CN110890758B - 分布式光伏电站功率因数控制模块、方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分布式光伏电站功率因数控制模块、方法及控制系统。控制方法包括：检索补偿对象的关系；补偿对象包括工厂总进线开关月功率因数统计值ECos、工厂总进线开关月功率因数正常最低值EMinCos和工厂总进线开关月功率因数正常值ETargetCos；判断补偿对象的关系并根据补偿对象的关系控制相应的设备参数。功率因数控制模块用于实现控制方法。控制系统的核心在于功率因数控制模块以及基于功率因数控制模块实现的控制方法。本发明充分利用发电设备无功补偿能力，并对有功进行合理控制，实现了工厂功率因数自动控制。

Description

分布式光伏电站功率因数控制模块、方法及控制系统

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，具体涉及一种分布式光伏电站功率因数控制模块、方法及控制系统。

背景技术

分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。它一般接入低于35千伏或更低电压等级的电网。

分布式光伏发光伏电站一般建设在工业厂房内，工业厂房本身用电时会配置小型电容柜，由电容柜多组电容投切来补偿工厂的功率因数。由于工厂新建了光伏电站，工厂先消耗光伏电站的发电，不足部分才从电网获取，导致从电网获取的有功用电变小，但电容柜无功补偿能力只有那么多，因此功率因数就会下降。电力公司每月会考核工厂总进线柜功率因数，当功率因数不达标时对工厂进行罚款处罚。因此光伏电站需要配置功率因数控制系统，来控制光伏电站有功、无功输出，满足工厂总进线开关功率因数要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种分布式光伏电站功率因数控制模块、方法及控制系统，用于提高工厂功率因数水平。

本发明所采用的技术方案如下：

一种分布式光伏电站功率因数控制方法，包括：

检索补偿对象的关系；补偿对象包括工厂总进线开关月功率因数统计值ECos、工厂总进线开关月功率因数正常最低值EMinCos和工厂总进线开关月功率因数正常值ETargetCos；

判断补偿对象的关系：

当ECos<EMinCos，控制光伏电站的有功功率和无功功率；控制光伏电站的有功功率的方法是检索总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset是否等于总逆变器最小有功功率设定值ΣNBQMinP，如果不是，控制总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset等于总逆变器的最小有功功率设定值ΣNBQMinP；控制光伏电站的无功功率的方法是控制工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0；

当ECos<ETargetCos-ESCos，控制光伏电站的无功功率；控制光伏电站的无功功率的方法是控制工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0；

当ECos≥ETargetCos，不控制光伏电站有功功率和无功功率；控制光伏电站的逆变器的工作状态为总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset等于0，总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset为总逆变器额定有功功率ΣNBQMaxP。

其进一步的技术方案为：在检索补偿对象的关系之前，还包括判断设备通讯状态和相关数据计算步骤：

判断工厂总进线开关设备通讯情况；判断光伏电站所有逆变器通讯情况；

累加光伏电站所有通讯正常且开机的逆变器的实时数据，得到总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset、总逆变器无功功率ΣNBQQ和总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset；

根据工厂总进线开关有功用电量Ep、工厂总进线开关无功用电量Eq、工厂总进线开关月初有功用电量MonthEp、工厂总进线开关月初无功用电量MonthEq计算本月进线开关有功用电量和本月进线开关无功用电量；根据本月进线开关有功用电量、本月进线开关无功用电量和勾股定理，计算视在功率月用电量；计算工厂总进线开关月功率因数统计值ECos；

计算电站容性补偿能力和感性补偿能力；容性补偿能力为ΣNBQMaxQ-ΣNBQQset；感性补偿能力为ΣNBQQset-ΣNBQMinQ；ΣNBQMaxQ为总逆变器额定容性无功功率；ΣNBQMinQ为总逆变器额定感性无功功率。

其进一步的技术方案为：在检索补偿对象的关系之前，还包括工厂总进线开关设备通讯状态判断和处理步骤：当工厂总进线开关设备通讯异常时，补偿对象丢失，生成报警信号，重新进行判断设备通讯状态和相关数据计算步骤；当工厂总进线开关设备通讯正常时，检索补偿对象的关系并判断补偿对象的关系。

