CN114567072A - 光伏电站的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏电站的控制系统，所述系统包括：设备及设施层包括光伏电站各边缘侧的信息处理单元及配套设施，各边缘侧信息处理单元及配套设施与光伏系统的测控装置和升压站的数据接口站连接以获取光伏电站的运行参数；通讯及网络层通过建立两端三网以将光伏电站的运行参数发送至监控及调度层，以及将监控及调度层下发的调节分配后的功率指令和管理指令发送至光伏电站；监控及调度层用于接收设备及设施层的运行参数，并对光伏电站的运行参数进行跟踪，以及接收生产与运营层下发的目标功率曲线指令，并根据目标功率曲线指令对功率指令进行调节，并对管理指令进行分配；生产与运营层用于建立本地数据库，以及生成目标功率曲线。

Description

光伏电站的控制系统
技术领域
本发明涉及光伏电站技术领域，尤其涉及光伏电站的控制系统。
背景技术
大规模高比例新能源对电力系统运行与电力供应保障带来一定的影响，原因之一在于新能源发电 出力的间歇性、波动性、随机性特性。当前我国新能源发电的装机占比接近25％，发电量占比接近10％， 新能源还不具备与常规电源类似的系统友好特性。预计2030～2035年前后，新能源发电装机占比有望 超过50％，将成为新型电力系统的主体电源，且随着大基地项目开发成为趋势，快速增长的背后带来 两个重点难题，一是仅依靠剩余规模的常规电源项目，无法实现电力安全可靠供应，亟需集成应用相 关领域新技术，加快提升新能源发电项目的系统友好特性，提升电力支撑保障能力；二是平价时代全 生命周期内降本增效才能实现光伏电站效益最大化，因此在增加发电量、减少运维成本和技术创新驱 动方面提出了更高的要求，尤其是大型GW级光伏电站，占地面积上万亩，光伏阵列分布点多，上百 万个光伏组件、上万个逆变器、上百个变压器，仅逆变器测点数据量达到上百万个，组件效率、系统 效率问题影响由量变转为质变等等，亟需一套安全先进可靠的GW级大型光伏电站智慧控制系统，实 现大型光伏电站运营的少人高效。
发明内容
本发明旨在至少从一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种光伏电站的控制系统，该系统是一套安全先进可靠的GW级大 型光伏电站的控制系统，该系统能够实现大型光伏电站运营的少人高效。
为达到上述目的，本发明提供了一种光伏电站的控制系统，该系统包括：设备及设施层、通讯及 网络层、监控及调度层和生产与运营层；其中，所述设备及设施层包括光伏电站各边缘侧的信息处理 单元及配套设施，所述光伏电站包含光伏系统和升压站，各所述边缘侧信息处理单元及配套设施与所 述光伏系统的测控装置和所述升压站的数据接口站连接，以获取所述光伏电站的运行参数；其中，所 述光伏电站的运行参数包括所述光伏电站的实时运行数据和状态信息；所述通讯及网络层通过建立两 端三网，以将所述光伏电站的运行参数发送至所述监控及调度层，以及将所述监控及调度层下发的调 节分配后的功率指令和管理指令发送至所述光伏电站；所述监控及调度层用于接收所述设备及设施层 的运行参数，并对所述光伏电站的运行参数进行跟踪，以及接收所述生产与运营层下发的目标功率曲 线指令，并根据所述目标功率曲线指令对功率指令进行调节，并对所述管理指令进行分配；所述生产 与运营层，用于根据所述光伏电站的运行参数和市场经营数据，建立本地数据库，并进行数据应用、 数据展示、光伏电站数字化协同生产运营和运行维护，以及生成所述目标功率曲线。
