CN113555961A - 一种分布式电源协调监控装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式电源协调监控装置及方法，本发明集成了以下四个功能模块：功率控制模块、自动化信息采集收发模块、继电保护模块、电能质量分析模块；本发明解决电网电压抬升至越限的问题，并具有自动发电和一次调频等功能，满足分布式电源以电力系统稳态和暂态的稳定运行监控需求，使电站实现遥信、遥测、遥控、遥调或就地自适应控制功能；具有重要的工程应用价值和很好的经济性。

Description

一种分布式电源协调监控装置及方法
技术领域
本发明涉及分布式电源综合自动化技术领域，具体涉及一种面向光伏、风力、储能等分布式电源协调监控装置，使电站实现以满足电力系统稳定运行为目的功率控制、保护、各种自动化信息的采集收发，以及电能质量分析等功能，具体涉及一种分布式电源协调监控装置及方法。
背景技术
大量新能源均以分布式电源的方式接入电网，其比例日渐呈增大，其中大比例的光伏和风能具有显著的间歇性和随机波动性，这些给电力系统的暂态功率平衡增加很多困难，不利于电网频率的稳定。另一方面，对于占比最大的分布式光伏电站，其在就地控制模式下一般采用定并网点单位功率因数1控制，而配电网电阻和电抗比值一般较大，光伏的有功注入将引起并网点电压上升，有功功率波动可能造成电压的大幅度波动，给配电网的电压调节带来困难。传统集中式电源调度方式对数量众多、形式各异、不可调度的分布式电源缺乏有效管控,给电力系统的稳定性和安全性留下了隐患。
作为分布式电源功率转换的逆变器，其本身具备快速、连续的功率调节能力，特别是无功功率的调节，如果将这些功率调节手段纳入电网区域调控范围，将有助于增强电网的频率和电压稳定，提高电网运行的稳定性和安全性。
目前的绝大部分分布式电站，均缺少以上功率协调的手段和装置，一般只配置简单的信息采集和转发装置、继电保护装置、电能质量分析装置等，种类繁多，没有进行集成，不但连接复杂，而且投资也比较大。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提出了一种分布式电源协调监控装置及方法，装置以满足电力系统稳定运行为目的功率控制技术为核心，集成了以下四个功能模块：功率控制模块、自动化信息采集收发模块、继电保护模块、电能质量分析模块。
一种分布式电源协调监控装置，包括功率控制模块、自动化信息采集收发模块、继电保护模块、电能质量分析模块；
所述的功率控制模块是一个以满足电力系统稳定运行为目的功率控制模块，包括有功频率和无功电压控制；
所述的有功频率控制包括：(1)直接有功功率控制，其按调度AGC指令；(2)一次调频功能；(3)电力系统振荡抑制；(4)精准负荷控制；
无功电压控制包括：(1)直接无功功率控制，其按调度指令遥调；(2)母线电压控制；(3)恒功率因数控制，具备AVC和SVG的控制策略；
所述的功率控制模块控制方式包括远程和就地控制；
所述的自动化信息采集收发模块：其完成电网调度中心需要的各类遥信、遥测信息采集以及遥控、遥调信息的接收。
所述的继电保护模块，指配置了常规分布式电源需要各种电流、电压和频率保护的功能模块。
所述的电能质量分析模块，指分析并网点的电能质量，包括：电压电流的谐波量、畸变率、电压合格率。
作为优选，所述的遥信的信息包括：并网点开关、电站事故总信号。
作为优选，所述的遥测的信息包括：并网点电压、电流、有功功率、无功功率、频率、上网电量、功率因数、电站可调发电功率余量。
作为优选，所述的分布式电源协调监控装置为一个以微处理器为核心的智能集成装置，安装在电站二次屏柜上。
作为优选，所述的分布式电源协调监控装置，就地与电站各发电单元连接通讯，并且以有线或无线方式和电网调控中心通讯。
一种分布式电源协调监控装置的监控方法，该方法具体为：所述的自动化信息采集收发模块与各发电单元或逆变器的集中数据采集器通讯，获取发电单元或逆变器的有功无功功率；
