CN112104003B - 一种分布式光伏电站调频调压管理系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分布式光伏电站调频调压管理系统及其方法，包括光伏电站现场操控终端、电网采集终端、智能通讯网关、远程控制平台及通讯网络，其中远程控制平台通过智能通讯网关与通讯网络连接，通讯网络分别通过通讯网络分别与伏电站现场操控终端、电网采集终端建立数据连接，其中光伏电站现场操控终端若干，各光伏电站现场操控终端间相互并联。其使用方法包括系统组装及调压调频等两个步骤。本发明一方面可有效满足不同地域内多个光伏电站实现组网供电运行的同时，另可灵活调整系统中光伏电站的运行数量；另一方面在运行中对光伏电站的电压、频率调节精度高，调节稳定性和可靠性好，可极大的提高光伏电站组网运行时的稳定性和可靠性。

Description

一种分布式光伏电站调频调压管理系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种分布式光伏电站调频调压管理系统及其方法，属于输变电技术领域。
背景技术
目前光伏电站是重要的电力供应系统之一，且发电规模也得到了稳步提高，但在光伏电站实际工作运行中，由于各光伏发电站的发电功率、放电方式不同，且光伏发电站的发电效率受时间、天气等因素影响较大，从而导致当前的发电站在与供电电网进行组网运行时，一方面存在供电电压、频率与电网实际运行状态存在较大的差异；另一方面各光伏电站输入电网的供电功率、电压、电流值存在较大的波动，电能稳定性相对较差，从而导致当前光伏电站在组网运行时的难度较大，供电质量稳定性差，并易造成供电电网运行稳定性下降，对供电的安全性和稳定性造成影响。
因此，针对这一问题，迫切需要开发一种全新的光伏电站组网运行管理方法，以满足实际使用的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种分布式光伏电站调频调压管理系统及其方法, 可灵活调整系统中光伏电站的运行数量，极大的提高了系统运行及调节的灵活性、便捷性、稳定性和可靠性，有效提高光伏发电站供电质量。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种分布式光伏电站调频调压管理系统，包括光伏电站现场操控终端、电网采集终端、智能通讯网关、远程控制平台及通讯网络，所述远程控制平台通过通讯网络与智能通讯网关连接，所述智能通讯网关分别与光伏电站现场操控终端、电网采集终端建立数据连接，其中光伏电站现场操控终端若干，各光伏电站现场操控终端间相互并联，电网采集终端为多个，各电网采集终端间相互并联，且每个电网采集终端均与至少3个光伏电站现场操控终端连接并构成一个工作组。
进一步的，所述的光伏电站现场操控终端包括承载机柜、主调压调频器、辅助调压调频器、电容器组、电抗器组、隔离开关、操控面板、电缆接线端子及驱动电路，所述承载机柜为轴线与水平面垂直分布的腔体结构，所述承载机柜内设若干与承载机柜轴线垂直分布的隔板，所述隔板与承载机柜内表面间通过滑槽滑动连接，所述主调压调频器、辅助调压调频器、电容器组、电抗器组、隔离开关、驱动电路均嵌于承载机柜内，且驱动电路、主调压调频器、辅助调压调频器、电容器组、电抗器组沿承载机柜轴线方向从上至下分布，其中所述主调压调频器、辅助调压调频器均至少两个，各主调压调频器、辅助调压调频器间相互并联，所述操控面板和隔离开关嵌于承载机柜前端面并与驱动电路电气连接，所述电缆接线端子若干，嵌于承载机柜后端面，并分别与主调压调频器、辅助调压调频器、电容器组、电抗器组及隔离开关电气连接，所述主调压调频器、辅助调压调频器、电容器组、电抗器组间另通过隔离开关电气连接，所述主调压调频器、辅助调压调频器、电容器组、电抗器组、隔离开关另分别与驱动电路电气连接，所述驱动电路对应的承载机柜外表面设至少一个通讯端口，并通过通讯端口与智能通讯网关电气连接。
进一步的，所述的驱动电路为基于工业计算机为基础的电路系统，且所述驱动电路另设至少一个无线通讯装置、至少一个有线通讯装置及一个卫星定位装置，其中所述无线通讯装置和卫星定位装置对应的承载机柜上端面均设一个通讯天线。