根据本发明实施例的光伏电站的控制系统，由设备及设施层、通讯及网络层、监控及调度层和生 产与运营层四个层构成，其中，设备及设施层包括光伏电站各边缘侧的信息处理单元及配套设施，光 伏电站包含光伏系统和升压站，各边缘侧信息处理单元及配套设施与光伏系统的测控装置和升压站的 数据接口站连接，以获取光伏电站的运行参数；其中，光伏电站的运行参数包括光伏电站的实时运行 数据和状态信息；通讯及网络层通过建立两端三网，以将光伏电站的运行参数发送至监控及调度层， 以及将监控及调度层下发的调节分配后的功率指令和管理指令发送至光伏电站；监控及调度层用于接 收设备及设施层的运行参数，并对光伏电站的运行参数的跟踪，以及接收生产与运营层下发的目标功 率曲线指令，并根据目标功率曲线指令对功率指令进行调节，并对管理指令进行分配；生产与运营层， 用于根据光伏电站的运行参数和市场经营数据，建立本地数据库，并进行数据应用、数据展示、光伏 电站数字化协同生产运营和运行维护，以及生成目标功率曲线。由此，该系统是一种面向大型光伏电 站，容量达到1GW级别的光伏场站智慧控制系统，该发明专利区别于当前现有的任何光伏电站控制 系统或管理系统，其特点，一是一套成熟、可靠、适用度极高且融合一体的产品，同时可以模块化部 署(适用于大型基地光伏电站群)，可直接部署在任何场景的光伏电站环境中；二是大型光伏电站特 别是1GW级以上的光伏基地项目满足电网尤其是全景监控对功率快速响应的要求；三是控制系统和 管理系统融为一体设计、开发、部署，解决了信息流、管理流和控制流的数据贯通，各种智能装备、 智能传感、智能设备的配套系统亦与智慧管理数据联通，形成了一体化的管理系统；四是实现了各种 先进技术与光伏的融合，包括5G应用、云计算、无人机机巢，提供了一套融合各种先进技术、先进 成熟设备选型应用的成熟产品，该系统能够实现大型光伏电站运营的少人高效。
另外，本发明实施例提出的光伏电站的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述通讯及网络层通过建立两端三网，包括：采用云边协同控制技术， 建立所述边端信息处理单元和云端协调管控中心，用于实时接收数据；针对不同时间尺度、相应速度 和网络带宽要求，建立快速控制网、生产数据网和辅助管理网。
根据本发明的一个实施例，所述光伏电站在各逆变器之间到各对应变压器之间，采用电力载波通 信方式；所述光伏电站在各所述测控装置之间，采用光纤通信方式；所述光伏电站采用5G通信、北 斗定位、无线AP通信方式，为管理区功能提供无线网络能力；根据区域划分隔离、网络边界保护、 终端安全防护、通信数据加密、集中审计管控策略手段，对通信及网络层进行等级保护。
根据本发明的一个实施例，所述通讯及网络层根据数据通讯要求，建立三个相对独立的网络体系， 分别为：建立专用的快速控制的电网主动支撑网，以实现接入所述光伏电站的ms级快速控制；建立 生产数据网，用于对各设备进行转换协议、统一数据格式，并通过云边协同机制，在云端统计、分析、 诊断各数据，并将各所述设备的告警和诊断信息发送至快速控制网和辅助管理网，以为电网主动支撑 和各所述设备的运维检修提供数据支撑；建立辅助管理网，用于接入多源异构数据，所述多源异构数 据包括各感知传感器、火灾报警、气象预报、功率预测、视频监控的数据，并利用云边协同机制，将 各类报警联动、人脸识别、火灾烟雾视频流分析功能部署在云端，所述云端进行各信息汇总归集，并 根据各信息汇总归集的结果进行运维检修指令的分配。
根据本发明的一个实施例，在满足电网电压支撑需求的情况下，通过所述光伏电站的控制系统中 各层的协调控制，对所述光伏电站的控制系统中的各电力电子器件的参数进行调节。
根据本发明的一个实施例，所述光伏电站与储能系统和煤电机组进行联合控制调整。
根据本发明的一个实施例，所述通讯及网络层融合AGC、AVC、一次调频功能模块，以适应电 力系统电网功率、电压、频率响应的一体化控制，在所述光伏电站的控制系统的软件层面实现信息互 通，并依靠云边协同、快速网络使所述光伏电站具备主动适应电网功能，以接入所述光伏电站AGC、 AVC的ms级快速控制。
根据本发明的一个实施例，所述光伏电站的控制系统构建以不同电压等级母线出线侧频率-有功和 电压-无功控制为单位的多层闭环控制系统；其中，所述多层闭环控制系统支持整场和分层分组调度管 理控制。
