[发明专利]利用公共信息模型进行数据交互的电厂电压控制仿真方法

摘要

本发明涉及一种利用公共信息模型进行数据交互的电厂电压控制仿真方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。首先，根据检定系统的电网模型形成电厂的一次设备模型的CIM模型文件，并下发电厂AVC子站，子站根据检定系统模型，建立电厂AVC子站的计算模型，自动完成检定的准备工作。在检定过程中，每个控制周期来临时，接受检定的AVC子站装置通过CIM量测文件，从检定系统接收电厂的运行状态以及AVC电压调节指令，将计算的发电机无功调节量发送到检定系统中；通过解析CIM量测文件，在模拟机组无功调节后计算潮流得到电网新的运行状态，从而实现连续闭环的检定过程。本方法实现了电厂AVC子站技术性能检定平台的即插即用，显著降低了电厂AVC子站检定过程中的人工维护工作。

主权项

1.一种利用公共信息模型进行数据交互的电厂电压控制仿真方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)在每次电网潮流计算开始时，电网检定系统根据电厂自动电压控制子站装置名称，在电网检定系统中找到已建立的电网模型，生成当前电厂i的一次设备模型，过程如下：(1‑1)从电网模型的厂站模型中，获取当前电厂i的记录Si＝{S}，Si为电厂的编号，并将Si存入数据缓冲区中；(1‑2)在电网模型的电压基值模型中，获取所有属于当前电厂i的电压基值VT＝{VTj,j＝1,…,n1},其中，n1为当前电厂i的所有电压基值数量，将VT存入数据缓冲区中；(1‑3)在电网模型的电压等级模型中，获取属于当前电厂i的所有电压等级VL,VL＝{VLj，j＝1,…,n2},n2为所有当前电厂i包含的电压等级数量，将VL存入数据缓冲区中；(1‑4)在电网模型的发电机模型中，获取属于当前电厂i的发电机，记为PG＝{PGj,j＝1,…,n3},n3为当前电厂i包含的所有发电机数量，将PG存入数据缓冲区中，并将各发电机的端子存入集合TNd中，TNd＝{Tnj,j＝1,…,n3}，n3为当前电厂i中包括的全部一次设备端子；(1‑5)在电网模型的变压器模型中，获取属于当前电厂i的变压器，记为TR＝{TRj,j＝1,…,n4},n4为当前电厂i包含的所有变压器数量，将TR存入数据缓冲区中，并将各变压器的首末端子存入集合TNd中；(1‑6)在电网模型的母线模型中，获取属于当前电厂i的母线，记为BS＝{BSj,j＝1,…,n5},n5为当前电厂i包含的所有母线数量，将BS存入数据缓冲区中，并将各母线端点存入集合TNd中；(1‑7)在电网模型的线路模型中，获取有一端属于当前电厂i的线路，记为LN＝{LNj,j＝1,…,n6},n6为有一端属于当前电厂i的所有线路数量，并将LN存入数据缓冲区中，将各线路的首末端子存入集合TNd中；(1‑8)在电网模型的断路器模型中，获取属于当前电厂i的断路器，记为BR＝{BRj,j＝1,…,n7},n7为当前电厂包含的所有断路器数量，将BR存入数据缓冲区中，将断路器的首末端子存入集合TNd中；(1‑9)在电网模型的隔离刀闸模型中，获取属于当前电厂i的隔离刀闸，记为SW＝{SWj,j＝1,…,n8},n8为当前电厂包含的所有刀闸数量，将SW存入数据缓冲区中，并将各隔离刀闸的首末端子存入集合TNd中；(1‑10)扫描由上述步骤(1‑1)至步骤(1‑9)形成的集合TNd，通过电网模型中的设备的连接关系，形成结点集合ND＝{NDk,k＝1，…,n9},n9为节点个数，ND中每个NDk＝{TN1,…,TNm},NDk中包含m个TNd，将最终形成的ND集合存入数据缓冲区中；(2)根据上述步骤(1)数据缓冲区中的缓存数据，电厂检定系统形成当前电厂i的公共信息模型文件CM0i，包括以下步骤：(2‑1)根据Si，生成公共信息模型文件CM0i中的厂站记录，Si对应CM0i中的一个Substation记录，信息包含：rdfID和name；(2‑2)根据集合VT，生成生成公共信息模型文件CM0i中的基准电压记录，集合VT中每个记录VTj生成文件CM0i中的一个BaseVoltage记录，包含：rdfID、name(名称)、nominalVoltage；(2‑3)根据集合VL，生成生成公共信息模型文件CM0i中的电压等级记录，集合VL中每个记录VLj生成文件中一个VoltageLevel记录，信息包含：rdfID、name、highVoltageLimit、lowVoltageLimit、BaseVoltage；(2‑4)根据集合PG，