CN105162172B - 一种并网光伏发电站功率自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种并网光伏发电站功率自动控制系统，包括智能功率控制单元和光伏功率控制单元；智能功率控制单元接收调度机构下发的并网光伏发电站功率控制指令值，并将并网光伏发电站功率控制指令值下发给光伏功率控制单元。本发明提供的并网光伏发电站功率自动控制系统可自动跟踪电网调度设定的全网目标，动态调节并网逆变器有功出力，以及并网点母线电压，有效提高电网的安全性和稳定性；可充分利用站内已运行的无功补偿控制系统，快速调节无功补偿设备的无功功率，支撑系统电压；可充分发挥光伏逆变器的功率调节功能，满足并网需求的同时，减少光伏电站建设成本；带有自动超发报警切馈线功能，减轻了调度值班人员的工作负担。

Description

一种并网光伏发电站功率自动控制系统

技术领域

本发明涉及功率控制技术，具体涉及一种并网光伏发电站功率自动控制系统。

背景技术

随着光伏发电技术的快速发展和装机容量的持续提高，光伏发电的穿透率越来越高。从电网角度而言，由于光资源的随机性、间歇性和不可控性，光伏并网发电特性有别于常规发电方式，大量光伏电站的接入，不可避免地会对传统电网的潮流分布、安全稳定、继电保护、供电可靠、规划设计、调度运行、电能质量等多方面产生影响。

为应对大量光伏接入电网后对电网稳定造成影响，各国都制定颁布了光伏电站接入电力系统准则，明确规定光伏电站接入电力系统必须具备有功/无功功率控制系统。我国关于光伏电站接入电网的技术规定明确要求光伏电站必须满足一定并网要求才能接入电力系统，2012年出台的国标《光伏发电站接入电力系统技术规定》，提出了关于光伏电站有功/无功功率控制的要求，为减少光伏接入对电网的不利影响和规范光伏发电的有序发展提供保障。甘肃、青海等光伏发电大省都发布相关文件，要求新建并网光伏电站必须设计和建设功率自动控制系统。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种并网光伏发电站功率自动控制系统，通过智能功率控制单元和光伏功率控制单元完成并网光伏发电站的功率自动控制。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种并网光伏发电站功率自动控制系统，所述功率自动控制系统包括智能功率控制单元和光伏功率控制单元；所述智能功率控制单元接收调度机构下发的并网光伏发电站功率控制指令值，并将并网光伏发电站功率控制指令值下发给光伏功率控制单元。

所述智能功率控制单元与调度机构、光伏功率控制单元、线路信息采集终端、光伏发电馈线控制终端进行信息交互；

智能功率控制单元将并网光伏发电站实际有功功率值与并网光伏发电站有功功率控制指令值进行对比，若并网光伏发电站实际有功功率值超出并网光伏发电站有功功率控制范围， 智能功率控制单元产生告警信息，若设定时间内告警未消除，所述智能功率控制单元下发开关遥控指令给光伏发电馈线控制终端，光伏发电馈线控制终端切除光伏发电馈线，并实时将光伏发电站并网点信息、光伏发电馈线信息、告警信息和开关动作信号转发至调度机构；

所述并网光伏发电站实际功率值包括并网光伏发电站实际有功功率值和并网光伏发电站实际无功功率值，并网光伏发电站功率控制范围包括并网光伏发电站有功功率控制范围和并网光伏发电站无功功率控制范围；

光伏发电站并网点信息包括光伏发电站并网点实际电压、光伏发电站并网点功率因数、光伏发电站并网点有功功率和光伏发电站并网点无功功率。

所述线路信息采集终端用于获取第一光伏发电站并网点信息，提供给智能功率控制单元；

所述光伏发电馈线控制终端用于获取光伏发电馈线信息并对馈线开关进行控制。

所述光伏功率控制单元与智能功率控制单元、光功率预测系统、发电单元通讯终端、远动终端和无功补偿设备进行信息交互；

所述光功率预测系统用于获取并网光伏发电站有功功率预测值；

所述发电单元通讯终端用于获取光伏逆变器的发电信息，并对光伏逆变器输出的有功功率和无功功率进行调节；

所述远动终端用于获取第二光伏发电站并网点信息，提供给光伏功率控制单元；

所述无功补偿设备用于调节并网光伏发电站输出的无功功率；

所述光伏功率控制单元根据并网光伏发电站功率控制指令值和并网光伏发电站实际功率值计算并网光伏发电站功率调整值，并对光伏逆变器及无功补偿设备进行出力调节，将并网光伏发电站实际功率值控制在并网光伏发电站功率控制范围内；