根据本发明的一个实施例，所述云边协同控制技术，通过分布式计算的方式，碎片化的分布到各 所述边缘侧的信息处理单元，各所述边缘侧的信息处理单元与云中心侧协调控制中心通过各种机制协 同联动，分布式架构的边缘侧和云端数据传输发送和接收过程解耦，以接收所述光伏电站的运行参数。
根据本发明的一个实施例，在边缘侧的各个电压等级母线出线侧设置对应的电量采集单元，光伏 电站的控制服务器通过光纤网络快速采集各发电单元的逆变器或数采装置的控制数据，并根据所述控 制数据进行云边高速控制。
根据本发明的一个实施例，所述光伏电站的各逆变器通过数采装置提供单独的通讯接口，所述通 讯接口通过UDP、CAN或其他快速通讯协议实现ms级通讯，将所有信号接入快速控制网，并利用 NT+系统柔性分域组网的特点，接入AGC、AVC的统一控制运行，以及利用NT+系统图形化的组态 功能，设计制造控制器、芯片、策略算法，以形成自主知识产权的NT+封装单元，以及根据所述光伏 电站容量变化进行扩展所述组态功能。
根据本发明的一个实施例，所述光伏电站具有“空、地、底”全量数据采集功能；其中，所述“空、 地、底”全量数据采集功能是采集光伏电站地底的地质信息、地面的多种设备数据和信息、地上的气象 数据、无人机数据，并融入所述光伏电站的控制系统中；其中，所述多种设备包括清扫机器人、人车 定位信息检测、智能摄像头、智能手持终端中的至少一种。
根据本发明的一个实施例，所述光伏电站全场覆盖5G网络，所述5G网络作为备用网络，其中， 所述5G网络通过虚拟专网或5G切片网络技术提供独立、安全的5G无线网络通道；其中，在所述光 纤通讯正常的情况下，所述光伏电站的运行参数通过光纤专网传输；在所述光纤出现超过设定时间的 中断或其他故障情况下，所述网络从所述光纤切换至5G网络。
根据本发明的一个实施例，所述光伏电站的控制系统融合光伏企业生产经营数字化PDCA闭环管 理模式。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书 一起用于解释本发明的原理，并不构成对本发明的不当限定。
图1是根据本发明实施例的光伏电站的控制系统的方框示意图；
图2是根据本发明一个实施例的光伏电站四层结构逻辑关系框图；
图3是根据本发明一个实施例的光伏电站一次调频控制策略流程图；
图4是根据本发明一个实施例的光伏电站有功-频率下垂特性曲线及控制算法的示意图；
图5是根据本发明实施例的光伏电站AVC控制九区图；
图6是根据本发明实施例的光伏电站AVC控制策略流程图；
图7是根据本发明实施例的光伏电站的控制系统的整体拓扑结构；
图8是根据本发明实施例的光伏电站的控制系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本领域普通人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图，对本发明实施例中的技 术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于 区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可 以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下 示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所 附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
大规模高比例新能源对电力系统运行与电力供应保障带来一定的影响，原因之一在于新能源发电 出力的间歇性、波动性、随机性特性。当前我国新能源发电的装机占比接近25％，发电量占比接近10％， 新能源还不具备与常规电源类似的系统友好特性。预计2030～2035年前后，新能源发电装机占比有望 超过50％，将成为新型电力系统的主体电源，且随着大基地项目开发成为趋势，快速增长的背后带来 两个重点难题，一是仅依靠剩余规模的常规电源项目，无法实现电力安全可靠供应，亟需集成应用相 关领域新技术，加快提升新能源发电项目的系统友好特性，提升电力支撑保障能力；二是平价时代全 生命周期内降本增效才能实现光伏电站效益最大化，因此在增加发电量、减少运维成本和技术创新驱 动方面提出了更高的要求，尤其是大型GW级光伏电站，占地面积上万亩，光伏阵列分布点多，上百 万个光伏组件、上万个逆变器、上百个变压器，仅逆变器测点数据量达到上百万个，组件效率、系统 效率问题影响由量变转为质变等等，亟需一套安全先进可靠的GW级大型光伏电站智慧控制系统，实 现大型光伏电站运营的少人高效。
