光功率控制

AGC、AVC功率自动控制系统技术方案国电南瑞科技股份有限公司国电南瑞科技股份有限公司 目录目 录一、国电南瑞概况及优势- 1 -二、光伏发电站功率自动控制系统设计- 1 -1.设计原则- 1 -2.系统结构- 2 -2.1厂站控制层- 3 -2.2远端监控层- 4 -3.通讯接口- 4 -4.设备供货范围- 5 -5.功率自动控制系统功能- 5 -5.1数据采集和处理- 5 -5.2安全运行监视- 6 -5.3事故和报警- 6 -5.4控制调节- 7 -5.5有功自动控制（AGC）- 8 -5.6无功自动控制（AVC）- 8 -5.7运行管理指导- 10 -5.8通信功能- 10 -5.9对时功能- 10 -5.10自诊断功能- 10 -5.11操作员站人机界面- 11 -三、设备配置清单- 12 -I国电南瑞科技股份有限公司 光伏发电站功率自动控制系统技术方案 甘肃国电龙源南滩光伏电站AGC、AVC功率自动控制系统技术方案一、国电南瑞概况和优势：国电南瑞科技股份公司本着科技创新的理念、为国内很多省份提供了电网调度自动化集成系统，领先的技术水平、客户为本的服务获得良好的口碑和信誉，为新能源（风电场、光伏）提供优良的上至电网下至发电企业的高可靠性、兼容性产品，是国网电科院直属上市企业多年来并为新能源企业提供入网必备多项数值检测，如逆变器、低电压穿越、风功率预测、光功率预测等等。 二、光伏发电站功率自动控制系统设计1.设计原则（1） 实现功率自动控制系统按上级调度机构的AGC、AVC命令或预定的负荷曲线，计算各光伏逆变器负荷分配结果及自动开停机计划，下达给光伏逆变器，各逆变器将执行结果实时上送。（2） 实现功率自动控制系统经光伏发电站监控系统与省中调电力数据网之间的数据传输和监控信息的通信。（3） 实现功率自动控制系统经光伏监控系统与各光伏逆变器之间进行数据传输和监控信息的通信。（4） 系统高度可靠、冗余，其本身的局部故障不影响各逆变器的正常运行，系统的MTBF、MTTR及各项可用性指标均达到相关规定要求。（5） 系统配置和设备选型在保证整个系统可靠性、设备运行的安全稳定性、实时性和实用性的前提下，在系统硬件及软件上充分考虑系统的开放性。系统配置和设备选型符合计算机、网络技术发展迅速的特点，充分利用计算机领域的先进技术，采用向上兼容的计算机体系结构，使系统达到当前的国内领先水平。（6） 为了满足系统实时性要求和保证系统具有良好的开放性，系统硬件与软件平台采用现在具有成熟运行经验且严格遵守当今工业标准的具有较好资历的厂商的产品。（7） 系统为全分布、全开放系统，既便于功能和硬件的扩充，又能充分保护应用资源和投资，分布式数据库及软件模块化、结构化设计，使系统能适应功能的增加和规模的扩充，并能自诊断。（8） 实时性好、抗干扰能力强。（9） 人机接口界面友好，操作方便。2.系统结构图1光伏发电站功率自动控制系统结构图 光伏发电站功率自动控制系统是整个光伏发电站功率预测、监视、控制系统的一部分。功率自动控制系统位于光伏发电站自动化系统的安全I区，经监控系统远动通讯机与主站监测、控制系统交互数据。功率自动控制系统向调度主站上送光伏发电站AGC/AVC状态（功能投入、运行状态、超出调节能力）等信息；同时接收调度主站的有功、无功控制和调节指令，按照预定的规则和策略进行负荷分配，最终实现有功、无功功率的可监测、可控制，达到电力系统并网技术要求。 功率自动控制系统与光伏发电站自动化系统安全I区的监控系统实现数据交互，实现光伏逆变器的运行信息及控制命令的数据交互。功率自动控制系统结构图如图1所示。2.1厂站控制层厂站控制层设备：应用程序服务器、操作员工作站及历史数据服务器。（1) 应用程序服务器、操作员工作站及历史数据服务器应用程序服务器、操作员工作站及历史数据服务器是功率自动控制系统的核心服务器，既负责与监控系统的数据交互和通信、AGC/AVC高级应用功能等，又兼操作员工作站和历史数据服务器的功能。