其进一步的技术方案为：在检索补偿对象的关系并判断补偿对象的关系之后，根据补偿对象的关系下发相应的控制命令给通讯正常的逆变器；之后循环重新进入判断设备通讯状态和相关数据计算步骤，并重新判断补偿对象的关系。

其进一步的技术方案为：控制工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0的具体步骤包括：

当Q>TargetQ+SQ，检索通讯正常且开机的逆变器，重新计算总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset，ΣNBQQset＝ΣNBQQset-Q，按照每台逆变器容量占比，对每个逆变器重新设置逆变器无功功率设定值NBQQset；

当Q<TargetQ–SQ，重新计算总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset，ΣNBQQset＝ΣNBQQset-Q，按照每台逆变器容量占比，对每个逆变器重新设置逆变器无功功率设定值NBQQset。

当abs(Q)≤abs(SQ)，工厂总进线开关无功功率Q运行合理；

Q为工厂总进线开关无功功率；SQ为工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ控制死区。

一种分布式光伏电站功率因数控制模块，包括：

补偿对象关系检索模块；用于检索补偿对象的值；补偿对象包括工厂总进线开关月功率因数统计值ECos、工厂总进线开关月功率因数正常最低值EMinCos和工厂总进线开关月功率因数正常值ETargetCos；

补偿对象关系判断模块；用于根据补偿对象的值进行关系判断：

当ECos<EMinCos，控制光伏电站的有功功率和无功功率；控制光伏电站的有功功率的方法是检索总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset是否等于总逆变器最小有功功率设定值ΣNBQMinP，如果不是，控制总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset等于总逆变器的最小有功功率设定值ΣNBQMinP；控制光伏电站的无功功率的方法是控制工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0；

当ECos<ETargetCos-ESCos，控制光伏电站的无功功率；控制光伏电站的无功功率的方法是控制工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0；

当ECos≥ETargetCos，不控制光伏电站有功功率和无功功率；控制光伏电站的逆变器的工作状态为总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset等于0，总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset为总逆变器额定有功功率ΣNBQMaxP。

其进一步的技术方案为：还包括设备通讯状态判断模块和相关数据计算模块：

判断工厂总进线开关设备通讯情况；判断光伏电站所有逆变器通讯情况；

累加光伏电站所有通讯正常且开机的逆变器的实时数据，得到总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset、总逆变器无功功率ΣNBQQ和总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset；

根据工厂总进线开关有功用电量Ep、工厂总进线开关无功用电量Eq、工厂总进线开关月初有功用电量MonthEp、工厂总进线开关月初无功用电量MonthEq计算本月进线开关有功用电量和本月进线开关无功用电量；根据本月进线开关有功用电量、本月进线开关无功用电量和勾股定理，计算视在功率月用电量；计算工厂总进线开关月功率因数统计值ECos；

计算电站容性补偿能力和感性补偿能力；容性补偿能力为ΣNBQMaxQ-ΣNBQQset；感性补偿能力为ΣNBQQset-ΣNBQMinQ；ΣNBQMaxQ为总逆变器额定容性无功功率；ΣNBQMinQ为总逆变器额定感性无功功率。

其进一步的技术方案为：还包括工厂总进线开关设备通讯状态判断和处理模块；当工厂总进线开关设备通讯异常时，补偿对象丢失，生成报警信号，将数据返回至进行判断设备通讯状态和相关数据计算模块；当工厂总进线开关设备通讯正常时，将数据传输至补偿对象关系检索模块。

其进一步的技术方案为：还包括控制命令下发模块；接收补偿对象关系判断模块的数据，并根据补偿对象的关系下发相应的控制命令给相关设备。

一种分布式光伏电站功率因数控制系统，包括：

工厂总进线开关监测模块，采集工厂总进线开关信息并将工厂总进线开关信息上传给总控单元集中分析处理模块；

发电设备数据采集控制模块，采集发电设备数据并将发电设备信息上传给总控单元集中分析处理模块，同时接收和处理总控单元集中分析处理模块下发的控制指令，把控制指令下发给相关设备；