当前新能源电站进行的自动发电控制AGC功率控制的过程环节冗长，且与AVC、一次调频分系 统建设，各系统之间相互通讯，AGC功率调节响应时间较长，站内冗长的控制系统通讯架构，以及与 此相关的通讯规约、介质以及逆变器本身的通讯、转发和最终功率执行算法等，整体导致当前新能源 光伏站功率控制响应迟缓。另外，在新能源占比高的电网，电网需要挖掘新的快速调节能力以弥补传 统备用发电容量比例的不足。如果新能源站能够实现毫秒内的快速调节，将减少切机量和切负荷量， 而且保留新能源在网也利于解决无功电压问题，对电力系统的安全稳定和经济运行发挥重要作用。
电站运维正逐渐告别过去擦板子的传统模式，在互联网、大数据及智慧能源热潮下，不管是监控 系统还是运维设备都在走向智能化、专业化、无人值守，现实情况是尽管不少企业通过挖掘数据等方 式，在实现电站少人值守、风险预判、故障诊断及远程操控、及时消缺、智能清洗等方面有所尝试， 然而“运”和“维”尚未有效结合，难以真正因地制宜，因此实际应用与推广并未达到预期，一些实际痛 点仍待解决。
因此，本发明提出了一套安全先进可靠的GW级大型光伏电站的控制系统，该系统是一种面向大 型光伏电站，容量达到1GW级别的光伏场站智慧控制系统，该发明专利区别于当前现有的任何光伏 电站控制系统或管理系统，其特点，一是一套成熟、可靠、适用度极高且融合一体的产品，同时可以 模块化部署(适用于大型基地光伏电站群)，可直接部署在任何场景的光伏电站环境中；二是大型光 伏电站特别是1GW级以上的光伏基地项目满足电网尤其是全景监控对功率快速响应的要求；三是控 制系统和管理系统融为一体设计、开发、部署，解决了信息流、管理流和控制流的数据贯通，各种智 能装备、智能传感、智能设备的配套系统亦与智慧管理数据联通，形成了一体化的管理系统；四是实 现了各种先进技术与光伏的融合，包括5G应用、云计算、无人机机巢，提供了一套融合各种先进技 术、先进成熟设备选型应用的成熟产品，该系统能够实现大型光伏电站运营的少人高效。
下面参考图1-图8来说明本发明实施例的光伏电站的控制系统。
图1是根据本发明实施例的光伏电站的控制系统的示意图。
如图1所示，本发明实施例的光伏电站的控制系统，包括：设备及设施层10、通讯及网络层20、 监控及调度层30和生产与运营层40。
其中，设备及设施层10包括光伏电站各边缘侧的信息处理单元及配套设施，光伏电站包含光伏系 统和升压站，各边缘侧信息处理单元及配套设施与光伏系统的测控装置和升压站的数据接口站连接， 以获取光伏电站的运行参数；其中，光伏电站的运行参数包括光伏电站的实时运行数据和状态信息。 通讯及网络层20通过建立两端三网，以将光伏电站的运行参数发送至监控及调度层30，以及将监控 及调度层30下发的调节分配后的功率指令和管理指令发送至光伏电站。监控及调度层30用于接收设 备及设施层的运行参数，并对光伏电站的运行参数进行跟踪，以及接收生产与运营层40下发的目标功 率曲线指令，并根据目标功率曲线指令对功率指令进行调节，并对管理指令进行分配。生产与运营层 40用于根据光伏电站的运行参数和市场经营数据，建立本地数据库，并进行数据应用、数据展示、光 伏电站数字化协同生产运营和运行维护，以及生成目标功率曲线。
