新能源AGC或AVC控制系统的自动检测系统及方法
技术领域
[0001] 本
发明属于智能
电网的运行维护技术领域，具体涉及一种新能源AGC或AVC控制系统的自动检测系统及方法。
背景技术
[0002] 新能源发电的蓬勃发展带来了前所未有的发展机遇。近年来，集中式及分布式新能源电站大量接入电网，对电网的稳定运行和
电能质量带来的一定的影响，由此而生的新能源电站AGC(自动发电控制)/AVC(自动
电压控制)控制管理系统也越来越多，很多电
力厂家都开发了自己的控制系统。据此，浙江、安徽、山西和广州等省市的供电公司提出了对新能源AGC/AVC控制系统的入网检测要求，组织电科院进行准入测试，以规范系统功能及性能指标。
[0003] 目前，因场地、
费用和规模的限制，在实验室很难搭建出一个模拟新能源电站实际运行的环境来满足新能源AGC/AVC控制系统测试。常规的测试有如下两种方法：使用RTDS(实时数字仿真仪)仿真模拟以及用特定程序模拟特定的规约报文来实现通讯模拟。
[0004] 使用RTDS仿真系统进行测试，虽然模拟
精度高，但成本高、搭建周期长且模拟装置数量少，不能满足新能源电站多个发电设备同时调节的测试需求；使用特定程序模拟特定的规约报文的方式，虽然可以进行简单的交互操作，但对于模拟大量的装置异常行为、特殊状态的传递置数、装置间的相互配合存在一定的困难。
[0005] 电力用户对新能源AGC/AVC控制系统的需求各不相同，且新能源电站发电设备数量多，那么就急需一套功能完备、可灵活配置、使用简单、操作方便的测试工具来
支撑新能源AGC/AVC控制系统的测试。
发明内容
[0006] 为解决
现有技术中的不足，本发明提供一种新能源AGC或AVC控制系统的自动检测系统及方法，解决了现有方法对AGC/AVC控制系统功能测试、压力测试与
稳定性测试环境的成本较高，搭建周期长且模拟装置数量少，以及模拟大量的装置异常行为、特殊状态的传置和装置间相互配合困难的问题。
[0007] 为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种新能源AGC或AVC控制系统的自动检测系统，其特征在于：包括：
[0008] 自动测试端、主站模拟端、新能源电站仿真模拟端；
[0009] 所述自动测试端用于测试
用例的制作、
数据处理比对、测试报告的生成、向主站模拟端下发测试用例，向新能源电站仿真模拟端下发预设的设备初始状态值及遥调和遥控需要检测的目标参数和目标值；
[0010] 所述主站模拟端是一个基于IEC-104的TCP客户端，接收到自动测试端的测试用例后，按照测试用例中设定的模拟调度的功能给被测系统下发测试用例中规定的有功或无功的目标指令；被测系统运行后向主站模拟端反馈执行结果，主站模拟端向自动测试端发送反馈执行结果；
[0011] 新能源电站仿真模拟端是一个基于IEC-104的TCP服务端，用于模拟和仿真不同类型的新能源电站，自动测试端将测试用例中设置的电站各设备的初始状态信息告知给新能源电站仿真模拟端，同时被测系统收到主站模拟端的有功或无功目标指令后给新能源电站仿真模拟端下发遥控或者遥调的指令，新能源电站仿真模拟端收到指令根据自身的初始状态以及IEC-104规约的规范来调节自身的状态，并将调节后的状态信息以遥测或者遥信报文反馈给被测系统，同时反馈给自动测试端，自动测试端将调节的结果与期望达到的目标值进行比对，如果在误差范围内则认为测试项合格，反之则不合格。
[0012] 前述的一种新能源AGC或AVC控制系统的自动检测系统，其特征在于：所述模拟和仿真不同类型的新能源电站，即为每个新能源电站设备建立一张通讯点表，通讯点表表中内容包括每个设备遥调、遥控、遥信、遥测的参数名称、参数编码、参数的信息体地址、参数值、参数数据类型、参数单位、参数的最小值和最大值。