总控单元集中分析处理模块，接收工厂总进线开关监测模块和发电设备数据采集控制模块的数据，并通过功率因数控制模块生成控制指令，下发给发电设备数据采集控制模块；

人机交互监控模块，与总控单元集中分析处理模块进行信息交互。

本发明的有益效果如下：

工厂本身无功补偿采用电容投切来控制，早期的工厂电容投切都是人工操作，存在补偿不稳定、补偿能力不足情况。针对这些不足，本发明充分利用发电设备无功补偿能力，并对有功进行合理控制，实现了工厂功率因数自动控制。整个系统控制逻辑严密、运行稳定确保了每条控制指令的精准度，配合实时的控制命令下发机制，大大提高了控制的准确性和实时性，满足工厂合理用电要求。

本发明还充分考虑到光伏电站发电设备额定容量可能存在不一致性，即逆变器额定有功功率NBQMaxP、逆变器最小有功功率设定值NBQMinP、逆变器额定容性无功功率NBQMaxQ、逆变器额定感性无功功率NBQMinQ存在不一致性，对发电设备调节时采用额定容量在光伏电站总容量中占比的方式进行调节。

附图说明

图1为本发明的实施例1的流程图。

图2为本发明的实施例2的流程图。

图3为本发明的实施例3的结构框图。

图4为本发明的实施例4的结构框图。

图5为本发明的实施例5的结构框图。

具体实施方式

本发明提出了一种分布式光伏电站功率因数控制模块、方法及控制系统。

分布式光伏电站功率因数的控制过程是统筹分析功率因数控制参考对象和发电设备信息，形成控制逻辑，对发电设备进行闭环控制。

功率因数控制参考对象信息包含工厂总进线开关有功功率、无功功率、有功用电量、无功用电量、开关位置分合状态、设备通讯情况。其中开关位置分合状态和设备通讯情况，是判定补偿对象是否有效。有功用电量和无功用电量是累积量，根据电网考核要求，需要先计算每月有功、无功用电量，根据勾股定理计算视在用电量，然后计算月功率因数，月功率因数是整个补偿对象。进线无功功率和有功功率是实时量，控制系统对这两个量进行合理控制，来实现月功率因数控制。

发电设备主要是指逆变器。发电设备信息包含逆变器有功功率、无功功率、有功功率设定值、无功功率设定值、运行状态、设备通讯情况。当工厂电容柜补偿能力不足时，由光伏电站逆变器输出无功，减少工厂对电网无功的消耗，当光伏电站无功补偿还不能满足月功率因数要求时，再控制光伏电站有功功率，提高工厂有功用电量。

在本发明中，Ep代表工厂总进线开关有功用电量；Eq代表工厂总进线开关无功用电量；MonthEp代表工厂总进线开关月初有功用电量；MonthEq代表工厂总进线开关月初无功用电量；ECos代表工厂总进线开关月功率因数统计值；ETargetCos代表工厂总进线开关月功率因数正常值，它是整个控制的目标功率因数，它能确保工厂满足功率因数控制要求，同时又不过度补偿无功和限制有功；ESCos代表ETargetCos控制死区，ECos和ETargetCos差值在ESCos范围内判定控制合理；EMinCos代表工厂总进线开关月功率因数正常最低值，它比ETargetCos减去ESCos还要小，当ECos小于EMinCos时，除了控制逆变器无功补偿外还需要控制逆变器有功，来提升功率因数。

P代表工厂总进线开关有功功率；Q代表工厂总进线开关无功功率；P取工厂向电网送电为正，用电为负，Q向电网送电为正代表容性，用电为负代表感性，即和光伏电站发电方向一致。TargetQ代表工厂总进线开关无功功率目标值；SQ代表工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ控制死区，Q和TargetQ差值在SQ范围内判定控制合理。

NBQP代表逆变器有功功率；NBQPset代表逆变器有功功率设定值；NBQMaxP代表逆变器额定有功功率；NBQMinP代表逆变器最小有功功率设定值，一般为逆变器额定容量百分之十；NBQQ代表逆变器无功功率；NBQQset代表逆变器无功功率设定值；NBQMaxQ代表逆变器额定容性无功功率；NBQMinQ代表逆变器额定感性无功功率，无功规定容性为正感性为负。前文中所有有功功率单位为千瓦，无功功率单位为千乏，用电量单位千瓦时和千乏时。

本发明充分考虑到光伏电站发电设备额定容量可能存在不一致性，即逆变器额定有功功率NBQMaxP、逆变器最小有功功率设定值NBQMinP、逆变器额定容性无功功率NBQMaxQ、逆变器额定感性无功功率NBQMinQ存在不一致性，对发电设备调节时采用额定容量在光伏电站总容量中占比的方式进行调节。

