CN102707697B - 光伏电站的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏电站的超大容量极速智能控制方法，包括以下步骤：1)建立光伏电站操作模型，定义数据集，包括厂站、设备组、设备和控制点；2)光伏电站信息预配置；3)读取信息预配置文件；4)对象选择与配置；5)控制指令的智能下发；6)操作统计、分析、保存与显示；7)控制权限释放。本发明提供了光伏电站的超大容量极速智能控制方法，利用控制点建模—控制点选择—控制点智能控制的操作模型，可以将光伏电站中大量的控制点信息存储至控制平台，操作员只需简单的选择与配置即可快速的执行控制操作，减轻了光伏电站运行维护人员的工作量，提高了工作效率，同时也减少了误操作的发生率，保证了光伏电站的正常运行。

Description

光伏电站的控制方法

技术领域

本发明涉及绿色能源发电技术领域，具体涉及一种光伏电站的控制方法。

背景技术

随着能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一，光伏发电作为一种新兴绿色能源产业，逐步得到国家的重视与扶持，但是由于目前光伏电站中的发电组件同其他发电方式相比，电能转换效率低、发电量受天气因素影响大等的缺点，现有技术中为了实现达到一定发电量目标的要求，采用在光伏电站中大范围的铺建太阳能板及逆变器等发电设备，来弥补光伏电站的上述缺陷，一般在发电量为40MW的光伏电站，大范围的铺建太阳能板及逆变器等发电设备，通常会存在上千个甚至上万个控制点（包括遥控和遥调），由于光伏电站中的设备种类与数量多、设备的控制点多、控制操作类型多，目前，还没有针对光伏电站配套的配置灵活、运行高效、功能强大的控制方法来辅助电站运行维护人员完成日常的运行操作、设备检修等工作，电站运行维护人员执行各类操作，工作量大、工作效率低、误操作的发生率较高，影响光伏电站的正常工作。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于针对光伏电站在拥有大量设备以及控制点（包括遥控和遥调）的情况下，提供的光伏电站的控制方法，只需电站运行维护人员通过简单的配置，即可快速的完成控制操作，减少了电站运行维护人员的工作量，提高工作效率，并减少误操作率，保证了光伏电站的正常工作。

为了达到上述目的，本发明采取以下的技术方案来实现：

一种光伏电站的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

1）建立光伏电站操作模型，定义数据集

将光伏电站中厂站、设备组、设备、控制点，定义为数据集；

2) 光伏电站信息预配置

将步骤1）中定义数据集中各控制点的操作名称、类别、属性及所属设备处理能力信息登记至控制平台，待登记完成后，输出信息预配置文件，并网络保存至站控层内其他的各控制平台；

3) 读取信息预配置文件

开启控制平台时读取步骤2）所述的预配置文件，从光伏电站数据库中读取、过滤并提取预配置文件中涉及的所有控制点控制参数信息，将处理后的控制点控制参数信息暂存至控制平台的系统内存中；

4)对象选择与配置

操作员根据光伏电站实际运行需求对各控制点进行选择，并设置各控制点的参数，得到向下一级处理单元或设备下发的控制指令；

5) 控制指令的下发

将控制指令按照光伏电站实际运行状况，下发给下一级处理单元或设备，下一级处理单元或设备收到指令后执行操作；

6) 操作统计、分析、保存与显示

待下一级处理单元或设备的控制点接收的任务操作执行结束后，操作执行结果将被记录于后台监控系统；待批量控制点接收的任务操作执行结束后，控制平台将对操作执行结果进行统计、分析、保存并显示输出。

前述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤1）的厂站为整个光伏电站；设备组为厂站的子集，即光伏电站中间隔的设备总称；设备为设备组子集,即设备组中的各设备；控制点为各设备的遥控操作或者遥调操作。

前述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤6）后，还包括以下步骤，

7）控制权限释放

待各控制点操作执行结束后，操作员允许重复操作步骤4），待所有操作完成后，关闭步骤3）所述控制平台，即对操作控制权限进行释放，若操作控制权限释放，则允许具有操作权限的操作员在本平台或站控层内的其他的各控制平台进行步骤3）操作。

