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技术

本发明专利技术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。

Power plant voltage control simulation method based on common information model for data exchange

The invention relates to a power plant voltage control simulation method which uses a common information model to interact with data, and belongs to the technical field of automatic voltage control of power system. Firstly, the CIM model file of the primary equipment model of the power plant is formed according to the power grid model of the calibration system, and the AVC sub-station of the power plant is downloaded. The sub-station establishes the calculation model of the AVC sub-station of the power plant according to the calibration system model, and automatically completes the preparatory work of the calibration. In the verification process, when each control cycle comes, the AVC sub-station device accepting verification receives power plant operation status and AVC voltage regulation instructions from the verification system through CIM measurement files, transmits the calculated reactive power regulation to the verification system, and analyzes the CIM measurement files to simulate the reactive power regulation of the unit. After calculating the tidal current, the new operation state of the power grid is obtained, and the continuous closed loop verification process is realized. This method realizes plug-and-play of the technical performance verification platform of AVC substation in power plant, and significantly reduces the manual maintenance work in the verification process of AVC substation in power plant.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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

技术介绍
自动电压控制(以下简称AVC，AutomaticVoltageControl)系统是实现电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段。AVC系统架构在电网能量管理系统(以下简称EMS)之上，能够利用电网实时运行数据，从电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。AVC系统以电压安全和优质为约束，以系统运行经济性为目标，连续闭环地进行电压的实时优化控制，实现了无功电压协调控制方案的在线生成、实时下发、闭环自动控制等一整套分析、决策、控制，以及再分析，再决策、再控制的无功电压实时追踪控制问题，能够有效地克服传统的电网无功电压控制手段存在的不足，提高电网安全稳定经济运行的水平。自动电压控制系统一般包括运行在调度中心的AVC主站，以及部署在电厂的AVC子站组成。AVC主站实时计算各电厂高压侧并网母线电压的控制目标值并下发到电厂AVC子站，电厂AVC子站根据电压目标值调节各发电机无功，使得高压侧并网母线电压满足要求。随着电力行业的发展和电网规模的不断扩大，信息量越来越大，电力系统的分析和计算也越来越复杂，迫切需要建立完整准确的电力系统网络模型来模拟实际电网。各电力系统厂家都有各自的电网建模方式，但是由于开发商或系统版本的不同，创建出的模型、图形或数据库在结构上存在很大的差异，形成一定程度的“信息孤岛”，导致不同系统间的信息共享和实现某种程度上的互操作变得非常困难。为此，自2000年以来，国际电工委员会第57届技术委员会(IECTC57)在美国电力科学院(EPRI)CCAPI项目的基础上制定了IEC61970系列标准，使能量管理系统(EMS)的应用软件组件化和开放化，能即插即用和互联互通，降低系统集成成本和保护用户资源。公共信息模型(CIM)是IEC61970系列标准的核心部分，它是一个抽象模型，覆盖了电力企业运行中通常涉及的所有主要对象。通过提供一种用对象类和属性及他们之间的关系来表示电力系统资源的标准方法，CIM方便了实现不同卖方独立开发的能量管理系统(EMS)应用的集成，多个独立开发的完整的EMS系统之间的集成，以及EMS系统和其他涉及电力系统运行的不同方面的系统。通过定义一种基于CIM的公共语言(即语法和语义)，使得这些应用或系统能够不依赖于信息的内容表示而访问公用数据和交换信息。在IEC61970系列标准(以下简称标准)的CIM模型中，对组成电网的设备以及其相互连接关系，主要定义了2类对象来描述：导电设备(ConductingEquipment)以及结点(ConnectiveNode)，下面对其进行简要说明。1、导电设备(ConductingEquipment)。导电设备对应电网中具体的物理设备，从导电设备类对象近一步派生出如下的物理设备：输电线路(ACLineSegment),变压器绕组(TransformerWinding)，母线(Busbarsection)。对变压器，为了描述二绕组或三绕组变压器，在标准中定义了变压器类(PowerTransformer)。在具体的模型实例中，1个变压器对象包括2个或3个变压器绕组类对象。同时，为了描述设备对外的连接，标准中对定义了端子(Terminal)类，并对导电设备增加了设备端子的属性，描述设备所具有的端子：输电线路具有二个端子，变压器绕组具有一个端子，母线具有一个端子。在CIM模型实例中，典型的描述一条交流线路模型记录的方式如下：其中，<cim:ACLineSegment表示开始描述一条线路，“rdfID”是在一个电网模型中唯一标识一个对象的编号，后面的</cim:ACLineSegment>表示交流线路对象描述完成。这2行中间的内容，就是描述交流线路属性的部分。其中属性“Naming.name”表示了线路的名字；连续2行“ConductingEquipment.Terminals”描述了线路首端和末端的2个端子，分别给出了2个端子对应的“rdfID”，通过“rdfID”可以找到具体的2个端子对象的描述，即后面“</cim:Terminal>…</cim:Terminal>”的部分。在CIM模型实例中，典型的描述一台变压器模型的方式如下：其描述了1台变压器(PowerTransformer)包括2个变压器绕组(TransformerWinding)，2个绕组的电压等级(属性“<cim:TransformerWinding.ratedKV>”)分别是110和35kV，并且每个绕组包含1个端子(Terminal)。在CIM模型实例中，典型的描述一条母线模型记录的方式如下：为了描述导电设备之间的连接关系，标准中引入了结点(ConnectiveNode)类，并在端子(Terminal)类中引入了其所属的结点属性(Terminal.ConnectivityNode)。多个端子所属的结点属性值可以相同，即表示这些端子连接在一起，也即表明了这些端子所属的设备连接在一起。例如，上述示例的CIM模型中，一个结点的描述如下：<cim:ConnectivityNoderdfID＝"3377701543477256"><cim:Naming.name>195</cim:Naming.name></cim:ConnectivityNode>注意到在1)中给出的线路“交流线路#1”、“二绕组变压器#1-110kV绕组”、“110kV母线#1”三个导电设备中，它们均有一个端子所属的结点的“rdfID”是相同的“3377701543477256”，这就表明了“交流线路#1”和“二绕组变压器#1-110kV绕组”2个设备连接到母线“110kV母线#1”上。随着特高压直流和高压直流的不断投入，华东电网直流接入规模越来越大，导致电网内部电源开机不足，电网无功备用缺乏，网内电压调节难度较大，对各级电厂的无功电压调节能力和响应速度要求日益提高。目前华东网调、上海市调已经将500kV、220kV电厂全面接入各级调度AVC控制，在各级电厂建设了AVC子站并由AVC子站执行对电厂发电机组的无功自动控制，AVC子站的性能水平已经成为影响华东电网无功电压调节的主要因素之一。《电网与清洁能源》，2017(1):1-7，提出基于一体化电网控制数字仿真技术建设电厂AVC子站技术性能检定平台。该平台基于电网数字仿真技术，通过模型拼接和合并，构造全局电网以及各控制中心可观测到的部分电网模型，以连续的潮流计算来模拟电网的连续变化，通过模拟子站技术来实现仿真电力系统的闭环控制功能。其中电厂AVC子站技术性能检定平台在结构上包括仿真模型准备、电网运行仿真、闭环控制仿真三个方面；面向华东电网，提出了基于电网数字仿真本文档来自技高网...

【技术保护点】
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、P...

【技术特征摘要】
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、Conducting...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福兴，汤磊，刘永锋，王伟红，杜洋，刘琦，顾军，王鹏，张浩，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，北京清大高科系统控制有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31