并网光伏发电站功率控制指令值包括并网光伏发电站有功功率控制指令值和并网光伏发电站无功功率控制指令值，并网光伏发电站功率调整值包括并网光伏发电站有功功率调整值和并网光伏发电站无功功率调整值。

所述智能功率控制单元包括智能有功控制单元和智能无功控制单元；通过智能有功功率控制单元和智能无功功率控制单元实现对并网光伏发电站的有功控制和无功控制。

通过智能有功控制单元对并网光伏发电站进行有功控制，具体包括：

1)判断智能有功控制单元与调度机构的通讯是否正常，若通讯不正常，表明智能有功控制单元无法正常接收调度机构下发的并网光伏发电站有功功率控制指令值，于是并网光伏发电站功率有功控制指令值按照调度机构要求的最小出力值P_pmin下发给光伏功率控制单元；若 通讯正常，则智能有功控制单元将调度机构下发的并网光伏发电站有功功率控制指令值P_limit直接下发到光伏功率控制单元；

2)判断并网光伏发电站实际有功功率值P_PCC是否大于允许切除光伏发电馈线最小功率值P_plmin，若是则继续执行下一步，否则切除光伏发电馈线的功能闭锁；

3)判断P_PCC是否大于P_limit的80％，若是则产生超过P_limit80％的告警信息；否则消除超过P_limit80％的告警信息；

4)判断P_PCC是否大于P_limit，若是则产生超过P_limit 100％告警信信息，否则消除超过P_limit 100％告警信息；

5)判断是否满足P_PCC≥P_limit+P_geL，P_geL为门槛定值，若不满足则将切除光伏发电馈线的长延时计时清零并消除告警，若满足则产生告警信息并开始计时，同时判断长延时计时时间是否超过第一时间定值T_gzl，若长延时计时时间未超过第一时间定值T_gzl则继续计时，若长延时计时时间超过第一时间定值T_gzl，则从有功功率最小的线路开始切除光伏发电馈线，直至P_PCC＜P_limit+P_geL；

6)判断是否满足P_PCC≥P_limit+P_geL×K_gzS，K_gzS为门槛系数，若不满足则将切除光伏发电馈线的短延时计时清零并消除告警，若满足则产生告警信息并计时，同时判断短延时计时时间是否超过第二时间定值T_gzs，若短延时计时时间未超过第二时间定值T_gzs则继续计时，若短延时计时时间超过第二时间定值T_gzs，则从有功功率最小的线路开始切除光伏发电馈线，直至P_PCC＜P_limit+P_geL×K_gzS。

通过智能无功控制单元进行无功控制，具体包括：

1)判断智能无功控制单元与调度的通讯是否正常，若通讯正常，智能有功控制单元将调度机构下发的并网光伏发电站无功功率控制指令值R_limit直接下发到光伏功率控制单元，若通讯不正常，表明智能无功控制单元无法正常接收调度机构下发的R_limit，则按照调度机构要求的设定值下发到光伏功率控制单元；

并网光伏发电站无功功率控制指令值R_limit包括并网光伏发电站无功功率给定值Q_s、并网 光伏发电站电压给定值U_s和并网光伏发电站功率因数给定值PF_s；

2)若并网光伏发电站以电压为控制目标，则判断是否满足光伏发电站并网点电压是否在R_limit*(1±5％)的范围之内，若不满足则产生告警信息；

3)若并网光伏发电站以功率因数为控制目标，则判断是否满足光伏发电站并网点功率因数在R_limit±0.01的范围之内，若不满足，则产生告警信息；

4)若并网光伏发电站以无功功率为控制目标，则判断是否满足光伏发电站并网点无功功率在R_limit±1的范围之内，若不满足，则产生告警信息。

所述光伏功率控制单元包括AGC光伏功率控制单元和AVC光伏功率控制单元；

所述AGC光伏功率控制单元的控制模式包括斜率控制模式、限值模式和调整模式；

所述AVC光伏功率控制单元的控制模式包括电压控制模式、无功功率控制模式和功率因数控制模式。

所述AGC光伏功率控制单元的控制模式中，包括：

(1)斜率控制模式中，并网光伏发电站有功功率期望值P_ref表示：

其中，表示并网光伏发电站有功功率预设值，P_PCC表示并网光伏发电站实际有功功率值，K表示并网光伏发电站实际有功功率变化斜率；

(2)限值模式中，并网光伏发电站有功功率预设值表示为：

其中，P_limit表示并网光伏发电站有功功率控制指令值，P_avail表示并网光伏发电站有功功率预测值；

若表明并网光伏发电站需升高有功功率；

若表明并网光伏发电站需降低有功功率；

若表明并网光伏发电站维持上一周期的有功功率不变；

(3)调整模式中，AGC光伏功率控制单元将P_PCC调整至P_limit，具体如下：

1)根据P_limit计算

2)通过比较P_PCC与判断是否需要改变

若并网光伏发电站需升高有功功率；

若并网光伏发电站需降低有功功率；

若并网光伏发电站维持上一周期的有功功率不变；

3)设K_balance为电网标准规定的斜率限制值，K_s为电网调度斜率计划值，则并网光伏发电站实际功率变化斜率K为：

K＝min(K_balance,K_s) (3)

