光伏电站有功功率、无功功率自动控制系统

Photovoltaic power plants active power、reactive power automatic control system

一、系统概述
 

国能日新光伏电站有功功率、无功功率自动控制系统（简称光伏AGC&AVC），按照调度主站定期下发的调节目标或当地预定的调节目标计算光伏电站功率需求、选择控制设备并进行功率分配，并将最终控制指令自动下达给被控制设备，最终实现光伏电站有功功率、无功功率、并网点电压的监测和控制，达到光伏电站并网技术要求。

二、光伏AGC&AVC系统结构
 

                            光伏AGC&AVC系统拓扑结构图

光伏AGC&AVC系统硬件部署在电场安全1区，采用双机热备设计，系统硬件主要由智能控制终端、AGC&AVC数据服务器、操作员工作站、交换机组成。智能控制终端双机冗余设计，主要负责数据通信，完成生产数据采集、调度指令接收、控制指令下发、AGC、AVC控制计算等功能。 AGC&AVC数据服务器负责历史数据存储、数据报表服务等功能。维护工作站，提供用户操作界面，支持系统的日常监控、管理。

光伏AGC&AVC系统与电站监控系统、无功补偿装置等设备通信，获取逆变器、无功补偿装置、升压站并网点、主变分接头、开关、刀闸等运行信息；与光功率预测系统通信获取超短期预测的有功功率、可调容量、预测辐照度等信息；与调度主站通信，接收调度下发的有功、无功调控指令，根据采集的现场信息通过控制策略处理计算后，下发各调控项的控制命令，对逆变器的有功功率、无功功率、主变分接头档位、无功补偿装置的无功功率等项进行远方调节和控制。智能控制终端同时会向调度主站系统传送电场运行信息、AGC、AVC相关闭锁信号等信息。

三、自动发电控制子系统（AGC）功能
 

光伏AGC系统是我公司独立开发的具有空气动力模式分析单台逆变器光能裕度功能的智能自动控制系统。系统接收光功率预测系统的超短期预测的功率、气象等信息，结合空气动力模式分析，对光伏电站每一台逆变器建立微观动力气象模式，可准确得到太阳能阵列的超短期光能裕度，在准确计算的超短期光能裕度和当前逆变器状态下，科学的给出该逆变器的AGC有功调节能力。该系统具有如下功能:

l  能够自动接收调度主站系统下发的有功控制指令或调度计划曲线，根据计算的可调裕度，优化分配调节逆变器单元的有功功率，使整个光伏电场的有功出力，不超过调度指令值；

l  具备人工设定、调度控制、预定曲线等不同的运行模式、具备切换功能。正常情况下采用调度控制模式，异常时可按照预先形成的预定曲线进行控制；

l  向调度实时上传当前AGC系统投入状态、增力闭锁、减力闭锁状态、运行模式、电场生产数据等信息；

l  能够对电场出力变化率进行限制，具备1分钟、10分钟调节速率设定能力，具备逆变器调节上限、调节下限、调节速率、调节时间间隔等约束条件限制，以防止功率变化波动较大时对逆变器和电网的影响；

l  精确获取调节裕度、控制策略算法合理、保障逆变器少调、微调；

四、自动电压控制子系统（AVC）功能
 

光伏AVC系统与无功补偿装置（SVC/SVG）、升压站综自系统通信，将采集的实时运行数据上传调度主站，同时接收调度中心主站下发的AVC电压控制指令，通过对逆变器单元、无功补偿装置（SVC/SVG）、有载调压变压器分接头等调节项的统一协调控制，实现光伏电站并网点电压的闭环控制和电站的优化运行。其有如下功能：

l  能够自动接收调度主站系统下发的电压控制指令，控制电场电压在调度要求的指标范围内，满足控制及考核指标要求；

l  具备人工设定、调度控制、预定曲线等不同的运行模式、具备切换功能。正常情况下采用调度控制模式，异常时可按照预先形成的预定曲线进行控制；

l  向调度实时上传当前AVC系统投入状态、增闭锁、减闭锁状态、运行模式、电场生产数据等信息；

l  为了保证在事故情况下电场具备快速调节能力，对电场动态无功补偿装置预留一定的调节容量，即电场额定运行时功率因数0.97（超前）～0.97（滞后）所确定的无功功率容量范围。电场的无功电压控制考虑了电场动态无功补偿装置与其他无功源的协调置换；

l  能够对电场无功调节变化率进行限制，具备逆变器、无功补偿装置调节上限、调节下限、调节速率、调节时间间隔等约束条件限制、具备主变压器分接头单次调节档位数、调节范围及调节时间间隔约束限制。

