提高电网运行安全，满足电网安全和经济运行的需求。本发明方法具有速度快，准确率高且可降低人力成本的优点。
49.与上述自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整装置相对应地，本发明提出了自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整装置，其结构如图3所示，包括：
50.数据采集模块，用于当数据采集周期t1到来时，获取自动电压控制系统电厂实时数据，包括：电厂各机组增磁闭锁状态、减磁闭锁状态、机组有功p
un
和机组无功q
un
；
51.第一计算模块，用于根据自动电压控制系统中pq曲线的定值，即pq曲线迟相无功限值q
max
和pq曲线进相无功限值q
min
，计算当机组处于增磁闭锁状态和减磁闭锁状态时，各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数；
52.第二计算模块，用于对周期进行判断，若统计周期t2未到来，则继续采集数据，若统计周期t2已到来，则根据计算得到的各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数，计算电厂机组无功调节受限指标；
53.调整模块，根据计算得到的电厂机组无功调节受限指标，确定发电机升压变抽头
调整方向。
54.本发明的实施例还提出了一种电子设备，包括：
55.存储器，用于存储计算机可执行的指令；
56.处理器，所述处理器被配置依次执行：
57.当数据采集周期t1到来时，获取自动电压控制系统电厂实时数据，包括：电厂各机组增磁闭锁状态、减磁闭锁状态、机组有功p
un
和机组无功q
un
；
58.根据自动电压控制系统中pq曲线的定值，即pq曲线迟相无功限值q
max
和pq曲线进相无功限值q
min
，计算当机组处于增磁闭锁状态和减磁闭锁状态时，各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数；
59.对周期进行判断，若统计周期t2未到来，则继续采集数据，若统计周期t2已到来，则根据计算得到的各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数，计算电厂机组无功调节受限指标；
60.根据计算得到的电厂机组无功调节受限指标，确定发电机升压变抽头调整方向。最后本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述计算机依次执行：
61.当数据采集周期t1到来时，获取自动电压控制系统电厂实时数据，包括：电厂各机组增磁闭锁状态、减磁闭锁状态、机组有功p
un
和机组无功q
un
；
62.根据自动电压控制系统中pq曲线的定值，即pq曲线迟相无功限值q
max
和pq曲线进相无功限值q
min
，计算当机组处于增磁闭锁状态和减磁闭锁状态时，各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数；
63.对周期进行判断，若统计周期t2未到来，则继续采集数据，若统计周期t2已到来，则根据计算得到的各机组迟相无功、进相无功的不合格状态总次数，计算电厂机组无功调节受限指标；
64.根据计算得到的电厂机组无功调节受限指标，确定发电机升压变抽头调整方向。
65.以下详细介绍本发明方法的一个实施例：
66.基于电网调度中心自动电压控制系统，预先设定数据采集周期t1为1分钟，以t1为周期获取avc控制系统电厂实时数据，预先设定统计周期t2为1天，以t2为周期统计无功受限指标，进行基于无功调节受限指标的发电机升压变抽头优化调整，该方法包括以下步骤：
67.(1)当数据采集周期1分钟到来时，获取avc系统电厂实时数据，包括：各机组增磁闭锁、减磁闭锁、机组有功p
un
、机组无功q
un
，获取到数据如表1所示：
68.表1
69.序号厂站机组名称数据类型值1a电厂.机组1增磁闭锁12a电厂.机组1减磁闭锁03a电厂.机组1机组有功p
un
165mw4a电厂.机组1机组无功q
un
36mvar5b电厂.机组1增磁闭锁06b电厂.机组1减磁闭锁17b电厂.机组1机组有功p
un
500mw
8b电厂.机组1机组无功q
un-106mvar
70.(2)根据avc系统中pq曲线定值，a电厂和b电厂pq曲线定值如表2所示，计算校验机组增磁闭锁和减磁闭锁时，各机组无功进相、迟相合格情况，步骤如下：
71.表2
72.序号厂站机组名称有功p
un
迟相无功q
max
进相无功q
min
1a电厂.机组10mw180mvar-209mvar2a电厂.机组1165mw180mvar-180mvar3a电厂.机组1333mw180mvar-146mvar4a电厂.机组1660mw180mvar-76mvar5b电厂.机组10～500mw450mvar-300mvar6b电厂.机组1750mw400mvar-250mvar7b电厂.机组11000mw300mvar-220mvar
73.(2-1)a电厂.机组1增磁闭锁，若180mvar*0.9-36mvar＝126mvar》0，机组未完全迟相，无功调节能力受限于机端电压越高闭锁值，则认为不合格，记录一次增磁闭锁不合格次数nz＝1。
74.(2-2)b电厂.机组1减磁闭锁，若-300mvar*0.9-(-106mvar)＝-164mvar《0，机组未完全进相，无功调节能力受限于机端电压越低闭锁值，则认为不合格，记录一次减磁闭锁不合格次数nj＝1；
75.(3)统计周期1天未到来，转步骤1)，循环步骤1)至2)，最终得到如下数据：
76.a电厂.机组1增磁闭锁不合格次数nz＝1018，b电厂.机组1减磁闭锁不合格次数nj＝1159；
…
77.(3)统计周期1天到来，根据上一步计算得到的不合格次数，计算电厂机组无功调节受限指标，步骤如下：
78.(3-1)计算a电厂.机组1增无功调节受限指标xz，表达式为xz＝t1*nz/t2＝1分钟*1018/1440分钟(1天)＝0.71；
79.(3-2)计算b电厂.机组1减无功调节受限指标xj，表达式为xj＝t1*nj/t2＝1分钟*1159/1440分钟(1天)＝0.80；
80.(4)根据电厂机组无功调节受限指标，确定发电机升压变抽头调整方向，步骤如下：
81.(4-1)a电厂.机组1增无功调节受限指标xz》ec＝0.71》0.5(其中：ec预设门槛值为0.5)，机组长时间未能完全迟相，无功调节能力受限于机端电压越高闭锁值，则降低a电厂.机组1升压变抽头，例如调低a电厂.机组1升压变抽头一个档位；
82.(4-2)b电厂.机组1减无功调节受限指标xj》ec＝0.80》0.5(其中：ec预设门槛值为0.5)，机组长时间未能完全进相，无功调节能力受限于机端电压越低闭锁值，则升高b电厂.机组1升压变抽头，例如调高b电厂.机组1升压变抽头一个档位。
83.需要说明的是，本发明的实施例中，所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立
门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器，或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述自动电压控制系统中发电机升压变抽头调整方法的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储所述操作系统在运行应用程序过程中所创建的数据等。此外，所述存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(smart media card，smc)、安全数字(secure digital，sd)卡、闪存卡(flash card)、至少一个磁盘的存储器件或闪存器件。
84.基于这样的理解，本公开实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，readonly memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本公开提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
85.以上所述是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本公开的保护范围。