[0013] 前述的一种新能源AGC或AVC控制系统的自动检测系统，其特征在于：所述测试用例是一个XML格式的文件，文件内容包括需要测试的项以及每个测试项涉及到的测试数据，测试数据包括自动测试端让主站模拟端下发的指令集以及自动测试端对新能源电站仿真模拟端的所有设备设置初始状态以及目标参数和目标值。
[0014] 前述的一种新能源AGC或AVC控制系统的自动检测系统，其特征在于：所述测试报告是一个word文档，用于记录需要测试的项目、测试步骤、每个测试项目的结果值、目标值以及合格与否的测试结果，目标值是在运行前自动加载测试用例中定好的值，而结果值是在实际运行中每个测试项结束时自动填写到报告中的。
[0015] 前述的一种新能源AGC或AVC控制系统的自动检测系统，其特征在于：所述主站模拟端与被测系统以及被测系统与新能源电站仿真模拟端间的通讯都是通过IEC-104规约。
[0016] 一种新能源AGC或AVC控制系统的自动检测方法，其特征在于：包括步骤：
[0017] (1)为新能源电站中的设备模型建模；制作主站模拟端的测试用例，用于主站模拟端给被测系统下发有功和无功的目标指令，制作新能源电站仿真模拟端的测试用例，设置新能源电站设备的参数初始状态值，同时设置目标参数填写目标值，搭建测试环境，建立通讯连接；
[0018] (2)自动测试端自动加载测试用例，启动测试，主站模拟端根据自动测试端通过com
接口告知的目标值信息给被测系统下发有功或无功的目标值；
[0019] (3)被测系统收到指令给新能源电站仿真模拟端的所有设备下发遥调或者遥控命令；
[0020] (4)新能源电站仿真模拟端根据收到的遥控、遥调指令以及自动测试端给所有设备设置的初始状态来调整每台设备对应需要根据指令来调节的参数的值，并将结果通过遥信、遥测报文反馈给被测系统，同时也通过com接口把调节后所有设备的状态信息告知自动测试端；
[0021] (5)自动测试端收到新能源电站仿真模拟端反馈的结果数据，写进测试报告的结果值项，并与目标值做误差运算，在误差范围内的属于检测合格，测试结果填入“合格”，否则填“不合格”，报告填写完毕可保存到本地，供测试人员调阅。
[0022] 前述的一种新能源AGC或AVC控制系统的自动检测方法，其特征在于：所述为新能源电站中的设备模型建模，即为每个设备创建通讯点表，在新能源电站仿真模拟端的界面上录入每个设备遥调、遥控、遥信、遥测的参数名称、参数编码、参数的信息体地址、参数值、参数数据类型、参数单位、参数的最小值和最大值。
[0023] 前述的一种新能源AGC或AVC控制系统的自动检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中，被测系统收到指令给新能源电站仿真模拟端的所有设备下发遥调或者遥控命令，其具体过程为：
[0024] 若被测系统收到总有功目标值需要调节到X1MW的命令时，根据等裕度分配的策略给每台逆变器分配的有功目标值是X1/逆变器数量MW，若被测系统收到无功指令电压目标值为X2KV时，会根据当前的电压目标值U0KV以及随机阻抗系数上下限计算得到无功目标值，计算方法如下：
[0025] 原始
母线电压目标值：U0＝U0KV；
[0026] 预期母线电压目标值：U1＝X2KV；
[0027] 目标电压差值：ΔU＝U1-U0；
[0028] 系统阻抗系数为R；
[0029] 随机阻抗系数上限：R1；
[0030] 随机阻抗系数下限：R0；
[0031] 原始无功目标值：Q0；
[0032] 预期无功目标值Q1；
[0033] 无功差值ΔQ＝ΔU*R；
[0034] 而系统阻抗系数R是通过随机阻抗系数上下限来获取的：
[0035] 随机比例系数rate；
[0036] rate＝随机数％20000/20000.0
[0037] R＝R0+(R1-R0)*rate；
[0038] 那么无功差值ΔQ＝ΔU*R MVar，则预期无功目标值Q1＝Q0+ΔQ，根据等裕度分配的策略给每台逆变器分配的无功目标值应该是Q1/逆变器数量MVar，最后，被测系统给新能源电站仿真模拟端的所有设备下发遥调或者遥控命令。