其中逆变器额定容性无功功率NBQMaxQ、逆变器额定感性无功功率NBQMinQ大小一致，方向相反。

逆功率控制参数设置情况：

调节周期N秒，考虑到逆变器的通讯速度和实际有功、无功功率对设定值的响应速度，正常情况每次调节完毕后会等待N秒，该参数可从人机界面模块设置，参数会存储到总控单元集中分析处理模块。

工厂总进线开关月功率因数正常值ETargetCos、ETargetCos控制死区ESCos、工厂总进线开关月功率因数正常最低值EMinCos、TargetQ无功功率控制死区SQ这些参数可从人机界面模块设置，参数会存储到总控单元集中分析处理模块。

以下通过多个实施例具体阐述本发明的技术方案。

实施例1。

图1为本发明的实施例1的流程图。如图1所示，分布式光伏电站功率因数控制方法包括：

ST101.检索补偿对象的关系。补偿对象包括工厂总进线开关月功率因数统计值ECos、工厂总进线开关月功率因数正常最低值EMinCos和工厂总进线开关月功率因数正常值ETargetCos。

ST102.判断补偿对象的关系：

ST1021.当ECos<EMinCos，代表目前工厂总进线开关月功率因数统计值ECos已经低于工厂总进线开关月功率因数正常最低值EMinCos，光伏电站需同时控制无功功率和有功功率来提高功率因数。当总线开关Q等于0时，无功用电量会保持不变，总线开关abs(P)数值变大时，有功用电量就会增加，从而提高功率因数。

降低光伏电站的有功功率，会提高工厂有功功率。控制光伏电站的有功功率的方法是检索总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset是否等于总逆变器最小有功功率设定值ΣNBQMinP，如果不是，控制总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset等于总逆变器最小有功功率设定值ΣNBQMinP。

控制光伏电站的无功功率的方法是使得工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0；

ST1022.当ECos<ETargetCos-ESCos，代表目前工厂总进线开关月功率因数统计值ECos满足要求，但相对偏低，需要控制光伏电站的无功功率；控制光伏电站的无功功率的方法是使得工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0；

ST1023.当ECos≥ETargetCos，代表工厂总进线开关月功率因数统计值ECos满足要求，不需要再控制光伏电站有功功率和无功功率；控制光伏电站的总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset等于0，总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset为总逆变器额定有功功率ΣNBQMaxP。

实施例1是控制方法中的核心流程。首先检索了补偿对象的关系，并给予补偿对象的关系进行了判断。判断结果用于控制发电设备的相关参数。

实施例2。

图2为本发明的实施例2的流程图。如图2所示，实施例2中分布式光伏电站功率因数控制方法具体包括：

ST201.功率因数控制开始，判断设备通讯状态和相关数据计算步骤，运行周期为1ms。具体包括：

ST2011.判断功率因数参考对象，即工厂总进线开关设备通讯情况；判断光伏电站所有发电设备，即逆变器通讯情况；实时获取所有信息和参数实时量。

ST2012.累加光伏电站所有通讯正常且开机的逆变器的实时数据，得到总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset、总逆变器无功功率ΣNBQQ和总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset；逆变器无功补偿时，总逆变器无功功率ΣNBQQ应该在总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset附近。

ST2013.根据工厂总进线开关有功用电量Ep、工厂总进线开关无功用电量Eq、工厂总进线开关月初有功用电量MonthEp、工厂总进线开关月初无功用电量MonthEq计算本月进线开关有功用电量和本月进线开关无功用电量；根据本月进线开关有功用电量和本月进线开关无功用电量及勾股定理，计算视在功率月用电量；计算工厂总进线开关月功率因数统计值ECos；

ST2014.计算光伏电站容性补偿能力和感性补偿能力。其中容性补偿能力为ΣNBQMaxQ-ΣNBQQset，感性补偿能力为ΣNBQQset-ΣNBQMinQ。ΣNBQMaxQ为总逆变器额定容性无功功率。ΣNBQMinQ为总逆变器额定感性无功功率。逆变器不做关机控制，因为逆变器一旦关机将无法提供无功补偿。需要控制光伏电站有功功率时，直接控制逆变器的工作参数为逆变器最小有功功率设定值NBQMinP。进入步骤ST02。