前述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤2）与步骤3)之间还设有以下步骤：

判断步骤3）所述控制平台的权限是否被限制

判断此控制平台的控制权限是否被限制，若未被限制，则执行步骤3)，且限制站控层内其他各控制平台的控制权限不能执行步骤3)；若被限制，则该控制平台将处于等待状态，等待站控层中其他已具有控制权限的控制平台释放控制权限，若具有控制权限的控制平台释放控制权限后，控制权限将按请求顺序移交给等待队列中控制平台；若等待超时，该控制平台将自动退出。

前述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤3）与步骤4)之间还设有以下步骤：

验证操作员操作权限

操作员向步骤3）所述控制平台输入用户名及密码验证，若输入不正确，操作员无操作权限，则不允许该操作员执行步骤4）；若输入正确，操作员具有操作权限， 则允许操作员执行步骤4）。

前述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤5）将控制指令下发给下一级处理单元或设备进行操作，具体包括以下步骤，

a）对局域网内控制平台所登记的所有控制点进行报文分析，监视各控制点的通讯状态情况，控制平台将各控制点的通讯状态情况按“通畅”、“干扰”和“中断”进行分类，将通讯状态作为各控制点的属性参数存入系统内存中，且控制平台将对各控制点的通讯状态进行实时监控，及时刷新各控制点的通讯状态属性；

b）判断向下一级处理单元或设备下发的控制指令是操作下一级处理单元或设备中存在的单个控制点，若是操作单个控制点，则执行步骤c）；若不是操作单个控制点，则执行步骤d）；

c）下一级处理单元或设备根据接收的单个控制点的控制指令，直接执行控制指令的操作；

d）若不是操作单个控制点，判断下一级处理单元或设备处理能力能否满足多个控制点的同时下发处理，若下一级处理单元或设备处理能力满足多个控制点的同时下发处理，则同时接收多个控制点的控制指令，直接执行控制指令的操作；若下一级处理单元或设备处理能力不满足多个控制点的同时下发处理，则根据步骤a)中所得各控制点的通讯状态的分类，选用设备内依次确认返回执行操作的方法或者设备内依次定时执行操作的方法执行控制指令的操作。

前述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤d）的设备内依次确认返回执行操作的方法适用于通讯链路响应快的系统接入，实现为下一级处理单元或设备的多个控制点会按照顺序依次执行，首先执行第一控制点的操作，且只有在收到前一控制点控制返回信息后才会执行当前控制点的操作，多设备之间并行执行各自的多个控制点的控制操作，实际总操作时间为设备最长操作时间。

前述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤d）的设备内依次定时执行操作的方法适用于通讯链路响应慢的系统接入，下一级处理单元或设备的多个控制点会按照顺序定时依次执行，且多设备之间并行执行各自的多个控制点的控制操作，实际总操作时间为设备最长操作时间。 

前述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述控制平台支持符合IEC 61850标准的数字化接口技术，实现与同样支持数字化接口的光伏电站发电设备报文的快速交互。

本发明的有益效果是：本发明针对光伏电站设备种类与数量多、设备的控制点多、控制操作类型多的实际情况，提供了控制方法，利用控制点建模—控制点选择—控制点智能控制的操作模型，可以将光伏电站中大量的控制点信息存储至控制平台，利用该平台操作员经过简单的选择与配置即可快速的执行控制操作，减轻了光伏电站运行维护人员的工作量，大大提高了工作效率，同时也减少了误操作的发生率，保证了光伏电站的正常运行。

附图说明

图1是本发明的光伏电站的控制方法的流程图。

图2是本发明的步骤5)所述控制指令的智能下发的逻辑图。 

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明针对光伏电站设备种类与数量多、设备的控制点多、控制操作类型多的实际情况，提供的控制方法，利用控制点建模—控制点选择—控制点智能控制的操作模型，可以将光伏电站中大量的控制点信息存储至控制平台，利用该平台操作员经过简单的选择与配置即可快速的执行控制操作，减轻了光伏电站运行维护人员的工作量，维护人员能够具有实时操作大量控制点的能力，执行效率高，操作智能灵活，如图1所示，本发明的光伏电站的控制方法，具体包括以下步骤，