[0039] 本发明具有的有益效果：
[0040] 1、只需要在实验室环境中部署测试系统，大大降低了测试环境搭建的难度、成本及周期；
[0041] 2、可灵活应用于不同规模新能源电站的仿真模拟，提高了系统的自适应性；
[0042] 3、共支持对255台电站设备进行模拟仿真，大大增加了可模拟装置的数量；
[0043] 4、可实时监测新能源电站中各种设备如高压设备、SVG和逆变器等设备的状态信息，具有可读性和实时性；
[0044] 5、可同时模拟主站和子站的各种行为，实现对被测系统的闭环仿真测试，具有极高的实际价值；
[0045] 6、可自适应于不同类型的新能源电站，如光伏电厂、
风电厂；
[0046] 7、可定制化的测试报告，提高了测试系统的利用率和灵活性；
[0047] 8、实现了一键式启动测试，提高了用户体验度；
[0048] 9、通过随机比例系数来计算系统阻抗值的方法实现了对新能源电站真实环境不稳定因素的模拟，从而能够得到更逼真的测试数据和测试结果；
[0049] 10、自动生成测试报告并保存，大大缩短了对新能源AGC/AVC控制系统测试的时间，降低了测试复杂度，大大节约了劳动成本，提高了测试效率。
附图说明
[0050] 图1是本发明自动测试系统结构示意图；
[0051] 图2是本发明提供的自动测试端检测
流程图。
具体实施方式
[0052] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下
实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0053] 如图1所示，一种新能源AGC或AVC控制系统的自动检测系统，包括自动测试端、主站模拟端、新能源电站仿真模拟端；
[0054] 自动测试端用于测试用例的制作、数据处理比对、测试报告的生成、向主站模拟端下发测试用例，向新能源电站仿真模拟端下发预设的设备初始状态值及遥调和遥控需要检测的目标参数和目标值，如母线电压、有功等；
[0055] 主站模拟端是一个基于IEC-104的TCP客户端，接收到自动测试端的测试用例后，按照测试用例中设定的模拟调度的功能给被测系统(即新能源AGC或AVC控制系统)下发测试用例中规定的有功或无功的目标指令；被测系统运行后向主站模拟端反馈执行结果，用于告知主站模拟端被测系统已收到指令，主站模拟端向自动测试端发送反馈结果，告知下发成功；
[0056] 新能源电站仿真模拟端是一个基于IEC-104的TCP服务端，用于模拟和仿真不同类型的新能源电站，如光伏电厂、风电厂等，具有极强的自适应性，下面均以光伏电厂为例，可对光伏电站中逆变器、SVG(静止无功发生器)、高压设备等设备进行模拟，自动测试端将测试用例中设置的电站各设备的初始状态信息告知给新能源电站仿真模拟端，同时被测系统收到主站模拟端的有功或无功目标指令后给新能源电站仿真模拟端下发遥控或者遥调的指令，新能源电站仿真模拟端收到遥控或者遥调指令根据自身的初始状态以及IEC-104规约的规范来调节自身的状态，并将调节后的状态信息以遥测或者遥信报文反馈给被测系统，同时反馈给自动测试端，自动测试将调节的结果与期望达到的目标值进行比对，如果在误差范围内则认为测试项合格，反之则不合格。这种测试方法通过纯
软件的网络环境实现主站、子站以及被测系统之间的闭环通讯，从而实现了在实验室环境下完成对被测系统的闭环仿真测试，降低了测试环境搭建的难度、成本及周期，缩短了测试的时间，提高了测试效率。
[0057] 模拟和仿真真实的新能源电站即为每个新能源电站设备建立一张通讯点表，通讯点表表中内容包括每个设备遥调、遥控、遥信、遥测的参数名称、参数编码、参数的信息体地址、参数值、参数数据类型、参数单位、参数的最小值和最大值，通讯点表的参数内容在IEC-104规约中有明确规范，通讯点表是以XML格式的文件来存储的，新能源电站仿真模拟端可以对通讯点表进行读写，并实时的展示设备的状态信息，提高了可读性和数据实时性，同时可以对不同规模的新能源电站进行仿真和模拟，具有很强的灵活度和自适应性；