ST202.工厂总进线开关设备通讯状态判断和处理步骤，运行周期1ms。

ST2021.当工厂总进线开关设备通讯异常时，整个补偿对象丢失，生成报警信号，返回步骤ST201。重新进行判断设备通讯状态和相关数据计算步骤。

ST2022.当工厂总进线开关设备通讯正常时，检索补偿对象的关系并判断补偿对象的关系，也即进入步骤ST203。

ST203.检索补偿对象的关系。补偿对象包括工厂总进线开关月功率因数统计值ECos、工厂总进线开关月功率因数正常最低值EMinCos和工厂总进线开关月功率因数正常值ETargetCos。并判断补偿对象的关系：

ST2031.当ECos<EMinCos，代表目前工厂总进线开关月功率因数已经低于最低值，光伏电站除了控制无功功率还需要控制有功功率来提高功率因数。

当总线开关Q等于0时，无功用电量会保持不变，总线开关abs(P)值变大时，有功用电量就会增加，从而提高功率因数。

降低光伏电站有功功率，会提高工厂有功功率，光伏电站有功出力按照总逆变器最小有功功率设定值ΣNBQMinP来控制，进入步骤ST204。

光伏电站无功功率按照工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0来控制，进入步骤ST207。

命令下发后，返回步骤ST201。一旦ECos<EMinCos，需要ECos≥ETargetCos-ESCos才能跳出步骤ST2031的循环。ETargetCos为工厂总进线开关月功率因数正常值。ESCos为工厂总进线开关月功率因数正常值ETargetCos控制死区。

ST2032.当ECos<ETargetCos-ESCos，代表目前工厂总进线开关月功率因数满足要求，但相对偏低，光伏电站需要无功功率按照工厂总进线开关无功功率目标TargetQ等于0来控制，提高功率因数，进入步骤ST207。

命令下发后，返回步骤ST201，一旦ECos<ETargetCos-ESCos，需要ECos≥ETargetCos才能跳出步骤ST2032的循环。

ST2033.当ECos≥ETargetCos，代表目前工厂总进线开关月功率因数满足要求，不需要再控制光伏电站有功功率和无功功率，不控制光伏电站有功功率和无功功率。控制光伏电站的逆变器的工作状态为总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset等于0，进入步骤ST206。光伏电站有功出力按照总逆变器额定有功功率ΣNBQMaxP来控制，进入步骤ST205。命令下发后，返回步骤ST201。

ST204.光伏电站有功出力按照总逆变器最小有功功率设定值ΣNBQMinP来控制。检索总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset是否等于总逆变器最小有功功率设定值ΣNBQMinP，假如不是，逆变器按照总逆变器最小有功功率设定值NBQMinP来控制，生成命令下发给通讯正常的逆变器。

ST205.光伏电站有功出力按照总逆变器额定有功功率ΣNBQMaxP来控制。检索总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset是否等于总逆变器额定有功功率ΣNBQMaxP，假如不是，逆变器按照总逆变器额定有功功率NBQMaxP来控制，生成命令下发给通讯正常逆变器。

ST206.光伏电站无功功率按照逆变器无功功率设定值ΣNBQQset等于0来控制。检索总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset是否等于0，假如不是，逆变器按照逆变器无功功率设定值NBQQset等于0来控制，生成命令下发给通讯正常逆变器。

ST207.控制光伏电站的无功功率的方法是使控制工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0。

ST2071.当Q>TargetQ+SQ，代表工厂总进线开关无功功率Q过大，大于工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ和工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ控制死区SQ之和，已经向电网倒送无功功率，需要降低光伏电站无功补偿，来让工厂总进线开关无功功率Q接近0。检索通讯正常且开机的逆变器，重新计算总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset，ΣNBQQset＝ΣNBQQset-Q，按照每台逆变器容量占比，对每个逆变器重新设置逆变器无功功率设定值NBQQset，逆变器无功功率设定值NBQQset最小为逆变器额定感性无功功率NBQMinQ。

ST2072.当Q<TargetQ–SQ，代表工厂总进线开关无功功率Q过小，需要提高光伏电站无功补偿，来让工厂总进线开关无功功率Q接近0。检索通讯正常且开机的逆变器，重新计算总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset，ΣNBQQset＝ΣNBQQset-Q，按照每台逆变器容量占比，对每个逆变器重新设置逆变器无功功率设定值NBQQset，逆变器无功功率设定值NBQQset最大为逆变器额定容性无功功率NBQMaxQ。