五、接口及通信
 

l  光伏AGC&AVC系统支持DL/T 634.5101-2002、DL/T 634.5104-2009、DL/T 719-2000、CDT451-91、MODBUS、MODBUS_TCP、IEC61850等通信规约和协议；

l  系统具有与升压站监控系统、SVC/SVG系统、功率预测系统、调度主站通信功能；具有采集及转发有功、无功、电压、电流、超短期预测预测功率等生产数据以及系统投入退出状态、闭锁信号等信息功能；

l  具有数据处理功能，可以对量测值进行有效性检查，具有数据过滤、零漂处理、限值检查、死区设定、多源数据处理、相关性检验、均值及标准差检验等功能；

l  系统具有6个10M/100M自适应网口，可扩充； 10个RS232/422/485串口，可扩充。

六、设备技术条件
 

1、一般工况（现场环境）

1）工作环境

正常工作温度：-25℃～+60℃；

极限工作温度：-30℃～+65℃；

相对湿度：48%；

2）存储环境

    存储温度：-35℃~+70℃；

    相对湿度：≤50%；

3）其他

       地震烈度：Ⅷ度；

       污秽等级：Ⅲ级。

2、工作电源

1）交流电源：AC 220 ± 20% 频率为50Hz，频率误差为±5%。

2）直流电源：DC 220 ± 20% 或 110 ± 20%，直流电源电压纹波不大于5%。

3）电源影响：设备支持交、直流供电，具备双电源互备，实现可靠地自动切换。交、直流电源应具有输入过压、过流保护，直流反极性输入保护等措施。

3、整机功耗

正常工作时，AGC/AVC控制管理终端整机功耗≤35W（最大配置）。

4、抗干扰

1）在雷击过电压、一次回路操作、开关场故障、二次回路操作及其它强干扰作用下，装置不应发生误动作。

2）装置快速瞬变干扰试验、高频干扰试验、辐射电磁场干扰试验、冲击电压试验和绝缘试验应至少符合IEC标准。

5、可靠性

1) MTBF  ＞ 45000小时；

2) 使用寿命 ＞ 15年。

6、绝缘性能

1) 绝缘电阻：通讯端口对地绝缘电阻≥ 5MΩ；电源端口对地绝缘电阻≥ 5MΩ。

2) 绝缘强度：通讯端口对地绝缘强度：加500V无击穿与闪络；电源端口对地绝缘强度：加2000V无击穿与闪络。

6、电磁兼容

1) 静电放电抗扰度符合GB/T 15153.1-1998中试验级别4级的要求；

2) 电快速瞬变脉冲群抗扰度符合GB/T 17626.4-1998中试验级别4级的要求；

3) 工频磁场抗扰度符合GB/T 15153.1-1998中试验级别4级和GB/T 17626.8-2006中试验级别5级的要求；

4) 浪涌抗扰度符合GB/T 15153.1-1998中试验级别4级的要求。

7、可维修性要求

1) 机柜中的插件应有良好的互换性，以便检修时能迅速更换。

2) 机柜上提供标准的试验端子，以便需方对设备进行精度校核等试验。

8、其他

1）通信模块采用模块化结构。

2）断电后AGC&AVC控制管理终端中保存的历史数据、配置参数不能丢失。

3）具备与主站和当地时间同步系统对时及时钟设置功能。

4）平均无故障时间（MTBF）≥4.5×104小时。

5）设备具备防雷性能要求。

七、系统性能
 

l  遥测量刷新时间：从量测变化到AGC&AVC控制系统上传≤3s；

l  遥信变位刷新时间：从遥信变位到AGC&AVC控制系统上传≤2s；

l  遥控命令执行时间：从接收命令到控制端开始执行≤3s；

l  遥调命令执行时间：从接收命令到控制端开始执行≤3s；

l  母线电压调节精度：电压控制偏差<1KV；

l  母线电压调节速率：调节母线电压变化1KV时间<300s；

l  系统容量：

八、系统特点
 

九、界面展示