4)结合式(3)和(1)得到P_ref。

所述AVC光伏功率控制单元的控制模式中，包括：

(1)电压控制模式中，设Q_ref表示并网光伏发电站无功功率期望值，有：

Q_ref＝Q_mea+k*(U_s-U_mea) (4)

其中，Q_mea表示并网光伏发电站实际无功功率值，U_s为并网光伏发电站电压给定值，U_mea为光伏发电站并网点实际电压，k为光伏发电站的无功-电压调节系数；

AVC光伏功率控制单元通过比较U_mea与光伏发电站并网点电压给定值之间的偏差获取并网光伏发电站无功功率调整值，以使U_mea满足调度需求；

(2)无功功率控制模式中，设Q_s为并网光伏发电站无功功率给定值，有：

Q_ref＝Q_s (5)

AVC光伏功率控制单元通过调整光伏逆变器和无功补偿设备输出的无功功率，在并网光伏发电站无功功率控制范围内满足Q_mea调度需求；

(3)功率因数控制模式中，设PF_s为并网光伏发电站功率因数给定值，有：

其中，P_mea表示并网光伏发电站实际有功功率值；

AVC光伏功率控制单元由PF_s与P_mea得到并网光伏发电站无功功率调整值，通过调整光伏逆变器和无功补偿设备输出的无功功率，在光伏发电站无功功率控制范围内满足PF_s调度需求。

通过AGC光伏功率控制单元实现有功控制，具体包括：

1)读取配置信息和相应参数，并进行程序初始化；

2)判断AGC光伏功率控制单元的有功控制是否投入，若未投入则等待下一轮循环，否则继续执行下一步；

3)判断远程控制是否投入，若投入则按调度机构下发的P_limit进行有功功率调节，否则继续执行下一步；

4)判断本地控制是否投入，若未投入则等待下一顿循环，否则按照并网光伏发电站有功功率本地设定值进行有功功率调节；

5)判断是否进入光伏发电站有功功率控制范围，若是则等待下一轮循环，否则进行有功功率分配，具体有：

首先计算并网光伏发电站有功功率调整值，并判断可调的光伏逆变器数量及每台光伏逆变器的容量，采用按比例等分原则将并网光伏发电站有功功率调整值平均分配到每台光伏逆变器并进行调节，以使P_PCC达到调度要求。

通过AVC光伏功率控制单元实现无功控制，具体包括：

1)读取配置信息和相应参数，并进行程序初始化；

2)判断AVC光伏功率控制单元的无功控制是否投入，若未投入则等待下一轮循环，否则继续执行下一步；

3)判断远程控制是否投入，若投入则按调度机构下发的R_limit进行无功功率调节，否则继续执行下一步；

4)判断本地控制是否投入，若未投入则等待下一轮循环，否则按照并网光伏发电站无功功率本地设定值进行无功功率调节；

5)判断是否进入并网光伏发电站无功功率控制范围，若是则等待下一轮循环，否则进行无功功率分配，具体有：

首先计算并网光伏发电站无功功率调整值，并判断可调的光伏逆变器数量及每台光伏逆变器的容量，采用按比例等分原则将并网光伏发电站无功功率调整值平均分配到每台光伏逆变 器并进行调节，若光伏逆变器输出的无功功率达不到调度机构要求，再对无功补偿设备进行调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

a)并网光伏发电站功率自动控制系统可自动跟踪电网调度设定的全网目标，动态调节并网逆变器有功出力，以及并网点母线电压，有效提高电网的安全性和稳定性；

b)本发明可充分利用站内已运行的无功补偿控制系统，快速调节无功补偿设备的无功功率，支撑系统电压；

c)本发明可充分发挥光伏逆变器的功率调节功能，满足并网需求的同时，减少光伏电站建设成本；

d)并网光伏发电站功率自动控制系统带有自动超发报警切馈线功能，减轻了调度值班人员的工作负担。

附图说明

图1是本发明实施例中光伏电站功率自动控制系统网络拓扑图；

图2是本发明实施例中智能有功控制单元有功控制流程图；

图3是本发明实施例中斜率控制模式示意图；

图4是本发明实施例中限值模式示意图；

图5是本发明实施例中调整模式示意图；

图6是本发明实施例中AGC光伏功率控制单元有功控制流程图；

图7是本发明实施例中AVC光伏功率控制单元实现无功控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种并网光伏发电站功率自动控制系统，如图1，所述功率自动控制系统包括智能功率控制单元和光伏功率控制单元；所述智能功率控制单元接收调度机构下发的并网光伏发电站功率控制指令值，并将并网光伏发电站功率控制指令值下发给光伏功率控制单元。