ST2073.当abs(Q)≤abs(SQ)，代表工厂总进线开关无功功率Q运行合理，功率因数会慢慢提高。

相对于实施例1，实施例2是一个完整的控制循环和控制逻辑。

实施例3。

图3为本发明的实施例3的结构框图。如图3所示，分布式光伏电站功率因数控制模块，包括补偿对象关系检索模块和补偿对象关系判断模块。

补偿对象关系检索模块；用于检索补偿对象的值；补偿对象包括工厂总进线开关月功率因数统计值ECos、工厂总进线开关月功率因数正常最低值EMinCos和工厂总进线开关月功率因数正常值ETargetCos；

补偿对象关系判断模块：用于根据补偿对象的值进行关系判断：

当ECos<EMinCos，控制光伏电站的有功功率和无功功率；控制光伏电站的有功功率的方法是检索总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset是否等于总逆变器最小有功功率设定值ΣNBQMinP，如果不是，控制总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset等于总逆变器最小有功功率设定值ΣNBQMinP；控制光伏电站的无功功率的方法是使得工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0；

当ECos<ETargetCos-ESCos，控制光伏电站的无功功率；控制光伏电站的无功功率的方法是使得工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0；

当ECos≥ETargetCos，不控制光伏电站有功功率和无功功率；控制光伏电站的逆变器的工作状态为总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset等于0，总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset为总逆变器额定有功功率ΣNBQMaxP。

实施例3中的控制模块可以用于实现实施例1的控制方法。

实施例4

图4是本发明实施例4的结构框图。如图4所示，图4在实施例3的基础上，还包括设备通讯状态判断和相关数据计算模块、工厂总进线开关设备通讯状态判断和处理模块和控制命令下发模块。

设备通讯状态判断和相关数据计算模块用于：

判断工厂总进线开关设备通讯情况；判断光伏电站所有逆变器通讯情况；

累加光伏电站所有通讯正常且开机的逆变器的实时数据，得到总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset、总逆变器无功功率ΣNBQQ和总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset；

根据工厂总进线开关有功用电量Ep、工厂总进线开关无功用电量Eq、工厂总进线开关月初有功用电量MonthEp、工厂总进线开关月初无功用电量MonthEq计算本月进线开关有功用电量和本月进线开关无功用电量；根据本月进线开关有功用电量、本月进线开关无功用电量和勾股定理，计算视在功率月用电量；计算工厂总进线开关月功率因数统计值ECos；

计算电站容性补偿能力和感性补偿能力；容性补偿能力为ΣNBQMaxQ-ΣNBQQset；感性补偿能力为ΣNBQQset-ΣNBQMinQ；ΣNBQMaxQ为总逆变器额定容性无功功率；ΣNBQMinQ为总逆变器额定感性无功功率。

工厂总进线开关设备通讯状态判断和处理模块用于判断和处理工厂总进线开关设备通讯逻辑；当工厂总进线开关设备通讯异常时，补偿对象丢失，生成报警信号，将数据返回至进行判断设备通讯状态和相关数据计算模块；当工厂总进线开关设备通讯正常时，将数据传输至补偿对象关系检索模块。

控制命令下发模块；接收补偿对象关系判断模块的数据，在检索补偿对象的关系并判断补偿对象的关系之后，控制命令下发模块根据补偿对象的关系下发相应的控制命令给通讯正常的逆变器；之后循环重新进入判断设备通讯状态和相关数据计算步骤，并重新判断补偿对象的关系。

实施例5。

图5为本发明的实施例5的结构框图。如图5所示，分布式光伏电站功率因数控制系统包括：工厂总进线开关监测模块，发电设备数据采集控制模块，总控单元集中分析处理模块和人机交互监控模块。整个系统架构采用分布式设计，各个模块可以布置在不同的服务器上运行。各模块之间有数据交互但独立运行，很好的分担系统运行压力，确保控制技术的准确性、稳定性及高效性。