l 监控系统实时数据的数据采集与管理。开关量报警处理、模拟量越限检查、数据库数据的指定计算、实时数据传播到其他服务器和工作站等任务。l 实现逆变器启机、停机、有载调压变压器分接头切换和有、无功功率调节命令下发。l 实现光伏发电站AGC、AVC运行。l 实现系统对时功能。作为操作员工作站，功能包括图形显示、定值设定及变更工作方式等。运行值班人员通过彩色液晶显示器可以对发电站的生产、设备运行做实时监视，取得所需的各种信息。发电站所有的操作控制都可以通过鼠标器及键盘实现。操作员工作站配置声卡和语音软件，用于当被监控对象发生事故或故障时，发出语音报警提醒运行人员。作为历史数据服务器，主要完成处理、归档，数据库管理，历史数据库的生成、转储，参数越复限记录，测点定义及限值存储，各类运行报表生成和储存等数据处理和管理。系统按指定的周期和存储实时数据库缓冲区中的数据转储到该系统，实现历史数据的长期存档。根据应用程序服务器、操作员工作站及历史数据服务器的功能设计，建议配置如下：应用程序服务器、操作员工作站及历史数据服务器 1套机型： HP DL380 G7服务器基本配置： CPU处理器 英特尔 至强 四核处理器 E5640*2 2.66GHz 内存 16G 硬盘 300G*2 光盘驱动器 10倍速DVD-ROM 网络接口 100/1000MB以太网接口2块 鼠标、键盘 标配1套 显示器 22英寸液晶显示器1台 音响 1套2.2远端监控层系统的通道部分涉及到的设备由监控系统提供和实现。3.通讯接口功率自动控制系统的通讯对象主要有：上级调度主站系统和光伏发电站监控系统。要求如下：（1) 上级调度主站系统光伏发电站各种实时数据通过监控系统远动通讯机与调度进行通信，涉及AGC/AVC的实时信息，由监控系统远动通讯机增加相应点表，上传至电网；调度下发的AGC/AVC指令，由监控系统远动通讯机转发至功率自动控制系统；功率自动控制系统与监控系统远动通讯机之间采用IEC-104或Modbus-TCP规约进行通信。（2) 光伏发电站监控系统通过监控系统采集逆变器运行数据，同时转发控制令到逆变器。功率自动控制系统与监控系统之间采用IEC-104或Modbus-TCP规约进行通信。4.设备供货范围光伏发电站功率自动控制系统网络结构和系统配置见图1“光伏发电站功率自动控制系统结构图”，系统主要设备包括：(1) 应用程序服务器、操作员工作站及历史数据服务器1套(2) 软件包括:a. 系统软件；b. 支持软件；c. 监控软件d. AGC有功控制软件；e. AVC无功控制软件f. 与调度远动通讯g. 与光伏监控系统通讯软件。5.功率自动控制系统功能5.1数据采集和处理(1) 数据采集 采用Modbus TCP/IP或IEC870-5-104规约与光伏发电站监控系统通信，自动采集对光伏发电站进行功率自动控制所需的信息。数据采集进行有效性和正确性检查，对不可用的数据给出不可用信息，并禁止系统使用。 自动接收电网调度下达的光伏发电站发电计划及各种命令信息。 接收操作员手动输入的数据信息。(2) 数据处理 对采集的数据进行有效性和正确性检查，更新实时数据库。对于光伏发电站现场设备的不同状况，对采集的数据进行相应的处理，使处理的数据反映真实的现场设备状况。 运行数据存盘，历史数据保存，形成各类历史数据，保证数据的连续。考虑备份策略,利用存储载体进行数据备份。 生成各类事故报警记录，发出事故报警音响，语音报警等。 事件顺序记录及处理。 有关数据的计算。 辅助服务功能， 自动统计并记录各光伏逆变器工况转换次数及运行、停机、备用、检修时间累计，生成相应的报表。5.2安全运行监视操作员能够通过功率自动控制系统人机接口设备对各光伏逆变器进行监视。