1）建立光伏电站操作模型，定义数据集

将光伏电站中厂站、设备组、设备、控制点，定义为数据集；

厂站：整个光伏电站或光伏电站的一片区域，数据分别为F1、F2、…、Fn。

设备组：厂站的子集,一个间隔的设备总称，在光伏电站中可以理解为一个逆变器小室及其附属设备，数据分别为G1、G2、…、Gn。

设备：为设备组子集,代表某一个具体的光伏发电设备，在光伏电站中可以理解为一台逆变器、一个箱式变压器或一台汇流箱等，数据分别为D1、D2、…、Dn。

控制点：光伏电站中设备的一个遥控操作或者一个遥调操作，如逆变器启动、逆变器停止、箱变低压侧开关合有功限功率投入等，数据分别为C1、C2、…、Cn。

2) 光伏电站信息预配置

将步骤1）中定义数据集中各控制点的操作名称、类别、属性及所属设备处理能力等信息登记至控制平台，待登记完成后，输出信息预配置文件，并网络保存至站控层内其他各控制平台；

3) 读取信息预配置文件

开启控制平台时读取步骤2）所述的预配置文件，从光伏电站数据库中读取、过滤并提取预配置文件中涉及的所有控制点控制参数信息，将处理后的控制点控制参数信息暂存至控制平台的系统内存中；

4)对象选择与配置

操作员根据光伏电站实际运行需求对各控制点进行配置，并设置各控制点的参数，得到向下一级处理单元或设备下发的控制指令，配置时，操作员可以选择整个厂站Fn中的所有设备、某个设备组Gn中的所有设备Dn或某个厂站中某个设备组的一个（或几个）设备等。对于遥控操作，每一个设备同一次操作只能选择一个控制点，对于遥调操作，平台可以对一个设备的多个控制点进行同时操作，平台支持对不同设备的不同类型控制点进行同时操作。

5) 控制指令的下发

将控制指令下发给下一级处理单元或设备进行操作，如图2所示，具体包括以下步骤，

a）在局域网内对其所登记的所有控制点进行报文分析，监视各控制点的通讯状态情况，控制平台将各控制点的通讯状态情况按“通畅”、“干扰”和“中断”进行分类，将通讯状态作为各控制点的属性参数存入控制平台的系统内存中，且控制平台将对各控制点的通讯状态进行实时监控，及时刷新各控制点的通讯状态属性。

b）判断向下一级处理单元或设备下发的控制指令是操作下一级处理单元或设备中存在的单个控制点，若是操作单个控制点，则执行步骤c）；若不是操作单个控制点，则执行步骤d）；

c）下一级处理单元或设备根据接收的单个控制点的控制指令，直接执行控制指令的操作；

d）判断下一级处理单元或设备处理能力能否满足多个控制点的同时下发处理，若下一级处理单元或设备处理能力满足多个控制点的同时下发处理，则同时接收多个控制点的控制指令，直接执行控制指令的操作；若下一级处理单元或设备处理能力不满足多个控制点的同时下发处理，则根据步骤a)中所得的各控制点的通讯状态分类结果，选用设备内依次确认返回执行操作的方法或者设备内依次定时执行操作的方法执行控制指令的操作。

其中步骤d)中，设备内依次确认返回执行操作的方法适用于通讯链路响应快（对侧设备响应速度快、通讯线路无干扰或干扰小）的系统接入，实现为下一级处理单元或设备的多个控制点会按照D1—D2—……—Dn的顺序依次执行，首先执行第一控制点的操作，且只有在收到前一控制点控制返回信息后才会执行当前控制点的操作，多设备之间并行执行各自的多个控制点的控制操作，实际总操作时间为设备最长操作时间；