所述智能功率控制单元与调度机构、光伏功率控制单元、线路信息采集终端、光伏发电馈线控制终端进行信息交互；

智能功率控制单元将并网光伏发电站实际有功功率值与并网光伏发电站有功功率控制指令值进行对比，若并网光伏发电站实际有功功率值超出并网光伏发电站有功功率控制范围， 智能功率控制单元产生告警信息，若设定时间内告警未消除，所述智能功率控制单元下发开关遥控指令给光伏发电馈线控制终端，光伏发电馈线控制终端切除光伏发电馈线，并实时将光伏发电站并网点信息、光伏发电馈线信息、告警信息和开关动作信号转发至调度机构；

所述并网光伏发电站实际功率值包括并网光伏发电站实际有功功率值和并网光伏发电站实际无功功率值，并网光伏发电站功率控制范围包括并网光伏发电站有功功率控制范围和并网光伏发电站无功功率控制范围；

光伏发电站并网点信息包括光伏发电站并网点实际电压、光伏发电站并网点功率因数、光伏发电站并网点有功功率和光伏发电站并网点无功功率。

所述线路信息采集终端用于获取第一光伏发电站并网点信息，提供给智能功率控制单元；

所述光伏发电馈线控制终端用于获取光伏发电馈线信息并对馈线开关进行控制。

所述光伏功率控制单元与智能功率控制单元、光功率预测系统、发电单元通讯终端、远动终端和无功补偿设备进行信息交互；

所述光功率预测系统用于获取并网光伏发电站有功功率预测值；

所述发电单元通讯终端用于获取光伏逆变器的发电信息，并对光伏逆变器输出的有功功率和无功功率进行调节；

所述远动终端用于获取第二光伏发电站并网点信息，提供给光伏功率控制单元；

所述无功补偿设备用于调节并网光伏发电站输出的无功功率；

所述光伏功率控制单元根据并网光伏发电站功率控制指令值和并网光伏发电站实际功率值计算并网光伏发电站功率调整值，并对光伏逆变器及无功补偿设备进行出力调节，将并网光伏发电站实际功率值控制在并网光伏发电站功率控制范围内；

并网光伏发电站功率控制指令值包括并网光伏发电站有功功率控制指令值和并网光伏发电站无功功率控制指令值，并网光伏发电站功率调整值包括并网光伏发电站有功功率调整值和并网光伏发电站无功功率调整值。

所述智能功率控制单元包括智能有功控制单元和智能无功控制单元；通过智能有功功率控制单元和智能无功功率控制单元实现对并网光伏发电站的有功控制和无功控制。

如图2，通过智能有功控制单元对并网光伏发电站进行有功控制，具体包括：

1)判断智能有功控制单元与调度机构的通讯是否正常，若通讯不正常，表明智能有功控制单元无法正常接收调度机构下发的并网光伏发电站有功功率控制指令值，于是并网光伏发电站功率有功控制指令值按照调度机构要求的最小出力值P_pmin下发给光伏功率控制单元；若 通讯正常，则智能有功控制单元将调度机构下发的并网光伏发电站有功功率控制指令值P_limit直接下发到光伏功率控制单元；

2)判断并网光伏发电站实际有功功率值P_PCC是否大于允许切除光伏发电馈线最小功率值P_plmin，若是则继续执行下一步，否则切除光伏发电馈线的功能闭锁；

3)判断P_PCC是否大于P_limit的80％，若是则产生超过P_limit80％的告警信息；否则消除超过P_limit80％的告警信息；

4)判断P_PCC是否大于P_limit，若是则产生超过P_limit 100％告警信信息，否则消除超过P_limit 100％告警信息；

5)判断是否满足P_PCC≥P_limit+P_geL，P_geL为门槛定值，若不满足则将切除光伏发电馈线的长延时计时清零并消除告警，若满足则产生告警信息并开始计时，同时判断长延时计时时间是否超过第一时间定值T_gzl，若长延时计时时间未超过第一时间定值T_gzl则继续计时，若长延时计时时间超过第一时间定值T_gzl，则从有功功率最小的线路开始切除光伏发电馈线，直至P_PCC＜P_limit+P_geL；