工厂总进线开关监测模块，采集工厂总进线开关信息并将工厂总进线开关信息上传给总控单元集中分析处理模块。工厂总进线开关信息包含进线开关位置信号、有功功率、无功功率、有功用电量、无功用电量、设备通讯情况，一般从进线开关继电保护或者表计获得。工厂总进线开关信息是整个功率因数控制参考对象。工厂总进线开关监测模块把实时采集的工厂总进线开关信息上传给总控单元集中分析处理模块。

发电设备数据采集控制模块，采集发电设备数据并将发电设备信息上传给总控单元集中分析处理模块，同时接收和处理总控单元集中分析处理模块下发的控制指令，把控制指令下发给发电设备。该模块实现发电设备数据采集，该方案中发电设备为光伏电站逆变器设备。逆变器信号一般包含逆变器有功功率、无功功率、有功功率设定值、无功功率设定值、运行情况、设备通讯情况等，一般采用直接采集逆变器或者从箱变数采获得。该模块把实时采集的发电设备数据信息上传给总控单元集中分析处理模块。同时接收处理总控单元集中分析处理模块下发的遥控、遥调控制指令，把命令下发给发电设备。控制命令处理的实时性是该模块的技术关键。

总控单元集中分析处理模块，接收工厂总进线开关监测模块和发电设备数据采集控制模块的数据，并通过功率因数控制模块中的功率因素控制算法，生成控制指令，下发给发电设备数据采集控制模块。总控单元集中分析处理模块汇总功率因数控制所需要的信号并加工分析，通过可编程功率因数控制逻辑，生成精准的控制命令，采用多线程技术，完成控制指令下发。同时具备异常处理功能，并能与人机交互监控模块进行信息交互，对外提供参数设定接口。总控单元集中分析处理模块是整个控制系统的核心，其控制逻辑严密性和准确性是本发明的关键。

人机交互监控模块，实时展示功率因数控制系统的控制信息，提供历史数据查询和对控制系统必要参数设置功能。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (9)

1.一种分布式光伏电站功率因数控制方法，其特征在于，包括：

检索补偿对象的关系；补偿对象包括工厂总进线开关月功率因数统计值ECos、工厂总进线开关月功率因数正常最低值EMinCos和工厂总进线开关月功率因数正常值ETargetCos；

判断补偿对象的关系：

当ECos<EMinCos，控制光伏电站的有功功率和无功功率；控制光伏电站的有功功率的方法是检索总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset是否等于总逆变器最小有功功率设定值ΣNBQMinP，如果不是，控制总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset等于总逆变器的最小有功功率设定值ΣNBQMinP；控制光伏电站的无功功率的方法是控制工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0；

当ECos<ETargetCos-ESCos，控制光伏电站的无功功率；控制光伏电站的无功功率的方法是控制工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0；

当ECos≥ETargetCos，不控制光伏电站有功功率和无功功率，使得光伏电站的有功功率和无功功率复归初始状态，即使得光伏电站的逆变器的工作状态为总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset等于0，总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset为总逆变器额定有功功率ΣNBQMaxP。

2.根据权利要求1所述的分布式光伏电站功率因数控制方法，其特征在于：在检索补偿对象的关系之前，还包括判断设备通讯状态和相关数据计算步骤：

判断工厂总进线开关设备通讯情况；判断光伏电站所有逆变器通讯情况；

累加光伏电站所有通讯正常且开机的逆变器的实时数据，得到总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset、总逆变器无功功率ΣNBQQ和总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset；

根据工厂总进线开关有功用电量Ep、工厂总进线开关无功用电量Eq、工厂总进线开关月初有功用电量MonthEp、工厂总进线开关月初无功用电量MonthEq计算本月进线开关有功用电量和本月进线开关无功用电量；根据本月进线开关有功用电量、本月进线开关无功用电量和勾股定理，计算视在功率月用电量；计算工厂总进线开关月功率因数统计值ECos；

计算电站容性补偿能力和感性补偿能力；容性补偿能力为ΣNBQMaxQ-ΣNBQQset；感性补偿能力为ΣNBQQset-ΣNBQMinQ；ΣNBQMaxQ为总逆变器额定容性无功功率；ΣNBQMinQ为总逆变器额定感性无功功率。

3.根据权利要求1所述的分布式光伏电站功率因数控制方法，其特征在于：在检索补偿对象的关系之前，还包括工厂总进线开关设备通讯状态判断和处理步骤：当工厂总进线开关设备通讯异常时，补偿对象丢失，生成报警信号，重新进行判断设备通讯状态和相关数据计算步骤；当工厂总进线开关设备通讯正常时，检索补偿对象的关系并判断补偿对象的关系。