具体地，设备设施层10主要包括光伏电站主体设备、构建筑物设施、周围环境、以及区域内的地 下关联环境等；通讯及网络层20为设备设施层10提供数据传输技术和通道，重点包括与5G网络、 载波技术相关的设备接口技术和高速网络系统，满足电网要求的RTU等通讯网络、云端无线网络等； 监控及调度层30建设满足远程监控、少人值守的控制平台，能够实现光伏电站电网主动支撑功能、智 能调配和设备安全运行，监控及调度层30支撑生产与运营层40的各项业务开展，以构建GW级大型 光伏电站基地型运维模式，能够实现远程故障的精准定位与工单的自动派发，能够实现全过程作业的 监督管理，能够实现安全预警，远程消防、安防、应急指挥等一系列智能控制功能。
其中，设备设施层10：设备及设施层包括光伏电站(含光伏系统、升压站)边缘端信息处理单元 及配套设施，边缘端信息处理单元及配套设施通过与光伏系统测控装置、升压站数据接口站等站侧设 备和设施连接，以获取光伏电站现场所有设备与设施运行参数，这样通过与光伏测控装置、升压站数 据接口等站侧设备和设施进行直接通讯，将现场所有设备与设施实时运行数据、状态信息等采集进入 边缘侧站端信息处理单元，通过环网或树形网络，采用广播订阅模式的通讯协议，将控制指令和生产 运行数据发布在快速控制网和生产数据网上；边缘侧对大量实时数据进行存储，通过边缘计算和分析 系统，对数据进行整合，将统计结果和关键信息存储在云端数据库；边缘侧不设置操作员站，只设置 调试用人机设备，通过近场通讯技术和5G技术，实现通过手持设备监视现场设备运行情况和历史资料调阅。
通讯及网络层20：光伏场站逆变器之间、到箱式变压器测控装置之间普遍采用性价比较高的载波 通讯方案，从测控装置以上建设光纤网络。从一体化系统结构要求看，为满足GW级光伏电站频率电 压快速调节要求，光纤网络应有一路独立的快速控制网络，通过系统优化，在接入海量测控装置的基 础上，减少接入控制点数，减轻网络负载，提高响应速度，满足电网考核要求。为满足无人机定位、 人员手持设备连接等要求，光伏场站实现5G信号全覆盖或无线AP覆盖，为管理区各种功能提供无线 网络支撑能力，提高智慧运维管理水平。
监控及调度层30：在电网支撑控制方面，利用云边协同机制，建立快速控制网络，频率-有功控 制系统接收并跟踪调度下发的实时或计划曲线指令，系统支持快速采集并网出线发电出力和频率等电 量参数，构成系统内快速精准控制闭环。同时考虑光伏单元发电出力差异大波动大预测差的特点，开 发了双层控制策略，上层负责厂站整体发电计划目标的闭环精准控制跟踪，下层负责单元设备的最大 发电功率跟踪和出力指令自由调节分配功能。在实现有功高效控制的基础上，采集电网频率计算有功 叠加量，实现一次调频系统的约束协调控制。电压-无功控制系统同样具备跟踪接收调度计划值，并在 系统内快速采集被控电能参量，形成厂站内快速闭环控制。同时在接入厂站常规无功补偿SVG设备的 基础上，支持接入逆变器等其它无功补偿源，实现多种无功补偿源设备的协调节约控制。系统除支持 电压、无功和功率因数等控制模式切换外，并可根据实际需求制定不同优先级顺序和无功源容量配比 要求的无功补偿设备控制策略。在智慧控制方面，通过大数据分析，光伏发电智能诊断运维系统提供 集中监控、智能诊断、智慧运维服务；建立动态数字化电站，全方位、集中化监控现场运行状态、全 面展现指标化经营理念；依托大数据分析、人工智能、无人机、机器人、智能装备及传感、5G技术等 先进技术，实现电站运行管理的预警预测与故障诊断，构建智慧运维体系，提高运维效率，降低运维 成本，实现电站管理少人化、效益最大化。
生产与运营层40：是智能管控一体化系统建设的重要内容，其基于统一开发的标准化数据平台和 业务平台，实现新能源系统数字化协同服务。智能管理平台提供多元化的工具、方法和运行机制，实 现对各种异构资源数据的聚合和治理，统一抽象封装成服务形式，服务于多维用户，让数据更方便地 被业务所反复使用。例如，在该平台上建立“远程监控、少人值守、智慧运维”的工作目标，在充分分 析公司组织机构、人员情况、设备情况、智能化及数字化建设水平、生产运行、检修维护、安全监督 等各细分方面后，制定一套安全、标准、高效的，与智慧系统有机高效融合的管理模式与体系建设； 通过大数据中心的光伏电站实时数据、市场经营数据、备品备件数据、检修维护数据的实时采集和融 合分析，建立准确、实时、真实、完整的公司标准化海量实时数据库，建立有效的统计分析、绩效、 对标等经营生产数据模型和指标体系，实现公光伏电站数字化协同生产运营和运行维护。