进一步的，所述电网采集终端包括电流检测装置、电压检测装置、功率检测装置、频率检测装置、谐波检测装置及控制电路，所述控制电路分别与电流检测装置、电压检测装置、功率检测装置、频率检测装置、谐波检测装置电气连接，并与智能通讯网关电气连接。
进一步的，所述的远程控制平台包括数据服务器、基于工业计算机的执行操控柜及基于PC计算机的控制台，所述基于工业计算机的执行操控柜及基于PC计算机的控制台均与数据服务器连接，且所述基于工业计算机的执行操控柜至少两个，各基于工业计算机的执行操控柜间相互并联。
本发明另一目的提供一种上述分布式光伏电站调频调压管理系统的控制方法，包括如下步骤：
S1，系统组装：首先一方面将光伏电站现场操控终端分别安装到待组网运行的各光伏电站的配电室内，然后一方面将光伏电站的主发电供电母线通过光伏电站现场操控终端的主调压调频器直接与供电电网连接并进行组网，另一方面将光伏电站的蓄能电池组通过辅助调压调频器与供电电网连接并进行组网，同时将光伏电站现场操控终端的控制电路通过智能通讯网关及通讯网络与远程控制平台建立数据连接；另一方面将电网采集终端与各光伏电站所连接的供电电网的计量系统、测控系统连接，实现对供电电网的运行功率、电压、电流、频率、谐波参数进行采集，同时将电网采集终端的控制电路通过智能通讯网关及通讯网络与远程控制平台建立数据连接；最后由远程控制平台分别对各光伏电站现场操控终端、电网采集终端的设备硬件及运行软件身份识别码进行统计备案，并对各光伏电站现场操控终端的地理位置进行统计备案，同时为各光伏电站现场操控终端、电网采集终端分配独立的数据通讯地址，从而完成组网作业；
S2，调压调频：完成S1步骤后，首先通过电网采集终端对当前电网运行时的运行功率、电压、电流、频率、谐波参数进行持续采集，并将采集的结果同步输送到远程控制平台中，然后由远程控制平台根据当前电网采集终端采集的电网运行参数为基础，设定电网采集终端所连接的各光伏电站现场操控终端的调压、调频参数，并将设置的调压、调频参数通过通讯网络发送至相应光伏电站现场操控终端中，然后由光伏电站现场操控终端根据设置后的调压、调频参数，通过光伏电站现场操控终端的主调压调频器、辅助调压调频器对当前光伏电站输出电能的电压、频率及功率进行设置并与当前电网运行参数匹配，从而实现各光伏电站与电网匹配并组网运行。
进一步的，所述S1步骤中，同一工作组中的光伏电站现场操控终端所在的光伏电站分别与同一供电电网组网运行。
进一步的，所述S2步骤中，在对光伏电站进行调压、调频作业中，一方面通过光伏电站现场操控终端的电容器组、电抗器组进行辅助调节；另一方面通过光伏电站的功率补偿系统进行辅助调节。
本发明一方面系统构成结构简单，通用性及灵活性好，可有效满足不同地域内多个光伏电站实现组网供电运行的同时，另可灵活调整系统中光伏电站的运行数量，极大的提高了系统运行及调节的灵活性和便捷性，有助于降低系统运行成本；另一方面在运行中对光伏电站的电压、频率调节精度高，调节稳定性和可靠性好，可极大的提高光伏电站组网运行时的稳定性和可靠性，有效提高光伏发电站供电质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图；
图2为光伏电站现场操控终端结构示意图；
图3为电网采集终端结构示意图；
图4为远程控制平台结构示意图；
图5为本发明方法流程图；
图中各标号：光伏电站现场操控终端1、隔板100、承载机柜101、主调压调频器102、辅助调压调频器103、电容器组104、电抗器组105、隔离开关106、操控面板107、电缆接线端子108、驱动电路109、电网采集终端2、电流检测装置21、电压检测装置22、功率检测装置23、频率检测装置24、谐波检测装置25、控制电路26、智能通讯网关3、远程控制平台4、数据服务器41、执行操控柜42、控制台43、通讯网络5，滑槽6、通讯端口7、通讯天线8。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示, 一种分布式光伏电站调频调压管理系统，包括光伏电站现场操控终端1、电网采集终端2、智能通讯网关3、远程控制平台4及通讯网络5，其中远程控制平台4通过通讯网络5与智能通讯网关3连接，智能通讯网关3分别与光伏电站现场操控终端1、电网采集终端2建立数据连接，其中光伏电站现场操控终端1若干，各光伏电站现场操控终端1间相互并联，电网采集终端2为多个，各电网采集终端2间相互并联，且每个电网采集终端2均与至少3个光伏电站现场操控终端1连接并构成一个工作组。