设备内依次定时执行操作的方法适用于通讯链路响应慢（对侧设备响应速度慢、通讯线路干扰严重或部分通讯已完全中断）的系统接入，下一级处理单元或设备的多个控制点会按照D1—D2—……—Dn顺序定时依次执行，且多设备之间并行执行各自的多个控制点的控制操作，实际总操作时间为设备最长操作时间。 

6) 操作统计、分析、保存与显示

待下一级处理单元或设备的控制点接收的任务操作执行结束后，每条操作执行结果将被记录于后台监控系统中；待批量控制点接收的任务操作执行结束后，控制平台将对操作执行结果进行统计、分析、保存并显示输出，对因通讯异常而导致的控制不成功的控制点将特别提示；

7）控制权限释放

待各控制点操作执行结束后，操作员允许重复操作步骤4），待操作完毕后，关闭步骤3）所述控制平台，即对操作控制权限进行释放，若操作控制权限释放，则允许具有操作权限的操作员在本平台或站控层内的其他的各控制平台进行步骤3）操作。

其中在步骤2）与步骤3)之间还设有判断步骤3）所述控制平台的权限未被限制的步骤，判断此控制平台的控制权限是否被限制，若未被限制，则执行步骤3)，且限制站控层内其他各控制平台的控制权限不能执行步骤3)；若被限制，则该控制平台将处于等待状态，等待站控层中其他已具有控制权限的控制平台释放控制权限，若具有控制权限的控制平台释放控制权限后，控制权限将按请求顺序移交给等待队列中控制平台；若等待超时，用户可在控制平台设置项中自定义等待超时时间，该控制平台将自动退出。

开启步骤3）所述的控制平台的未被限制权限，判断当前平台是否在站控层内其他机器中已经使用，若权限未被封锁，则读取本机控制点登记信息，读取数据库，从数据库中获得控制点的ID号，连同控制点属性一起存放至机器内存中，控制点的数量由机器的内存大小决定，目前正常配置的机器足以满足一个超大规模光伏电站的控制量需求，能够有效的保证控制的安全性和防止误操作。

在步骤3）与步骤4)之间还设有以下步骤，验证操作员操作权限：

操作员向步骤3）所述控制平台输入用户名及密码验证，若输入不正确，操作员无操作权限，则不允许该操作员执行步骤4）；若输入正确，操作员具有操作权限， 则允许操作员执行步骤4）。

验证操作员操作权限步骤能够进一步有效的保证控制的安全性和防止误操作，只要操作员有目的操作各控制点，才能顺利执行步骤4），非操作员无法进行操作。

所述控制平台还能够支持符合IEC 61850标准的数字化接口技术，实现与同样支持数字化接口的光伏电站发电设备报文的快速交互，可以与其它的各控制平台组成虚拟局域网，在虚拟局域网内以组播的方式发送GOOSE快速报文，GOOSE机制具有响应速度快、信号保持的特点，可以弥补步骤5）控制指令智能下发的不足之处。即插即用数字化接口技术的使用能够使光伏电站成为真正意义上的数字化光伏电站，可以适用于下一级处理单元（或设备）为数字化接口的系统接入。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.光伏电站的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

1）建立光伏电站操作模型，定义数据集

将光伏电站中厂站、设备组、设备、控制点，定义为数据集；

2) 光伏电站信息预配置

将步骤1）中定义数据集中各控制点的操作名称、类别、属性及所属设备处理能力信息登记至控制平台，待登记完成后，输出信息预配置文件，并网络保存至站控层内其他各控制平台；

3) 读取信息预配置文件

开启控制平台时读取步骤2）所述的预配置文件，从光伏电站数据库中读取、过滤并提取预配置文件中涉及的所有控制点控制参数信息，将处理后的控制点控制参数信息暂存至控制平台的系统内存中；

4)对象选择与配置

操作员根据光伏电站实际运行需求对各控制点进行选择，并设置各控制点的参数，得到向下一级处理单元或设备下发的控制指令；

5) 控制指令的下发

将控制指令按照光伏电站实际运行状况，下发给下一级处理单元或设备，下一级处理单元或设备收到指令后执行操作；

6) 操作统计、分析、保存与显示

待下一级处理单元或设备的控制点接收的任务操作执行结束后，操作执行结果将被记录于后台监控系统；待批量控制点接收的任务操作执行结束后，超大容量极速智能控制平台将对操作执行结果进行统计、分析、保存并显示输出。