由此，四层结构协同控制逻辑如图2所示，协同控制由设备设施层10至生产与运营层40为信息 流，协同控制由生产与运营层40至设备设施层10为控制流，其中信息流由设备设施层10发出，设备 设施层10至生产与运营层40由低到高的各层级逻辑关系分别为全生命周期全设备设施全场景全过程 数据采集传输、全生命周期全设备设施全场景全过程数据管理和应用、全生命周期全设备设施全场景 全过程管控的数据支撑和决策依据，控制流由生产与运营层40发出全生命周期全设备设施全场景全过 程智慧化数字化可视化管理和控制，同时监控及调度层30根据电网情况自动发出有功功率和无功功率 控制命令。该系统能够主动适应新型电力系统电网频率响应的GW级光伏电站智慧控制系统及平台的 两大控制功能为主动适应支撑新型电力系统电网的一体化控制和GW级全域光伏组件和设备的智慧控 制。
根据本发明的一个实施例，通讯及网络层20通过建立两端三网，包括：采用云边协同控制技术， 建立边端信息处理单元和云端协调管控中心，同时解决数据高实时性与海量数据接入；建立快速控制 网、生产数据网和辅助管理网同时解决超大规模场站对于不同时间尺度、相应速度和网络带宽要求。
根据本发明的一个实施例，基于信息网络安全、等级保护的多通信方式融合组网技术，通讯及网 络层20融合了电力载波、光纤通信、5G+北斗多种通信方式，光伏场站组串逆变器之间、到箱式变压 器测控装置之间采用电力载波通信；从测控装置以上，采用光纤通信方式；为满足无人机定位、人员 手持设备连接等要求，光伏场站实现5G通信+北斗定位+无线AP通信方式，为管理区功能提供无线 网络能力。通过区域划分隔离、网络边界保护、终端安全防护、通信数据加密、集中审计管控等策略 手段实现各种通信网络满足信息网络安全、等级保护要求。
根据本发明的一个实施例，本发明提出的光伏电站的控制系统完全融合5G网络、且支持5G网络 下的各类应用，光伏基地全场5G网络覆盖，通过虚拟专网或5G切片网络技术提供独立、安全的5G 无线网络通道，通过5G专网，光伏基地边端管理区数据可以传输至云端协调管控中心，可以与运营 商提供的光纤专网互为备用，在正常情况下，数据通过光纤专网传输，在网络出现长时间中断或其他 故障情况下，无缝切换至5G专网恢复正常通讯。同时无人机摄像头、移动式云台摄像机、手持移动 巡检设备等均可通过5G专网与云端进行数据交互。
根据本发明的一个实施例，本发明实施例的光伏电站的控制系统实现了大型光伏电站三网分立、 数据融汇的管控(控制和管理)系统组网技术，实现了全场数据通过建立三个相对独立的网络体系， 满足数据通讯要求，三网分别为：建立专用的快速控制的电网主动支撑网，实现接入新能源电站AGC、 AVC的ms级快速控制；建立生产数据网，完成各类设备、系统的协议转换、数据格式统一，并通过 云边协同机制，在边端将大量的统计、分析、诊断等功能就地实现，同时将设备告警、诊断信息向快 速控制网和辅助管理网发送，为电网主动支撑和设备运维检修提供数据支撑；建立辅助管理网，实现 各类泛在感知传感器、火灾报警、气象预报、功率预测、视频监控等等多源异构数据的接入，利用云 边协同机制，将各类报警联动、人脸识别、火灾烟雾视频流分析等分析功能部署在边端，云端进行信 息汇总归集，并根据情况进行运维检修工单派送。三网分别组网建立，但同时为满足业务需求实现部 分数据的互通。
本发明提出的应用在大型光伏电站的云边协同控制技术，通过分布式计算的方式，碎片化的分布 到各边缘侧数据处理单元，与云中心侧协调控制中心，二者之间通过各种机制协同联动，分布式架构 的边端和云端数据传输发送和接收过程解耦，可以轻松应对海量光伏系统设备的数据接入。在边端各 个电压等级母线出线侧部署高速电量采集单元，光伏控制服务器通过光纤网络直接快速采集各发电单 元的逆变器或数采装置的关键性控制数据，实现云边高速控制。