监视的量包括： 光伏发电站主要设备、开关站设备的运行状态和参数、运行操作的实时监视。如：母线电压、频率、有功功率、无功功率、输电线路潮流、有过负荷可能的线路电流、越限报警、状变等。状态变化分为两类，一类为自动状态变化，由自动控制或保护装置动作而导致的状态变化；另一类为受控状态变化，由功率自动控制系统的命令所引起的状态变化。发生此两种状态改变都能记录、显示，并能进行区分。 功率自动控制系统运行状态、运行方式及系统状况监视。 通信通道监视，功率自动控制系统能监视通信通道，对冗余通道能自动或手动切换。 操作员监视的手段多样化，如：屏幕显示数据、文字、图形、曲线和表格等；事故或故障的音响、语音报警等。5.3事故和报警事件顺序记录：反映系统或设备状态的离散变化顺序记录。 发生事故时，自动推出相应事故画面，画面闪光和变色，显示屏上发出不对位信号。 在每个操作员工作站上的音响报警向操作员发出事故或故障警报。当发生故障或事故时，立即发出中文语音报警和显示信息，报警内容可由用户定义。语音报警将故障和事故区别开来，可手动或自动解除。语音报警可通过人机接口全部禁止，也可在线或离线编辑禁止或允许单个中文语音报警。 事件和报警按时间顺序列表的形式出现。记录各个重要事件的动作顺序、事件发生时间（年、月、日、时、分、秒、毫秒）、事件名称、事件性质，并根据规定产生报警和报告。事件和报警储存在操作员工作站的数据库内，分为事故一览表、故障一览表、状变一览表、越复限一览表、操作一览表、自诊断一览表等。5.4控制调节光伏发电站基本监控方式有：由上级调度中心直接控制运行和由光伏发电站自主运行。要求： 采用日负荷曲线的方式下达计划负荷指令。根据调度提前下达的第二天日负荷曲线,功率自动控制系统于次日零时自动转换成实际控制曲线,并依此进行控制。 根据有功自动控制(AGC)/ 无功自动控制(AVC)的实时计算结果,由功率自动控制系统向各逆变器下达控制调节指令。 操作控制指令直接对逆变器进行一对一控制。(1) 电站负荷给定方式a. 有功功率给定总有功功率设定值，总有功功率设定值可以有以下来源：由电网调度AGC命令给定由电网调度负荷曲线给定由功率自动控制系统根据AGC算法给定由运行人员在控制室给定自动制定开、停机计划和逆变器负荷分配。b. 无功功率给定总无功功率设定值，总无功功率设定值可以有以下来源：由电网调度AVC命令给定由电网调度电压曲线给定由功率自动控制系统根据AVC算法给定由运行人员在控制室给定自动制定逆变器负荷分配。(2) 逆变器负荷分配方式a. 由功率自动控制系统AGC自动给定逆变器负荷。b. 由运行人员在控制室设定逆变器负荷。(3) 操作员工作站上实时控制调节a. 按电网调度指令开、停机。b. 接受电网调度的有功/无功的联合调节命令。c. 自动开/停机、紧急停机，同期并网以及运行工况的转换。自动开/停机顺序流程控制，监视开、停机过程，在操作员站上显示过程的主要操作步骤，当发生过程阻滞或出现异常情况时，程序中止执行，在操作员站上显示阻滞原因、提示故障部位和操作指导，操作员可以进行人工干预，并由下位机将逆变器自动转换到安全状态或停机。d. 设点控制：逆变器有功功率及频率、无功功率及电压、有载调压变压器分接头等按设定值进行闭环调节。e. 其它相关控制及操作。5.5有功自动控制（AGC） 有功自动控制的任务是在满足各项限制条件的前提下，以迅速、经济的方式控制光伏发电站的总有功功率，使其满足电力系统需要。实现的功能包括但不限于以下项：a. 使光伏发电站的系统频率保持或接近额定值，其允许偏差不超过0.1Hz。有关调频速度应满足省电力系统要求。b. 维持电站联络线的输送功率及交换电能量保持或接近规定值。c. 根据上级调度自动化系统要求的发电功率或下达的负荷曲线，按安全、可靠、经济的原则确定最佳运行的逆变器台数、逆变器的组合方式和逆变器间最佳有功功率分配，进行各电站逆变器出力的闭环调节。