6)判断是否满足P_PCC≥P_limit+P_geL×K_gzS，K_gzS为门槛系数，若不满足则将切除光伏发电馈线的短延时计时清零并消除告警，若满足则产生告警信息并计时，同时判断短延时计时时间是否超过第二时间定值T_gzs，若短延时计时时间未超过第二时间定值T_gzs则继续计时，若短延时计时时间超过第二时间定值T_gzs，则从有功功率最小的线路开始切除光伏发电馈线，直至P_PCC＜P_limit+P_geL×K_gzS。

通过智能无功控制单元进行无功控制，具体包括：

1)判断智能无功控制单元与调度的通讯是否正常，若通讯正常，智能有功控制单元将调度机构下发的并网光伏发电站无功功率控制指令值R_limit直接下发到光伏功率控制单元，若通讯不正常，表明智能无功控制单元无法正常接收调度机构下发的R_limit，则按照调度机构要求的设定值下发到光伏功率控制单元；

并网光伏发电站无功功率控制指令值R_limit包括并网光伏发电站无功功率给定值Q_s、并网 光伏发电站电压给定值U_s和并网光伏发电站功率因数给定值PF_s；

2)若并网光伏发电站以电压为控制目标，则判断是否满足光伏发电站并网点电压是否在R_limit*(1±5％)的范围之内，若不满足则产生告警信息；

3)若并网光伏发电站以功率因数为控制目标，则判断是否满足光伏发电站并网点功率因数在R_limit±0.01的范围之内，若不满足，则产生告警信息；

4)若并网光伏发电站以无功功率为控制目标，则判断是否满足光伏发电站并网点无功功率在R_limit±1的范围之内，若不满足，则产生告警信息。

所述光伏功率控制单元包括AGC光伏功率控制单元和AVC光伏功率控制单元；

所述AGC光伏功率控制单元的控制模式包括斜率控制模式、限值模式和调整模式；

所述AVC光伏功率控制单元的控制模式包括电压控制模式、无功功率控制模式和功率因数控制模式。

所述AGC光伏功率控制单元的控制模式中，包括：

(1)斜率控制模式中，(如图3，点划线表示最大可发功率，实线表示实际发电功率)并网光伏发电站有功功率期望值P_ref表示：

其中，表示并网光伏发电站有功功率预设值，P_PCC表示并网光伏发电站实际有功功率值，K表示并网光伏发电站实际有功功率变化斜率；

(2)限值模式中，(如图4，点划线表示最大可发功率，实线表示实际发电功率)并网光伏发电站有功功率预设值表示为：

其中，P_limit表示并网光伏发电站有功功率控制指令值，P_avail表示并网光伏发电站有功功率预测值；

若表明并网光伏发电站需升高有功功率；

若表明并网光伏发电站需降低有功功率；

若表明并网光伏发电站维持上一周期的有功功率不变；

(3)调整模式中，(如图5，点划线表示最大可发功率，实线表示实际发电功率)AGC光伏功率控制单元将P_PCC调整至P_limit，具体如下：

1)根据P_limit计算

2)通过比较P_PCC与判断是否需要改变

若并网光伏发电站需升高有功功率；

若并网光伏发电站需降低有功功率；

若并网光伏发电站维持上一周期的有功功率不变；

3)设K_balance为电网标准规定的斜率限制值，K_s为电网调度斜率计划值，则并网光伏发电站实际功率变化斜率K为：

K＝min(K_balance,K_s) (3)

4)结合式(3)和(1)得到P_ref。

所述AVC光伏功率控制单元的控制模式中，包括：

(1)电压控制模式中，设Q_ref表示并网光伏发电站无功功率期望值，有：

Q_ref＝Q_mea+k*(U_s-U_mea) (4)

其中，Q_mea表示并网光伏发电站实际无功功率值，U_s为并网光伏发电站电压给定值，U_mea为光伏发电站并网点实际电压，k为光伏发电站的无功-电压调节系数；

AVC光伏功率控制单元通过比较U_mea与光伏发电站并网点电压给定值之间的偏差获取并网光伏发电站无功功率调整值，以使U_mea满足调度需求；

(2)无功功率控制模式中，设Q_s为并网光伏发电站无功功率给定值，有：

Q_ref＝Q_s (5)

AVC光伏功率控制单元通过调整光伏逆变器和无功补偿设备输出的无功功率，在并网光伏发电站无功功率控制范围内满足Q_mea调度需求；

(3)功率因数控制模式中，设PF_s为并网光伏发电站功率因数给定值，有：

其中，P_mea表示并网光伏发电站实际有功功率值；

AVC光伏功率控制单元由PF_s与P_mea得到并网光伏发电站无功功率调整值，通过调整光伏逆变器和无功补偿设备输出的无功功率，在光伏发电站无功功率控制范围内满足PF_s调度需求。