4.根据权利要求1所述的分布式光伏电站功率因数控制方法，其特征在于：在检索补偿对象的关系并判断补偿对象的关系之后，根据补偿对象的关系下发相应的控制命令给通讯正常的逆变器；之后循环重新进入判断设备通讯状态和相关数据计算步骤，并重新判断补偿对象的关系。

5.根据权利要求1所述的分布式光伏电站功率因数控制方法，其特征在于，控制工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0的具体步骤包括：

当Q>TargetQ+SQ，检索通讯正常且开机的逆变器，重新计算总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset，ΣNBQQset=ΣNBQQset-Q，按照每台逆变器容量占比，对每个逆变器重新设置逆变器无功功率设定值NBQQset；

当Q<TargetQ–SQ，重新计算总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset，ΣNBQQset=ΣNBQQset-Q，按照每台逆变器容量占比，对每个逆变器重新设置逆变器无功功率设定值NBQQset；

当abs（Q）≤abs（SQ），工厂总进线开关无功功率Q运行合理；

Q为工厂总进线开关无功功率；SQ为工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ控制死区。

6.一种分布式光伏电站功率因数控制模块，其特征在于，包括：

补偿对象关系检索模块；用于检索补偿对象的值；补偿对象包括工厂总进线开关月功率因数统计值ECos、工厂总进线开关月功率因数正常最低值EMinCos和工厂总进线开关月功率因数正常值ETargetCos；

补偿对象关系判断模块；用于根据补偿对象的值进行关系判断：

当ECos<EMinCos，控制光伏电站的有功功率和无功功率；控制光伏电站的有功功率的方法是检索总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset是否等于总逆变器最小有功功率设定值ΣNBQMinP，如果不是，控制总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset等于总逆变器的最小有功功率设定值ΣNBQMinP；控制光伏电站的无功功率的方法是控制工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0；

当ECos<ETargetCos-ESCos，控制光伏电站的无功功率；控制光伏电站的无功功率的方法是控制工厂总进线开关无功功率目标值TargetQ等于0；

当ECos≥ETargetCos，不控制光伏电站有功功率和无功功率；控制光伏电站的逆变器的工作状态为总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset等于0，总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset为总逆变器额定有功功率ΣNBQMaxP。

7.根据权利要求6所述的分布式光伏电站功率因数控制模块，其特征在于，还包括设备通讯状态判断模块和相关数据计算模块：

判断工厂总进线开关设备通讯情况；判断光伏电站所有逆变器通讯情况；

累加光伏电站所有通讯正常且开机的逆变器的实时数据，得到总逆变器有功功率设定值ΣNBQPset、总逆变器无功功率ΣNBQQ和总逆变器无功功率设定值ΣNBQQset；

根据工厂总进线开关有功用电量Ep、工厂总进线开关无功用电量Eq、工厂总进线开关月初有功用电量MonthEp、工厂总进线开关月初无功用电量MonthEq计算本月进线开关有功用电量和本月进线开关无功用电量；根据本月进线开关有功用电量、本月进线开关无功用电量和勾股定理，计算视在功率月用电量；计算工厂总进线开关月功率因数统计值ECos；

计算电站容性补偿能力和感性补偿能力；容性补偿能力为ΣNBQMaxQ-ΣNBQQset；感性补偿能力为ΣNBQQset-ΣNBQMinQ；ΣNBQMaxQ为总逆变器额定容性无功功率；ΣNBQMinQ为总逆变器额定感性无功功率。

8.根据权利要求6所述的分布式光伏电站功率因数控制模块，其特征在于，还包括工厂总进线开关设备通讯状态判断和处理模块；当工厂总进线开关设备通讯异常时，补偿对象丢失，生成报警信号，将数据返回至进行判断设备通讯状态和相关数据计算模块；当工厂总进线开关设备通讯正常时，将数据传输至补偿对象关系检索模块。

9.根据权利要求6所述的分布式光伏电站功率因数控制模块，其特征在于，还包括控制命令下发模块；接收补偿对象关系判断模块的数据，并根据补偿对象的关系下发相应的控制命令给相关设备。

Images