功率控制模块根据电网调控中心的对有功频率、无功电压的控制要求，结合电站配网模型和发电单元的工况，求解电网稳定安全运行需要的无功功率、有功功率的分解值，下发给各个发电单元，进行功率遥调及就地自动控制；其中对无功功率遥调及就地自动控制具体为：实时计算站内所有发电单元的无功功率出力的限值，最大限度地利用发电单元的无功调节能力，实现无功电压控制，具体设计三个控制方式：(1)直接无功功率控制；(2)母线电压控制；(3)恒功率因数控制；并具备AVC和SVG的控制策略；其中对无功功率遥调及就地自动控制具体为：根据电力系统稳态暂态运行要求，实施发电单元的有功功率调节；具体设计四个控制方式：(1)直接有功功率控制即按调度AGC指令；(2)一次调频功能；(3)电力系统振荡抑制；(4)精准负荷控制；
所述的继电保护模块根据电流、电压、频率的实际值与整定值比较，进行三段过流保护、零序过流保护、过负荷保护、低电压保护、过电压保护、低频保护和重合闸。
电能质量分析模块根据谐波分析算法对三相电压基波和2～13次谐波有效值、三相电流基波和2～13次谐波有效值，总谐波电压、电流畸变率，电压合格率进行分析并输出。
本发明装置的工作原理是：装置通过接入的并网点电压、电流二次值(自PT、CT)，实时计算并网点的总有功和无功功率、频率、谐波等参数，分别用于功率控制、信息采集、继电保护、电能质量分析；装置以有线或无线方式和电网调控中心通讯，上传信息和接受指令；就地与电站各发电单元以通讯的方式连接，获取发电单元的状态参数；功率控制模块，根据电网调控中心的对有功频率、无功电压的控制要求，并结合电站配网模型和逆变器的工况、功率电压的限制值，求解无功功率、有功功率的分解值，下发给各个发电单元(逆变器)，进行控制调节。继电保护模块根据电流、电压、频率的实际值与整定值比较，决定动作与否。电能质量分析模块根据谐波分析算法，进行计算分析。
本发明装置可解决电网电压抬升至越限的问题，并具有自动发电和一次调频等功能，满足分布式电源以电力系统稳态和暂态的稳定运行监控需求，使电站实现遥信、遥测、遥控、遥调或就地自适应控制功能，装置集成了分布式电源要求配置的继电保护、电能质量分析等模块，具有重要的工程应用价值和很好的经济性。
附图说明
图1为本发明装置控制连接图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本技术作进一步说明。
具体实施应用见图1，装置在电网调控中心和电站发电装置，实时采集并网点电压电流原始值(可采用电压互感器、电流互感器二次测量值，电压100V、电流5A或1A)，提供给内部各模块计算。装置通过纵向加密转装置与电网区域调度主站相连(有线或无线方式，采用IEC61850、IEC60870-5-104、IEC60870-5-103、IEC60870-5-102、IEC60870-5-101等通信规约)，上传信息及下达控制指令。装置与各发电单元或逆变器的集中数采通讯(支持IEC61850、IEC60870、Modbus等通信规约)，获取发电单元(逆变器)的有功无功功率等信息，功率控制模块根据电网调控中心的对有功频率、无功电压的控制要求，结合电站配网模型和发电单元的工况，求解电网稳定安全运行需要的无功功率、有功功率的分解值，下发给各个发电单元，进行控制调节。功率遥调及就地自动控制包括：
1)无功、电压控制，实时计算站内所有发电单元的无功功率出力的限值(根据发电单元的额定值和实时有功出力)，最大限度地利用发电单元的无功调节能力，实现无功电压控制，具体设计三个控制方式：(1)直接无功功率控制(按调度指令遥调)；(2)母线电压控制；(3)恒功率因数控制。并具备AVC和SVG的控制策略。
2)有功、频率控制，根据电力系统稳态暂态运行要求，实施发电单元的有功功率调节。具体设计四个控制方式：(1)直接有功功率控制(按调度AGC指令)；(2)一次调频功能；(3)电力系统振荡抑制；(4)精准负荷控制。