如图6，通过AGC光伏功率控制单元实现有功控制，具体包括：

1)读取配置信息和相应参数，并进行程序初始化；

2)判断AGC光伏功率控制单元的有功控制是否投入，若未投入则等待下一轮循环，否则继续执行下一步；

3)判断远程控制是否投入，若投入则按调度机构下发的P_limit进行有功功率调节，否则继续执行下一步；

4)判断本地控制是否投入，若未投入则等待下一顿循环，否则按照并网光伏发电站有功功率本地设定值进行有功功率调节；

5)判断是否进入光伏发电站有功功率控制范围，若是则等待下一轮循环，否则进行有功功率分配，具体有：

首先计算并网光伏发电站有功功率调整值，并判断可调的光伏逆变器数量及每台光伏逆变器的容量，采用按比例等分原则将并网光伏发电站有功功率调整值平均分配到每台光伏逆变器并进行调节，以使P_PCC达到调度要求。

如图7，通过AVC光伏功率控制单元实现无功控制，具体包括：

1)读取配置信息和相应参数，并进行程序初始化；

2)判断AVC光伏功率控制单元的无功控制是否投入，若未投入则等待下一轮循环，否则继续执行下一步；

3)判断远程控制是否投入，若投入则按调度机构下发的R_limit进行无功功率调节，否则继续执行下一步；

4)判断本地控制是否投入，若未投入则等待下一轮循环，否则按照并网光伏发电站无功功率本地设定值进行无功功率调节；

5)判断是否进入并网光伏发电站无功功率控制范围，若是则等待下一轮循环，否则进行 无功功率分配，具体有：

首先计算并网光伏发电站无功功率调整值，并判断可调的光伏逆变器数量及每台光伏逆变器的容量，采用按比例等分原则将并网光伏发电站无功功率调整值平均分配到每台光伏逆变器并进行调节，若光伏逆变器输出的无功功率达不到调度机构要求，再对无功补偿设备进行调节。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种并网光伏发电站功率自动控制系统，其特征在于：所述功率自动控制系统包括智能功率控制单元和光伏功率控制单元；所述智能功率控制单元接收调度机构下发的并网光伏发电站功率控制指令值，并将并网光伏发电站功率控制指令值下发给光伏功率控制单元；

所述智能功率控制单元与调度机构、光伏功率控制单元、线路信息采集终端、光伏发电馈线控制终端进行信息交互；

智能功率控制单元将并网光伏发电站实际有功功率值与并网光伏发电站有功功率控制指令值进行对比，若并网光伏发电站实际有功功率值超出并网光伏发电站有功功率控制范围，智能功率控制单元产生告警信息；若设定时间内告警未消除，所述智能功率控制单元下发开关遥控指令给光伏发电馈线控制终端，光伏发电馈线控制终端切除光伏发电馈线，并实时将光伏发电站并网点信息、光伏发电馈线信息、告警信息和开关动作信号转发至调度机构；

所述并网光伏发电站实际功率值包括并网光伏发电站实际有功功率值和并网光伏发电站实际无功功率值，并网光伏发电站功率控制范围包括并网光伏发电站有功功率控制范围和并网光伏发电站无功功率控制范围；

光伏发电站并网点信息包括光伏发电站并网点实际电压、光伏发电站并网点功率因数、光伏发电站并网点有功功率和光伏发电站并网点无功功率；

所述线路信息采集终端用于获取第一光伏发电站并网点信息，提供给智能功率控制单元；

所述光伏发电馈线控制终端用于获取光伏发电馈线信息并对馈线开关进行控制。

2.根据权利要求1所述的并网光伏发电站功率自动控制系统，其特征在于：所述光伏功率控制单元与智能功率控制单元、光功率预测系统、发电单元通讯终端、远动终端和无功补偿设备进行信息交互；

所述光功率预测系统用于获取并网光伏发电站有功功率预测值；

所述发电单元通讯终端用于获取光伏逆变器的发电信息，并对光伏逆变器输出的有功功率和无功功率进行调节；

所述远动终端用于获取第二光伏发电站并网点信息，提供给光伏功率控制单元；

所述无功补偿设备用于调节并网光伏发电站输出的无功功率；

所述光伏功率控制单元根据并网光伏发电站功率控制指令值和并网光伏发电站实际功率值计算并网光伏发电站功率调整值，并对光伏逆变器及无功补偿设备进行出力调节，将并网光伏发电站实际功率值控制在并网光伏发电站功率控制范围内；