生成公共信息模型文件CM0i中的发电机记录，集合PG中每个记录PGj生成文件中的一个ThermalGeneratingUnit记录以及与该记录相关联的一个SynchronousMachine记录，ThermalGeneratingUnit记录的信息包括：rdfID、maximumOperatingMW、minimumOperatingMW、Contains_SynchronousMachines，SynchronousMachine记录的信息包含：rdfID、name、BaseVoltage、RatedMW、maximumMVAr、minimumMVAr、AuxRatio；(2‑5)根据集合TR，生成生成公共信息模型文件CM0i中的变压器记录，集合TR中每个记录TRj生成文件中的一个PowerTransformer记录以及与该记录相关联的一个TransformerWinding记录：PowerTransformer记录的信息包含：rdfID和name，TransformerWinding记录信息包括：rdfID、name、WindingType、PowerTransformer、BaseVoltage、VoltageLevel、TapChangerType、ratedMVA、ratedkV、x、r；(2‑6)根据集合BS，生成公共信息模型文件CM0i中的母线记录，集合BS中每个记录BSj生成文件中的一个BusbarSection记录，BusbarSection记录的信息包含：rdfID和name；(2‑7)根据集合LN，生成公共信息模型文件CM0i中的母线记录，集合LN中每个记录LNj生成文件中的一个ACLineSegment记录，ACLineSegment记录信息包含：rdfID、name、ratedMW、ratedCurrent、BaseVoltage、r、x、bch；(2‑8)根据集合BR，生成生成公共信息模型文件CM0i中的断路器记录，集合BR中每个记录BRj生成文件中的一个Breaker记录，Breaker记录信息包含：rdfID和name；(2‑9)根据集合SW，生成公共信息模型文件CM0i中的隔离刀闸记录，集合SW中每个记录SWj生成文件中的一个Disconnector记录，Disconnector记录信息包含：rdfID和name；(2‑10)根据集合ND，生成公共信息模型文件CM0i中的结点记录，集合ND中每个记录NDj生成文件中一个ConnectiveNode记录，ConnectiveNode记录信息包含：rdfID和name；(2‑11)根据集合TNd，生成公共信息模型文件CM0i中的设备端子记录，集合TNd中的每个记录TNj生成一个Terminal记录，Terminal记录信息包含：rdfID、name、ConductingEquipment；(3)在每次计算启动时，电网检定系统将生成的当前电厂i的公共信息模型文件CM0i发送到当前电厂i的自动电压控制子站装置i中，当前电厂i与电厂的自动电压控制子站i一一对应，电厂自动电压控制子站装置i根据文件CM0i，自动建立自动电压控制子站装置i的计算模型；(4)在对当前电厂i计算过程中，预先确定计算周期T，在每个计算周期来临时，电网检定系统和当前检定电厂i的自动电压控制子站装置i执行如下步骤：(4‑1)电网检定系统根据电网模型中的潮流计算结果，生成当前电厂i的一次设备运行状态量测公共信息模型量测文件，记为CM1i，CM1i量测文件包含多个量测信息，每个量测信息包含一个Measurement记录以及与该Measurement记录相关联的一个MeasurementValue记录，Measurement记录包括信息为：rdfID、MeasurementType和MemberOf_PSR，MeasurementValue记录包含信息为：rdfID、MemberOf_Measurement(所属量测为当前Measurement记录的rdfID值)和value(量测值)，结合步骤(2)中生成的CM0i文件中的所有一次设备，在文件CM1i中生成量测记录的过程如下：(4‑1‑1)根据上述步骤(2)中生成的CM0i文件，分别生成当前电厂i中的发电机有功功率和无功功率两个量测记录，量测记录中的MemberOf_PSR的值为CM0i文件中该发电机的SynchronousMachinede记录的rdfID，量测值取当前潮流计算结果中的该发电机的有功功率和无功功率；(4‑1‑2)根据上述步骤(2)中生成的CM0i文件，分别生成当前电厂i中变压器绕组的有功功率和无功功率两个量测记录，量测记录的MemberOf_PSR的值为CM0i文件中与该变压器的TransformerWinding记录相关联的高压侧端子的rdfID，量测值取当前潮流计算结果中的该绕组的高压侧有功功率和无功功率；(4‑1‑3)根据上述步骤(2)中生成的CM0i文件，对当前电厂i中的母线，分别生成母线电压1个量测信息，量测记录的MemberOf_PSR的值为CM0i文件中该母线的BusbarSection记录的rdfID，量测值取当前潮流计算结果中的该母线电压值；(4‑1‑4)根据上述步骤(2)中生成的CM0i文件，对当前电厂i中的线路，分别生成线路的有功功率和无功功率两个量测记录，量测记录的MemberOf_PSR的值为CM0i文件中与该线路的ACLineSegment记录相关联的电厂侧端子的rdfID，量测值取当前潮流计算结果中的该线路电厂侧有功功率和无功功率；(4‑1‑5)根据上述步骤(2)中生成的CM0i文件，对当前电厂i中的断路器，生成断路器位置的一个量测记录，量测记录的MemberOf_PSR的值为CM0i文件中该断路器的Breaker的rdfID，量测值取当前潮流计算结果中的该断路器分合状态；(4‑1‑6)根据上述步骤(2)中生成的CM0i文件，对当前电厂i中的隔离刀闸，生成隔离刀闸位置一个量测记录，量测记录的MemberOf_PSR的值为CM0i文件中该隔离刀闸的Disconnector记录中的rdfID，量测值取当前潮流计算结果中的该隔离刀闸分合状态；(4‑2)电网检定系统将上述步骤(4‑1)生成的当前电厂i的一次设备运行状态量测公共信息模型的量测文件CM1i文件发送到当前检定电厂i的自动电压控制子站装置i；(4‑3)当前电厂i的自动电压控制子站装置i根据自身设定的运行状态，生成自动电压控制子站装置i状态的CIM量测文件，记为CM2i，CM2i文件的内容包括：(4‑3‑1)根据上述步骤(2)中生成的CM0i文件，生成自动电压控制子站装置i投入自动电压控制状态的一个量测记录，量测记录的MemberOf_PSR的值为CM0i文件中当前检定电厂i的Substation记录的rdfID，量测值取自动电压控制子站装置i设定的控制状态，设定1为投入，0为未投入；(4‑3‑2)根据上述步骤(2)中生成的CM0i文件，对当前电厂i中的发电机，生成发电机投入自动电压控制状态的一个量测记录，量测记录的MemberOf_PSR的值为CM0i文件中该发电机的SynchronousMachinede记录的rdfID，量测值取自动电压控制子站装置i设定的该发电机投入自动电压控制的状态，设定1为投入，0为未投入；(4‑4)当前检定电厂i的自动电压控制子站装置i将上述步骤(4‑3)生成的文件CM2i发送到电网检定系统；(4‑5)电网检定系统根据上述步骤(4‑3)生成的文件CM2i中的当前电厂i的自动电压控制子站装置i投入自动电压控制状态和发电机投入自动电压控制状态，计算对当前检定电厂i高压侧母线的母线电压调节量，并生成对自动电压控制子站装置i的电压调节的CIM量测文件，记为CM3i，CM3i文件内容为：对当前电厂i中的高压侧母线，分别生成母线电压的一个量测记录，量测记录的MemberOf_PSR的值为上述步骤(2)中生成的CM0i文件中该母线的BusbarSection的rdfID，量测值取当前电厂i高压侧母线的电压调节量；(4‑6)电网检定系统将上述步骤(4‑5)的文件CM3i发送到当前电厂i的自动电压控制子站装置i中；(4‑7)当前电厂i的自动电压控制子站装置i根据上述步骤(4‑2)中接收的文件CM1i中的一次设备运行量测信息，以及上述步骤(4‑6)中接收的文件CM3i中的电厂高压侧母线电压调整量，计算出自动电压控制子站装置i中各发电机的无功功率的调整量，并生成CIM量测文件，记为CM4i，CM4i文件内容为：对当前检定电厂i的自动电压控制子站装置i中的发电机，生成发电机无功功率调整变化量的一个量测记录，量测记录的MemberOf_PSR的值为上述步骤(2)中生成的CM0i文件中该发电机的SynchronousMachinede记录的rdfID，量测值取自动电压控制子站装置i计算给出的该发电机的无功功率调整量；(4‑8)当前电厂i的自动电压控制子站装置i将文件CM4i发送到电网检定系统；(4‑9)电网检定系统根据接收的文件CM4i中当前电厂i的各发电机无功功率调整量，调整电网检定系统的电网模型中的发电机的无功功率，并对调整后的电网模型进行潮流计算，得到新的潮流计算结果；(4‑10)遍历电网中的所有电厂，重复步骤(4‑1)‑(4‑9)，完成电网的潮流计算，实现了电厂电压的控制仿真。