重点说明的，所述的光伏电站现场操控终端1包括承载机柜101、主调压调频器102、辅助调压调频器103、电容器组104、电抗器组105、隔离开关106、操控面板107、电缆接线端子108及驱动电路109，所述承载机柜101为轴线与水平面垂直分布的腔体结构，所述承载机柜101内设若干与承载机柜101轴线垂直分布的隔板100，所述隔板100与承载机柜101内表面间通过滑槽6滑动连接，所述主调压调频器102、辅助调压调频器103、电容器组104、电抗器组105、隔离开关106、驱动电路109均嵌于承载机柜101内，且驱动电路109、主调压调频器102、辅助调压调频器103、电容器组104、电抗器组105沿承载机柜101轴线方向从上至下分布，其中所述主调压调频器102、辅助调压调频器103均至少两个，各主调压调频器102、辅助调压调频器103间相互并联，所述操控面板107和隔离开关106嵌于承载机柜101前端面并与驱动电路109电气连接，所述电缆接线端子108若干，嵌于承载机柜101后端面，并分别与主调压调频器102、辅助调压调频器103、电容器组104、电抗器组105及隔离开关106电气连接，所述主调压调频器102、辅助调压调频器103、电容器组104、电抗器组105间另通过隔离开关106电气连接，所述主调压调频器102、辅助调压调频器103、电容器组104、电抗器组105、隔离开关106另分别与驱动电路109电气连接，所述驱动电路109对应的承载机柜101外表面设至少一个通讯端口7，并通过通讯端口7与智能通讯网关3电气连接。
本实施例中，所述的驱动电路109为基于工业计算机为基础的电路系统，且所述驱动电路109另设至少一个无线通讯装置、至少一个有线通讯装置及一个卫星定位装置，其中所述无线通讯装置和卫星定位装置对应的承载机柜上端面均设一个通讯天线8。
此外，所述电网采集终端2包括电流检测装置21、电压检测装置22、功率检测装置23、频率检测装置24、谐波检测装置25及控制电路26，所述控制电路26分别与电流检测装置21、电压检测装置22、功率检测装置23、频率检测装置24、谐波检测装置25电气连接，并与智能通讯网关3电气连接。
本实施例中，所述的远程控制平台4包括数据服务器41、基于工业计算机的执行操控柜42及基于PC计算机的控制台43，所述基于工业计算机的执行操控柜42及基于PC计算机的控制台43均与数据服务器41连接，且所述基于工业计算机的执行操控柜42至少两个，各基于工业计算机的执行操控柜42间相互并联。
如图5所示，一种分布式光伏电站调频调压管理系统的控制方法，包括如下步骤：
S1，系统组装：首先一方面将构成本发明的光伏电站现场操控终端分别安装到待组网运行的各光伏电站的配电室内，然后一方面将光伏电站的主发电供电母线通过光伏电站现场操控终端的主调压调频器直接与供电电网连接并进行组网，另一方面将光伏电站的蓄能电池组通过辅助调压调频器与供电电网连接并进行组网，同时将光伏电站现场操控终端的控制电路通过智能通讯网关及通讯网络与远程控制平台建立数据连接；另一方面将电网采集终端与各光伏电站所连接的供电电网的计量系统、测控系统连接，实现对供电电网的运行功率、电压、电流、频率、谐波参数进行采集，同时将电网采集终端的控制电路通过智能通讯网关及通讯网络与远程控制平台建立数据连接；最后由远程控制平台4分别对各光伏电站现场操控终端1、电网采集终端2的设备硬件及运行软件身份识别码进行统计备案，并对各光伏电站现场操控终端1的地理位置进行统计备案，同时为各光伏电站现场操控终端1、电网采集终端2分配独立的数据通讯地址，从而完成组网作业；
S2，调压调频：完成S1步骤后，首先通过电网采集终端对当前电网运行时的运行功率、电压、电流、频率、谐波参数进行持续采集，并将采集的结果同步输送到远程控制平台中，然后由远程控制平台根据当前电网采集终端采集的电网运行参数为基础，设定电网采集终端所连接的各光伏电站现场操控终端的调压、调频参数，并将设置的调压、调频参数通过通讯网络发送至相应光伏电站现场操控终端中，然后由光伏电站现场操控终端根据设置后的调压、调频参数，通过光伏电站现场操控终端的主调压调频器、辅助调压调频器对当前光伏电站输出电能的电压、频率及功率进行设置并与当前电网运行参数匹配，从而完成各光伏电站与电网匹配并组网运行的目的。