并网光伏发电站功率控制指令值包括并网光伏发电站有功功率控制指令值和并网光伏发电站无功功率控制指令值，并网光伏发电站功率调整值包括并网光伏发电站有功功率调整值和并网光伏发电站无功功率调整值。

3.根据权利要求2所述的并网光伏发电站功率自动控制系统，其特征在于：所述智能功率控制单元包括智能有功控制单元和智能无功控制单元；通过智能有功功率控制单元和智能无功功率控制单元实现对并网光伏发电站的有功控制和无功控制。

4.根据权利要求3所述的并网光伏发电站功率自动控制系统，其特征在于：通过智能有功控制单元对并网光伏发电站进行有功控制，具体包括：

1)判断智能有功控制单元与调度机构的通讯是否正常，若通讯不正常，表明智能有功控制单元无法正常接收调度机构下发的并网光伏发电站有功功率控制指令值，于是并网光伏发电站功率有功控制指令值按照调度机构要求的最小出力值P_pmin下发给光伏功率控制单元；若通讯正常，则智能有功控制单元将调度机构下发的并网光伏发电站有功功率控制指令值P_limit直接下发到光伏功率控制单元；

2)判断并网光伏发电站实际有功功率值P_PCC是否大于允许切除光伏发电馈线最小功率值P_plmin，若是则继续执行下一步，否则切除光伏发电馈线的功能闭锁；

3)判断P_PCC是否大于P_limit的80％，若是则产生超过P_limit80％的告警信息；否则消除超过P_limit80％的告警信息；

4)判断P_PCC是否大于P_limit，若是则产生超过P_limit100％告警信信息，否则消除超过P_limit100％告警信息；

5)判断是否满足P_PCC≥P_limit+P_geL，P_geL为门槛定值，若不满足则将切除光伏发电馈线的长延时计时清零并消除告警，若满足则产生告警信息并开始计时，同时判断长延时计时时间是否超过第一时间定值T_gzl，若长延时计时时间未超过第一时间定值T_gzl则继续计时，若长延时计时时间超过第一时间定值T_gzl，则从有功功率最小的线路开始切除光伏发电馈线，直至P_PCC＜P_limit+P_geL；

6)判断是否满足P_PCC≥P_limit+P_geL×K_gzS，K_gzS为门槛系数，若不满足则将切除光伏发电馈线的短延时计时清零并消除告警，若满足则产生告警信息并计时，同时判断短延时计时时间是否超过第二时间定值T_gzs，若短延时计时时间未超过第二时间定值T_gzs则继续计时，若短延时计时时间超过第二时间定值T_gzs，则从有功功率最小的线路开始切除光伏发电馈线，直至P_PCC＜P_limit+P_geL×K_gzS。

5.根据权利要求3所述的并网光伏发电站功率自动控制系统，其特征在于：通过智能无功控制单元进行无功控制，具体包括：

1)判断智能无功控制单元与调度的通讯是否正常，若通讯正常，智能有功控制单元将调度机构下发的并网光伏发电站无功功率控制指令值R_limit直接下发到光伏功率控制单元，若通讯不正常，表明智能无功控制单元无法正常接收调度机构下发的R_limit，则按照调度机构要求的设定值下发到光伏功率控制单元；