2.根据权利要求1所述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤1）的厂站为整个光伏电站；设备组为厂站的子集，即光伏电站中间隔的设备总称；设备为设备组子集,即设备组中的各设备；控制点为各设备的遥控操作或者遥调操作。

3.根据权利要求1所述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤6）后，还包括以下步骤，

7）控制权限释放

待各控制点操作执行结束后，操作员允许重复操作步骤4）,待所有操作完毕后，关闭步骤3）所述控制平台，即将对操作控制权限进行释放，若操作控制权限释放，则允许具有操作权限的操作员在本平台或站控层内的其他各控制平台进行步骤3）操作。

4.根据权利要求1或3所述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤2）与步骤3)之间还设有以下步骤：

判断步骤3）所述控制平台的权限是否被限制

判断此控制平台的控制权限是否被限制，若未被限制，则执行步骤3)，且限制站控层内其他各控制平台的控制权限不能执行步骤3)；若被限制，则该控制平台将处于等待状态，等待站控层中其他已具有控制权限的控制平台释放控制权限，若具有控制权限的控制平台释放控制权限后，控制权限将按请求顺序移交给等待队列中控制平台；若等待超时，该控制平台将自动退出。

5.根据权利要求1或3所述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤3）与步骤4)之间还设有以下步骤：

验证操作员操作权限

操作员向步骤3）所述控制平台输入用户名及密码验证，若输入不正确，操作员无操作权限，则不允许该操作员执行步骤4）；若输入正确，操作员具有操作权限， 则允许操作员执行步骤4）。

6.根据权利要求1或3光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤5）将控制指令下发给下一级处理单元或设备进行操作，具体包括以下步骤，

a）对局域网内控制平台所登记的所有控制点进行报文分析，监视各控制点的通讯状态情况，控制平台将各控制点的通讯状态情况按“通畅”、“干扰”和“中断”进行分类，将通讯状态作为各控制点的属性参数存入系统内存中，且控制平台将对各控制点的通讯状态进行实时监控，及时刷新各控制点的通讯状态属性；

b）判断向下一级处理单元或设备下发的控制指令是操作下一级处理单元或设备中存在的单个控制点，若是操作单个控制点，则执行步骤c）；若不是操作单个控制点，则执行步骤d）；

c）下一级处理单元或设备根据接收的单个控制点的控制指令，直接执行控制指令的操作；

d）判断下一级处理单元或设备处理能力能否满足多个控制点的同时下发处理，若下一级处理单元或设备处理能力满足多个控制点的同时下发处理，则同时接收多个控制点的控制指令，直接执行控制指令的操作；若下一级处理单元或设备处理能力不满足多个控制点的同时下发处理，则根据步骤a)中所得各控制点的通讯状态的分类，选用设备内依次确认返回执行操作的方法或者设备内依次定时执行操作的方法执行控制指令的操作。

7.根据权利要求6所述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤d）的设备内依次确认返回执行操作的方法适用于通讯链路响应快的系统接入，实现为下一级处理单元或设备的多个控制点会按照顺序依次执行，首先执行第一控制点的操作，且只有在收到前一控制点控制返回信息后才会执行当前控制点的操作，多设备之间并行执行各自的多个控制点的控制操作，实际总操作时间为设备最长操作时间。

8.根据权利要求6所述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述步骤d）的设备内依次定时执行操作的方法适用于通讯链路响应慢的系统接入，下一级处理单元或设备的多个控制点会按照顺序定时依次执行，且多设备之间并行执行各自的多个控制点的控制操作，实际总操作时间为设备最长操作时间。

9.根据权利要求1所述的光伏电站的控制方法，其特征在于：所述控制平台支持符合IEC 61850标准的数字化接口技术，实现与同样支持数字化接口的光伏电站发电设备报文的快速交互。

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