本实施例中，所述S1步骤中，同一工作组中的光伏电站现场操控终端所在的光伏电站分别与同一供电电网组网运行。
值得注意的，所述S2步骤中，在对光伏电站进行调压、调频作业中，一方面通过光伏电站现场操控终端的电容器组、电抗器组进行辅助调节；另一方面通过光伏电站的功率补偿系统进行辅助调节。
通过上述实施例构成系统以及控制方法，由于各光伏电站现场操控终端1间相互并联，各电网采集终端2间相互并联，且每个电网采集终端2均与至少3个光伏电站现场操控终端1连接并构成一个工作组，使其系统构成结构简单，通用性及灵活性好，可有效满足不同地域内多个光伏电站实现组网供电运行的同时，另可灵活调整系统中光伏电站的运行数量，并通过设置光伏电站现场操控终端组成结构，由远程控制平台根据当前电网采集终端采集的电网运行参数为基础，设定电网采集终端所连接的各光伏电站现场操控终端的调压、调频参数，并将设置的调压、调频参数通过通讯网络发送至相应光伏电站现场操控终端中使其极大的提高了系统运行及调节的灵活性和便捷性，有助于降低系统运行成本。
另外，本发明由光伏电站现场操控终端根据设置后的调压、调频参数，通过光伏电站现场操控终端的主调压调频器、辅助调压调频器对当前光伏电站输出电能的电压、频率及功率进行设置并与当前电网运行参数匹配，完成各光伏电站与电网匹配并组网运行，使其在运行中对光伏电站的电压、频率调节精度高，调节稳定性和可靠性好，可极大的提高光伏电站组网运行时的稳定性和可靠性，有效提高光伏发电站供电质量。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种分布式光伏电站调频调压管理系统，其特征在于：包括光伏电站现场操控终端（1）、电网采集终端（2）、智能通讯网关（3）、远程控制平台（4）和通讯网络（5），所述远程控制平台（4）通过通讯网络（5）与智能通讯网关（3）连接，所述智能通讯网关（3）分别与光伏电站现场操控终端（1）、电网采集终端（2）建立数据连接，其中所述光伏电站现场操控终端（1）若干且各光伏电站现场操控终端（1）间相互并联，所述电网采集终端（2）为多个且各电网采集终端（2）间相互并联，且每个电网采集终端（2）均与至少3个光伏电站现场操控终端（1）连接并构成一个工作组；所述光伏电站现场操控终端（1）包括承载机柜（101）、主调压调频器（102）、辅助调压调频器（103）、电容器组（104）、电抗器组（105）、隔离开关（106）、操控面板（107）、电缆接线端子（108）和驱动电路（109），所述承载机柜（101）为轴线与水平面垂直分布的腔体结构，所述承载机柜（101）内设若干与承载机柜（101）轴线垂直分布的隔板（100），所述隔板（100）与承载机柜（101）内表面间通过滑槽（6）滑动连接，所述主调压调频器（102）、辅助调压调频器（103）、电容器组（104）、电抗器组（105）、隔离开关（106）、驱动电路（109）均嵌于承载机柜（101）内，且驱动电路（109）、主调压调频器（102）、辅助调压调频器（103）、电容器组（104）、电抗器组（105）沿承载机柜（101）轴线方向从上至下分布，其中所述主调压调频器（102）、辅助调压调频器（103）均至少两个，各所述主调压调频器（102）、辅助调压调频器（103）间相互并联，所述操控面板（107）和隔离开关（106）嵌于承载机柜（101）前端面并与驱动电路（109）电气连接，所述电缆接线端子（108）若干，嵌于承载机柜（101）后端面，并分别与主调压调频器（102）、辅助调压调频器（103）、电容器组（104）、电抗器组（105）及隔离开关（106）电气连接，所述主调压调频器（102）、辅助调压调频器（103）、电容器组（104）、电抗器组（105）间另通过隔离开关（106）电气连接，所述主调压调频器（102）、辅助调压调频器（103）、电容器组（104）、电抗器组（105）、隔离开关（106）另分别与驱动电路（109）电气连接，所述驱动电路（109）对应的承载机柜（101）外表面设至少一个通讯端口（7），并通过通讯端口（7）与智能通讯网关（3）电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站调频调压管理系统，其特征在于：所述驱动电路（109）为基于工业计算机为基础的电路系统，且所述驱动电路（109）另设至少一个无线通讯装置、至少一个有线通讯装置及一个卫星定位装置，其中所述无线通讯装置和卫星定位装置对应的承载机柜（101）上端面均设一个通讯天线（8）。