并网光伏发电站无功功率控制指令值R_limit包括并网光伏发电站无功功率给定值Q_s、并网光伏发电站电压给定值U_s和并网光伏发电站功率因数给定值PF_s；

2)若并网光伏发电站以电压为控制目标，则判断是否满足光伏发电站并网点电压是否在R_limit*(1±5％)的范围之内，若不满足则产生告警信息；

3)若并网光伏发电站以功率因数为控制目标，则判断是否满足光伏发电站并网点功率因数在R_limit±0.01的范围之内，若不满足，则产生告警信息；

4)若并网光伏发电站以无功功率为控制目标，则判断是否满足光伏发电站并网点无功功率在R_limit±1的范围之内，若不满足，则产生告警信息。

6.根据权利要求1所述的并网光伏发电站功率自动控制系统，其特征在于：所述光伏功率控制单元包括AGC光伏功率控制单元和AVC光伏功率控制单元；

所述AGC光伏功率控制单元的控制模式包括斜率控制模式、限值模式和调整模式；

所述AVC光伏功率控制单元的控制模式包括电压控制模式、无功功率控制模式和功率因数控制模式。

7.根据权利要求6所述的并网光伏发电站功率自动控制系统，其特征在于：所述AGC光伏功率控制单元的控制模式中，包括：

(1)斜率控制模式中，并网光伏发电站有功功率期望值P_ref表示：

其中，表示并网光伏发电站有功功率预设值，P_PCC表示并网光伏发电站实际有功功率值，K表示并网光伏发电站实际有功功率变化斜率；

(2)限值模式中，并网光伏发电站有功功率预设值表示为：

其中，P_limit表示并网光伏发电站有功功率控制指令值，P_avail表示并网光伏发电站有功功率预测值；

若表明并网光伏发电站需升高有功功率；

若表明并网光伏发电站需降低有功功率；

若表明并网光伏发电站维持上一周期的有功功率不变；

(3)调整模式中，AGC光伏功率控制单元将P_PCC调整至P_limit，具体如下：

1)根据P_limit计算

2)通过比较P_PCC与判断是否需要改变

若并网光伏发电站需升高有功功率；

若并网光伏发电站需降低有功功率；

若并网光伏发电站维持上一周期的有功功率不变；

3)设K_balance为电网标准规定的斜率限制值，K_s为电网调度斜率计划值，则并网光伏发电站实际功率变化斜率K为：

K＝min(K_balance,K_s) (3)

4)结合式(3)和(1)得到P_ref。

8.根据权利要求6所述的并网光伏发电站功率自动控制系统，其特征在于：所述AVC光伏功率控制单元的控制模式中，包括：

(1)电压控制模式中，设Q_ref表示并网光伏发电站无功功率期望值，有：

Q_ref＝Q_mea+k*(U_s-U_mea) (4)

其中，Q_mea表示并网光伏发电站实际无功功率值，U_s为并网光伏发电站电压给定值，U_mea为光伏发电站并网点实际电压，k为光伏发电站的无功-电压调节系数；

AVC光伏功率控制单元通过比较U_mea与光伏发电站并网点电压给定值之间的偏差获取并网光伏发电站无功功率调整值，以使U_mea满足调度需求；

(2)无功功率控制模式中，设Q_s为并网光伏发电站无功功率给定值，有：

Q_ref＝Q_s (5)

AVC光伏功率控制单元通过调整光伏逆变器和无功补偿设备输出的无功功率，在并网光伏发电站无功功率控制范围内满足Q_mea调度需求；

(3)功率因数控制模式中，设PF_s为并网光伏发电站功率因数给定值，有：

其中，P_mea表示并网光伏发电站实际有功功率值；

AVC光伏功率控制单元由PF_s与P_mea得到并网光伏发电站无功功率调整值，通过调整光伏逆变器和无功补偿设备输出的无功功率，在光伏发电站无功功率控制范围内满足PF_s调度需求。

9.根据权利要求6所述的并网光伏发电站功率自动控制系统，其特征在于：通过AGC光伏功率控制单元实现有功控制，具体包括：

1)读取配置信息和相应参数，并进行程序初始化；

2)判断AGC光伏功率控制单元的有功控制是否投入，若未投入则等待下一轮循环，否则继续执行下一步；

3)判断远程控制是否投入，若投入则按调度机构下发的P_limit进行有功功率调节，否则继续执行下一步；

4)判断本地控制是否投入，若未投入则等待下一顿循环，否则按照并网光伏发电站有功功率本地设定值进行有功功率调节；

5)判断是否进入光伏发电站有功功率控制范围，若是则等待下一轮循环，否则进行有功功率分配，具体有：

首先计算并网光伏发电站有功功率调整值，并判断可调的光伏逆变器数量及每台光伏逆变器的容量，采用按比例等分原则将并网光伏发电站有功功率调整值平均分配到每台光伏逆变器并进行调节，以使P_PCC达到调度要求。

10.根据权利要求6所述的并网光伏发电站功率自动控制系统，其特征在于：通过AVC光伏功率控制单元实现无功控制，具体包括：

1)读取配置信息和相应参数，并进行程序初始化；

2)判断AVC光伏功率控制单元的无功控制是否投入，若未投入则等待下一轮循环，否则继续执行下一步；

3)判断远程控制是否投入，若投入则按调度机构下发的R_limit进行无功功率调节，否则继续执行下一步；

4)判断本地控制是否投入，若未投入则等待下一轮循环，否则按照并网光伏发电站无功功率本地设定值进行无功功率调节；

5)判断是否进入并网光伏发电站无功功率控制范围，若是则等待下一轮循环，否则进行无功功率分配，具体有：

首先计算并网光伏发电站无功功率调整值，并判断可调的光伏逆变器数量及每台光伏逆变器的容量，采用按比例等分原则将并网光伏发电站无功功率调整值平均分配到每台光伏逆变器并进行调节，若光伏逆变器输出的无功功率达不到调度机构要求，再对无功补偿设备进行调节。