遥控方式包括并网开关合分、电站启停等，通过数字接口输出。
信息采集功能涉及：
1)遥信：并网点开关、电站事故总信号等。
2)遥测：并网点电压、电流、有功功率、无功功率、频率、上网电量、功率因数、电站可调发电功率余量等。
继电保护设计：三段过流保护(复合电压闭锁)；零序过流保护；过负荷保护；低电压保护；过电压保护；低频保护；重合闸(后加速)。
电能分析：三相电压基波和2～13次谐波有效值、三相电流基波和2～13次谐波有效值，总谐波电压、电流畸变率，电压合格率。按实际需求，分析的谐波次数提高可根据采样频率。
装置设计人机界面：具有事件记录、数据记录功能，为分析装置动作行为提供详细、全面的数据信息。

Claims (6)

1.一种分布式电源协调监控装置，其特征在于：包括功率控制模块、自动化信息采集收发模块、继电保护模块、电能质量分析模块；
所述的功率控制模块是一个以满足电力系统稳定运行为目的功率控制模块，包括有功频率和无功电压控制；
所述的有功频率控制包括：(1)直接有功功率控制，其按调度AGC指令；(2)一次调频功能；(3)电力系统振荡抑制；(4)精准负荷控制；
无功电压控制包括：(1)直接无功功率控制，其按调度指令遥调；(2)母线电压控制；(3)恒功率因数控制，具备AVC和SVG的控制策略；
所述的功率控制模块控制方式包括远程和就地控制；
所述的自动化信息采集收发模块：其完成电网调度中心需要的各类遥信、遥测信息采集以及遥控、遥调信息的接收；
所述的继电保护模块，指配置了常规分布式电源需要各种电流、电压和频率保护的功能模块；
所述的电能质量分析模块，指分析并网点的电能质量，包括：电压电流的谐波量、畸变率、电压合格率。
2.根据权利要求1所述的一种分布式电源协调监控装置，其特征在于：所述的遥信的信息包括：并网点开关、电站事故总信号。
3.根据权利要求1所述的一种分布式电源协调监控装置，其特征在于：所述的遥测的信息包括：并网点电压、电流、有功功率、无功功率、频率、上网电量、功率因数、电站可调发电功率余量。
4.根据权利要求1所述的一种分布式电源协调监控装置，其特征在于：所述的分布式电源协调监控装置为一个以微处理器为核心的智能集成装置，安装在电站二次屏柜上。
5.根据权利要求1所述的一种分布式电源协调监控装置，其特征在于：所述的分布式电源协调监控装置，就地与电站各发电单元连接通讯，并且以有线或无线方式和电网调控中心通讯。
6.根据权利要求1所述的一种分布式电源协调监控装置的监控方法，其特征在于：所述的自动化信息采集收发模块与各发电单元或逆变器的集中数采通讯，获取发电单元或逆变器的有功无功功率；
功率控制模块根据电网调控中心的对有功频率、无功电压的控制要求，结合电站配网模型和发电单元的工况，求解电网稳定安全运行需要的无功功率、有功功率的分解值，下发给各个发电单元，进行功率遥调及就地自动控制；其中对无功功率遥调及就地自动控制具体为：实时计算站内所有发电单元的无功功率出力的限值，最大限度地利用发电单元的无功调节能力，实现无功电压控制，具体设计三个控制方式：(1)直接无功功率控制；(2)母线电压控制；(3)恒功率因数控制；并具备AVC和SVG的控制策略；其中对无功功率遥调及就地自动控制具体为：根据电力系统稳态暂态运行要求，实施发电单元的有功功率调节；具体设计四个控制方式：(1)直接有功功率控制即按调度AGC指令；(2)一次调频功能；(3)电力系统振荡抑制；(4)精准负荷控制；
所述的继电保护模块根据电流、电压、频率的实际值与整定值比较，进行三段过流保护、零序过流保护、过负荷保护、低电压保护、过电压保护、低频保护和重合闸；
电能质量分析模块根据谐波分析算法对三相电压基波和2～13次谐波有效值、三相电流基波和2～13次谐波有效值，总谐波电压、电流畸变率，电压合格率进行分析并输出。
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