3.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站调频调压管理系统，其特征在于：所述电网采集终端（2）包括电流检测装置（21）、电压检测装置（22）、功率检测装置（23）、频率检测装置（24）、谐波检测装置（25）及控制电路（26），所述控制电路（26）分别与电流检测装置（21）、电压检测装置（22）、功率检测装置（23）、频率检测装置（24）、谐波检测装置（25）电气连接，并与智能通讯网关（3）电气连接。
4.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站调频调压管理系统，其特征在于：所述的远程控制平台（4）包括数据服务器（41）、基于工业计算机的执行操控柜（42）及基于PC计算机的控制台（43），所述基于工业计算机的执行操控柜（42）及基于PC计算机的控制台（43）均与数据服务器（41）连接，且所述基于工业计算机的执行操控柜（42）至少两个，各基于工业计算机的执行操控柜（42）间相互并联。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的分布式光伏电站调频调压管理系统的控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
S1，系统组装：首先一方面将光伏电站现场操控终端（1）分别安装到待组网运行的各光伏电站的配电室内，然后一方面将光伏电站的主发电供电母线通过光伏电站现场操控终端（1）的主调压调频器（102）直接与供电电网连接并进行组网，另一方面将光伏电站的蓄能电池组通过辅助调压调频器（103）与供电电网连接并进行组网，同时将光伏电站现场操控终端（1）的控制电路（26）通过智能通讯网关（3）及通讯网络（5）与远程控制平台（4）建立数据连接；另一方面将电网采集终端（2）与各光伏电站所连接的供电电网的计量系统、测控系统连接，实现对供电电网的运行功率、电压、电流、频率、谐波参数进行采集，同时将所述电网采集终端（2）的控制电路（26）通过智能通讯网关（3）及通讯网络（5）与远程控制平台（4）建立数据连接；最后由远程控制平台（4）分别对各光伏电站现场操控终端（1）、电网采集终端（2）的设备硬件及运行软件身份识别码进行统计备案，并对各光伏电站现场操控终端（1）的地理位置进行统计备案，同时为各光伏电站现场操控终端（1）、电网采集终端（2）分配独立的数据通讯地址，从而完成组网作业；
S2，调压调频：完成S1步骤后，首先通过电网采集终端（2）对当前电网运行时的运行功率、电压、电流、频率、谐波参数进行持续采集，并将采集的结果同步输送到远程控制平台（4）中，然后由远程控制平台（4）根据当前电网采集终端（2）采集的电网运行参数为基础，设定电网采集终端（2）所连接的各光伏电站现场操控终端（1）的调压、调频参数，并将设置的调压、调频参数通过通讯网络（5）发送至相应光伏电站现场操控终端（1）中，然后由光伏电站现场操控终端（1）根据设置后的调压、调频参数，通过光伏电站现场操控终端（1）的主调压调频器（102）、辅助调压调频器（103）对当前光伏电站输出电能的电压、频率及功率进行设置并与当前电网运行参数匹配，从而实现各光伏电站与电网匹配并组网运行。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于： 步骤S1中，同一工作组中的光伏电站现场操控终端（1）所在的光伏电站分别与同一供电电网组网运行。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于： 步骤S2中，在对光伏电站进行调压、调频作业中，一方面通过光伏电站现场操控终端（1）的电容器组（104）、电抗器组（105）进行辅助调节；另一方面通过光伏电站的功率补偿系统进行辅助调节。
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