一种新能源电站AGC/AVC控制系统的自动测试方法

一种新能源电站AGC/AVC控制系统的自动测试方法

高翔

（南京国电南自电网自动化有限公司211153）

摘要:本文针对目前新能源电站AGC/AVC控制系统测试成本高、周期长、模拟装置数量少等等的问题，提出了一种新能源电站AGC/AVC控制系统的自动测试方法。由自动测试端、新能源电站仿真模拟端以及新能源AGC/AVC控制系统构成测试平台。通过新能源电站装置模拟，进行现场模拟测试、非正常工况模拟测试等，使用户能及时发现问题，为新能源AGV/AVC控制系统的入网检测提供了解决方案。

0引言

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【1-3】，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【4-5】。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【6-7】。

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【8】。常规的测试有如下两种方法：使用RTDS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。

使用RTDS（实时数字仿真仪）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。

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，因此，有必要对其进行研究。

1新能源AGC/AVC控制系统介绍

本文检测使用的新能源AGC/AVC控制系统是南京国电南自自动化股份有限公司公司研发的基于一体化监控系统PS6000+平台的AGC/AVC控制系统。该AGC/AVC控制系统是为光伏电站AGC/AVC控制而研制的专用系统。系统安装在光伏电站当地，与现场升压站监控系统、光伏发电监控系统、无功补偿装置等设备通信读取实时运行信息，同时从调度中心主站系统接收有功/无功的调节控制指令，并由有功功率控制/无功电压控制模块分析计算后发给光伏发电监控系统、无功补偿装置、升压站监控系统等进行远方调节和控制。

2新能源AGC/AVC控制系统测试原理

新能源AGC/AVC控制系统自动测试平台由依次相连的自动测试端、新能源电站仿真模拟端以及新能源AGC/AVC控制系统（以下简称被测系统）三个部分组成。

自动测试端由自动测试系统和调度模拟系统组成，运行在一台PC机上，新能源电站仿真模拟端运行在一台PC机上，被测系统运行在服务器上。

硬件整体框架如下图1所示。

图1硬件整体框架

主站模拟系统是一个基于IEC-104的TCP客户端，用于给被测系统下发有功和无功的目标值遥调指令。

新能源电站仿真模拟端是一个基于IEC-104的TCP服务端，用于接收被测系统下发的遥控、遥调指令，并模拟新能源电站中的各类设备按照约定的规约给出相应的响应和反馈自动测试端用于与主站模拟端和新能源电站仿真模拟端通讯，通过COM口实现数据的传输，数据的传输包括将测试用例中提前设置的初始状态数据传输给新能源电站仿真模拟端，同时接收新能源电站仿真模拟端反馈的实时状态数据；也包括将主站模拟端下发的有功和无功目标值与最终采集值进行比对，从而达到闭环测试的效果。

自动测试端还可以自动加载测试用例和测试报告模板，将新能源电站仿真模拟端反馈的实时状态数据与测试用例中提前设定好的目标值做处理比对，将误差和对比结果填入测试报告中。

系统整体框架如下图2所示。

图2系统整体框架

电站仿真端建立的仿真模型包含控制参数模型和一次设备模型。用户可直接修改控制参数模型中的数据，系统将根据该模型中的参数进行指定运行。一次设备模型中包含高压设备、逆变器/风机监控系统、SVG设备模型。

被测系统分别与新能源电站仿真模拟端和调度模拟系统采用IEC104规约进行数据双向通信。

3测试系统建模

3.1电站仿真端搭建

3.1.1规约模板搭建

本文选择IEC104规约作为通信规约进行数据和控制命令的交互，将IEC104规约通过编辑程序进行制作，主要包括对规约中发送报文的制造、接收报文的解析、规约运行过程、发送端和接收端通讯地址的定义，最终形成一个特定格式的xml模型文件。