[0058] 测试用例是一个XML格式的文件，文件内容包括需要测试的项以及每个测试项涉及到的测试数据，测试数据包括自动测试端让主站模拟端下发的指令集以及自动测试端对新能源电站仿真模拟端的所有设备设置初始状态以及目标参数和目标值，这些测试项和数据参数都以规定好的格式存储到XML文件中，自动测试端可以对该文件进行读写，并且展示到界面上供查看和
修改，如果测试不通过的项目，不但会在测试报告中填写不合格，还会将界面上不合格的测试项名称标红，这样可以让测试人员一目了然的知道哪个测试项有问题，方便排查问题，大大缩短了故障排查的时间；
[0059] 测试报告是一个word文档，用于记录需要测试的项目、测试步骤、每个测试项目的结果值、目标值以及合格与否的测试结果，目标值是在程序运行前自动加载测试用例中定好的值，而结果值是在实际运行中每个测试项结束时自动填写到报告中的，这样实现了自动化测试，大大节省了测试时间，且报告的格式可以根据不同的用户厂家定制，测试方法也可以适用于不同厂家的被测系统，提高了测试系统的利用率和灵活性；
[0060] 主站模拟端与被测系统以及被测系统与新能源电站仿真模拟端间的通讯都是通过IEC(国际电工委员会)-104规约；
[0061] 如图2所示，一种新能源AGC或AVC控制系统的自动检测方法，包括如下步骤：
[0062] (1)为新能源电站中的设备模型建模，例如为光伏电站中逆变器、SVG、高压设备等设备模型建模，即为每个设备创建通讯点表，在新能源电站仿真模拟端的界面上录入每个设备遥调、遥控、遥信、遥测的的参数名称、参数编码ID、参数的信息体地址、参数值、参数数据类型、参数单位、参数的最小值和最大值，另外新能源电站仿真模拟端最高支持对255台装置的模拟，对比传统的RTDS仿真系统最多模拟几十台的数量级，大大增加了可模拟的电站设备的数量；
[0063] 例如，一个光伏
发电厂包括100台逆变器、2台SVG，则需要在新能源电站仿真模拟端录入100台逆变器和2台SVG的通讯点表和通讯参数，即基于IEC-104规约通讯的IP地址和端口号，下面以SVG的通讯点表为例展示相关参数，表1为SVG通讯点表中遥调参数部分展示，表2为SVG通讯点表中遥测参数部分展示，其中ID是指参数编码，确保参数的唯一性，条目号是指IEC-104规约中规定的信息体地址；
[0064] 表1SVG通讯点表中遥调参数部分展示
[0065]
[0066]
[0067] 表2SVG通讯点表中遥测参数部分展示
[0068] 编号 名称 ID 条目号 数值1 实时无功工作点 YC001 16385 0
2 系统电压目标值上送 YC002 16386 225
3 无功额定容量 YC003 16387 10
4 电压控制上限 YC004 16388 0
5 电压控制下限 YC005 16389 0
6 无功可调上限 YC006 16390 10
7 无功可调下限 YC007 16391 -10
8 实时无功 YC008 16392 0
9 SVG所接母线电压 YC009 16393 35
10 SVG所接母线无功 YC010 16394 0
11 随机阻抗系数下限 YC011 30019 8
12 随机阻抗系数上限 YC012 30020 10
[0069] 制作主站模拟端的测试用例，用于主站模拟端给被测系统下发有功和无功的目标指令，如总有功目标值设为5MW，总无功的目标指令设为将母线电压调节到230KV；制作新能源电站仿真模拟端的测试用例，设置新能源电站中逆变器、SVG、高压设备等设备的参数初始状态值，同时设置目标参数填写目标值，如为光伏电站中100台逆变器和2台SVG录入初始状态，如每台逆变器的初始有功值和初始无功值均设为0，SVG的无功初始值也设为0，同时设置测试项的目标值，如给每台装置第一次有功调节测试项的有功目标值设为0.05MW，给每台装置第一次无功调节测试项的无功目标值设为0.05MVar；