5.6无功自动控制（AVC） 无功自动控制的任务是在满足各项限制条件的前提下，以迅速、经济的方式控制光伏发电站的总无功功率，使其满足电力系统需要。实现的功能包括但不限于以下项：a. 根据设定的母线电压值或由省中调给定的各站无功功率或电压曲线及安全运行约束条件，并考虑逆变器的限制，合理分配逆变器间的无功功率，维持母线电压在给定的变化范围。b. 母线电压给定值与电压测量值进行比较，根据该偏差，通过PI调节计算得出电站无功功率目标值。无功功率目标值及PI调节计算中的积分项均受到并网逆变器的无功负荷能力的限制。该无功功率目标值将在参加联合调节的逆变器间分配，经过分配后得出电站每台逆变器的无功功率目标值，送给监控系统下位机执行。接受主站总负荷控制信号厂站设定总负荷确定总负荷来源调节速率限制模块最高、最低限值检查模块 根据目标功率与实际功率偏差，计算并分配逆变器负荷 根据逆变器信息、确定逆变器启停次序发送指令给各台逆变器 逆变器控制系统 逆变器实际功率图2 功率自动控制系统结构框图5.7运行管理指导功率自动控制系统应对各光伏逆变器的运行参数等进行累计和计算，积累各光伏逆变器运行数据，为值班人员提供运行管理指导，并为安全分析提供依据。其内容应包括：(1) 自动统计并记录各光伏逆变器的运行小时数、动作次数、正常停运时间、检修次数及时间、事故和故障次数等数据，建立设备运行档案。(2) 自动统计并记录各光伏逆变器工况转换次数及运行、停机、备用、检修时间累计；正确对各逆变器不同工况的有功功率、无功功率总加记录，生成相应的报表。(3) 定时计算调频投运时间、调频动作时间、正确动作率、贡献电量和投运率。(4) 建立历史数据库，存档备案。5.8通信功能 通过局域网实现功率自动控制系统各节点间通信。 通过监控系统与逆变器实现数据交换。 功率自动控制系统能监视通信通道，对冗余通信通道能自动或手动切换。5.9对时功能利用对时软件，实现接收时钟同步系统信号源的时钟信号，或获取授时中心的时间服务（支持NTP网络对时方式），实现功率自动控制系统的统一对时。5.10自诊断功能系统具备完整的硬件和软件自诊断能力，包括在线诊断、离线诊断和请求诊断。在线运行时应对系统内的硬件及软件进行自诊断，并指出故障部位的模件。自诊断内容包括以下几类（1） 计算机内存自检。（2） 硬件及其接口自检，包括外围设备、通信接口、各种功能模件等。当诊断出故障时，应自动发出信号；对于冗余设备，应能自动切换到备用设备。（3） 自恢复功能(包括软件及硬件的WATCH-DOG功能)。（4） 掉电保护。（5） 双机系统故障检测及自动切换。当以主/热备用方式运行的双机中，主用机故障退出运行时，备用机应不中断任务且无扰动地切换为主用机运行。5.11操作员站人机界面给不同职责的操作员提供多组不同安全等级的操作权限，各级别操作权限下能识别若干个具有各自口令的用户。进入前，授权运行人员必须登记“用户名”、“口令”，通过口令操作使得每个用户可以进行独立的进入和退出。根据登录的用户组别显示不同的人机界面。操作员站的监控对象为光伏逆变器，作为操作人员与计算机系统的人机接口，完成实时的监视、控制调节和参数设置等操作，但不允许修改或测试各种应用软件。操作员工作站的人机界面满足以下：a. 借助于键盘/鼠标，可在操作员工作站上查询光伏发电站的实时生产过程的状况或征询操作指导意见，将有关参数、条文用画面显示出来，通过画面显示的图形、数据的实时变化监视光伏发电站的实时运行状况，并可通过图形上的软功能键对光伏发电站的运行过程发出控制命令。由操作员工作站可发出如：逆变器开/停、有功功率增/减、无功功率增/减、有载调压变压器分接头切换等命令，并可设置和修改各项给定值和限值。交互产生或修改用于实时显示的图形文件及相应图形库、符号库和汉字