3.1.2一次设备模型

一次设备模型包含高压设备模型、逆变器/风机监控系统、SVG设备模型。其中高压设备主要设置变压器各侧电压等级、各侧断路器位置、变压器档位等；逆变器/风机监控系统主要设置有功、无功容量，开关位置、运行状态等；SVG主要设置无功容量，开关位置、运行状态、闭锁信号、运行模式、电压控制上下限等。

3.1.3控制系统模型

控制系统模型是对模拟的新能源电站一次设备进行控制，包括对高压设备、逆变器/风机监控系统、SVG模拟设备的信号接收和控制逻辑，可手动进行设值也可接收待测AGC/AVC控制系统的指令进行控制调节。

控制系统模型包含基准电压、系统阻抗、暂态电压上下限、调速等条件配置，和变压器分接头档位调节控制等功能开关的配置。并网点有功功率、并网点无功功率、并网点电压、主变档位及各断路器状态的计算由相应的控制逻辑实现。

3.1.4运行系统模型

一次设备模型、规约模板通过规约引擎加载后，通过用户输入的数据或指令进行控制，使其进入指定的运行状态。通过一次设备模型展示新能源电站的运行状态，运行状态包括并网点有功功率、并网点无功功率、并网点电压、主变档位及各侧断路器状态。

3.2测试系统搭建流程

1）新建规约模板文件并保存。

（1）制作主站模拟端规约模板。

（2）制作新能源电站仿真模拟端规约模板。

2）制作主站模拟端的测试用例。

3）制作新能源电站仿真模拟端的测试用例。

（1）设置新能源电站中高压设备、逆变器/风机监控系统、SVG等设备的参数初始状态值，

（2）设置目标参数填写目标值；

4）完成一次设备模型搭建。

5）完成控制系统模型搭建。

6）搭建测试环境，进行系统调试。

3.3自动测试过程

1）自动测试端加载测试用例，启动测试；

2）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和无功的目标值；

3）被测系统收到指令经过计算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；

4）新能源电站仿真模拟端会根据收到的遥控、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对应参数的值，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；

5）自动测试端收集到新能源电站仿真模拟端反馈的所有电站内设备调节后的状态数据与测试用例中设定的目标值进行比对，如果与目标值相差不超出限定的误差范围，则认为被测系统调节合格，否则不合格，并将结果自动填入测试报告中；

自动测试端结构图如下：

图3自动测试端结构图

4案例实现

1）搭建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；

2）在自动测试端制作测试用例，为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均设为0，SVG的电压和无功初始值也设为0，同时设置测试项的目标值，如总有功目标值设为5MW；

3）制作测试报告，设置实际值、目标值、误差限、测试结果；

4）启动测试，自动测试端自动加载测试用例和测试报告模板、自动测试端将测试用例中的初始状态数据和有功目标值分别告知主站模拟端和新能源电站仿真模拟端，主站模拟端根据总有功目标值5MW，给被测系统下发指令，被测系统收到指令给新能源电站仿真模拟端下发遥调命令，根据等裕度分配的策略，每台逆变器的有功目标值应该是0.05MW，这样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点表中的有功值，并将有功值告知自动测试端，自动测试端收到结果数据，写进测试报告的实际值项，并与目标值做误差运算，在误差范围内的属于调节合格，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。

5结束语

新能源AGC/AVC控制系统是实现电网无功电能电压优化控制的重要方法，是保证系统稳定运行的必要条件。本文针对搭建新能源AGC/AVC控制系统测试环境成本高、周期长且模拟装置数量少的问题提出了一种新能源电站AGC/AVC控制系统的自动测试方法，所得研究结果可以实现对不同规模新能源电站实际场景的正反向模拟，对及时发现AGC/AVC控制系统的缺陷，提高产品质量有重要的指导作用。

参考文献：

[1]郭庆来，孙宏斌，张伯明，等．自动电压控制系统的公共信息模型扩展[J]．电网技术，2006，30（S2）：66-70．

[2]王成福；李锐；刘辉荣；王超；段录平；光伏发电监控系统的设计与实现[J]；电力系统通信；2011年06期