[0070] 搭建测试环境，将自动测试端、主站模拟端、新能源电站仿真模拟端所在的PC机与被测系统所在PC机接到同一台交换机上，并配置IEC-104通讯参数，建立通讯连接，这个搭建周期包括测试用例、测试报告的制作只需要一个工程师花费3个小时，相比传统的RTDS仿真系统的搭建周期有了很大的提高，大大缩短了环境搭建的周期，也大大降低了搭建成本；
[0071] (2)在自动测试端点击开始测试按钮，自动加载测试用例，启动测试，实现了一键式操作，提高了用户的体验度，主站模拟端根据自动测试端通过com(组件对象模型)接口告知的目标值信息给被测系统下发有功或无功的目标值，如测试用例规定的总有功值是5MW，则主站模拟端通过IEC-104规约报文给被测系统下发总有功目标值为5MW，如测试用例规定的将目标母线电压调节到230KV，则主站模拟端给被测系统下发母线电压目标值为230KV；
[0072] (3)被测系统收到指令给新能源电站仿真模拟端的所有设备下发遥调或者遥控命令，如被测系统收到总有功目标值需要调节到5MW的命令时，根据等裕度分配的策略给每台逆变器分配的有功目标值应该是0.05MW，被测系统收到无功指令电压目标值为230KV时，会根据当前的电压目标值225KV以及随机阻抗系数上下限计算得到无功目标值，计算方法如下：
[0073] 原始母线电压目标值：U0＝225KV；
[0074] 预期母线电压目标值：U1＝230KV；
[0075] 目标电压差值：ΔU＝U1-U0＝5KV；
[0076] 系统阻抗系数为R；
[0077] 随机阻抗系数上限：R1；
[0078] 随机阻抗系数下限：R0；
[0079] 无功差值ΔQ＝ΔU*R；
[0080] 而系统阻抗系数R是通过随机阻抗系数上下限来获取的：
[0081] 随机比例系数rate；
[0082] rate＝随机数％20000/20000.0
[0083] R＝R0+(R1-R0)*rate；
[0084] 假设R的计算结果是10，那么无功差值ΔQ＝ΔU*R＝50MVar(兆乏)，而初始的无功目标值均为0，则预期的无功目标值Q1＝0+ΔQ＝50MVar，根据等裕度分配的策略给每台逆变器分配的无功目标值应该是Q1/100＝0.05MVar；
[0085] 在光伏电站中由于各种不确定的因素如电站负荷率等，实际的系统阻抗值也一定会受影响呈
波动趋势，通过随机比例系数来计算系统阻抗值的方法实现了对新能源电站真实环境不稳定因素的模拟，从而能够得到更逼真的测试数据和测试结果；
[0086] (4)新能源电站仿真模拟端根据收到的遥控、遥调指令以及自动测试端给所有设备设置的初始状态来调整每台设备对应需要根据指令来调节的参数的值，如逆变器的有功值，并将结果通过遥信、遥测报文反馈给被测系统，同时也通过com接口把调节后所有设备的状态信息告知自动测试端，如有功调节：100台逆变器根据收到的遥调指令将自己的有功值调节为遥调令中规定的0.05MW，并通过遥测报文告知每台逆变器实际调节后的值，同时也会实时更新各自通讯点表中的有功值，并将实际有功值告知自动测试端，另外，无功调节：100台逆变器根据收到的遥调指令将自己的无功值调节为遥调令中规定的0.05MVar，并通过遥测报文告知每台逆变器实际调节后的值，同时也会实时更新各自通讯点表中的无功值，并将实际无功值告知自动测试端；
[0087] (5)自动测试端收到新能源电站仿真模拟端反馈的结果数据，写进测试报告的结果值项，并与目标值做误差运算，在误差范围内的属于检测合格，测试结果填入“合格”，否则填“不合格”，报告填写完毕可保存到本地，供测试人员调阅。从而可大大简化新能源AGC/AVC控制系统的测试过程，缩短了测试时间，提高了测试效率，具有极强的实际价值。
[0088] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和
变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