本发明提出的全自主化的满足电网快速响应要求的快速控制网络及相关设备，光伏组串式逆变器 通过数采装置可提供单独的通讯接口，通过UDP、CAN或其他快速通讯协议实现ms级通讯，所有信 号接入控制网络，利用全自主设计的NT+光伏控制系统柔性分域组网的特点，实现接入项目AGC/AVC 的统一控制运行。利用NT+系统图形化的组态功能，可方便实现对接入场站各种复杂运行策略实现， 其中控制器、芯片、策略算法是全自主设计制造，形成NT+控制“模块化生态”，一方面形成自主知识 产权的NT+封装单元，另一方面又可以随着电站容量变化进行扩展。
根据本发明的一个实施例，该系统还实现了大型光伏电站中光伏逆变器、SVC、SVG等各类电力 电子器件的柔性并网、联合电压支撑功能，通过系统平台的协调控制，优化了各种电力电子器件无功 补充功能，在满足电网电压支撑需求的情况下，实现了整体效益和效率最大化。
根据本发明的一个实施例，本发明实施例的光伏电站的控制系统具备与新型电力系统下的储能系 统、煤电机组进行联合控制调整功能。
根据本发明的一个实施例，本发明实施例的光伏电站的控制系统能够主动适应新型电力系统电网 功率、电压、频率响应的一体化控制系统，并融合了AGC、AVC、一次调频功能模块，在系统软件层 面实现信息互通，同时依靠云边协同、快速网络实现大型光伏电站具备主动适应电网功能，实现了接 入新能源电站AGC/AVC的ms级快速控制。
根据本发明的一个实施例，设备及设施层10根据监控及调度层30下发的调节分配后的功率指令 执行之后，还用于：更新光伏电站的实时运行数据；判断控制系统是否投入有功功率控制AGC功能； 如果控制系统投入AGC功能，则判断控制系统是否投入一次调频功能；如果控制系统投入一次调频 功能，则控制控制系统进入一次调频功能，并计算控制系统的实际频率和额定频率之间的功率偏差， 判断功率偏差是否超过频率动作死区；如果功率偏差超过频率动作死区，则对调频目标值进行更新； 判断当前控制周期是否达到设定控制周期；如果当前控制周期达到设定控制周期，则进行功率分配计 算，并将计算后得到的功率所对应的功率指令发给各台逆变器，以调节各逆变器的功率。
根据本发明的一个实施例，在控制系统未投入AGC功能时，结束当前循环控制；或者，在控制 系统未投入AGC功能时，结束当前循环控制；或者，在功率偏差未超过频率动作死区时，结束当前 循环控制；或者，在当前控制周期未达到设定控制周期时，结束当前循环控制。
根据本发明的一个实施例，对调频目标值进行更新之前，还包括：判断功率偏差超过频率动作死 区的时间是否达到设定时间；如果功率偏差超过频率动作死区的时间达到设定时间，则对调频目标值 进行更新。
具体地，主动适应支撑新型电力系统电网的一体化控制功能，包括：
在智慧控制系统中集成AGC功能和一次调频功能、AVC功能的一体化模块，优化AGC软件架 构、频率采集方法和有功控制策略等。确定光伏电站AGC一次调频和二次调频协调控制策略；确定 光伏电站有功功率控制及分配方式；确定基于AVC光伏电站无功功率的优化控制策略；确定光伏电 站无功功率控制、分配方式；确定支撑快速控制的组网结构和通讯方式，通过以上各个环节建立一套 安全高效快速准确的电网支撑控制系统，优化控制响应速度、控制偏差、测量分辨率、协调控制逻辑。
如图3所示，频率控制内容包括以下内容：
一次调频控制流程：当一次调频功能投入且系统实际频率和额定频率偏差超过频率动作死区时， 启动一次调频控制。针对系统频率实时偏差，根据一次调频控制特性计算得到一次调频控制有功调整 量并对全站有功功率控制指令进行修正，然后按修正得到的一次调频控制目标值进行分配计算并采用 并行下发方式同时、快速下发相应的功率调整指令给各台逆变器，逆变器按指令快速调整有功输出， 实现光伏电站的一次调频控制快速响应。一次调频控制启动后，实时监测频率变化并根据频率偏差及 时更新调频控制调整量，同时为保证一次调频速率，不限制全站有功调节速率。
一次调频和AGC配合策略：光伏电站参与电网一次调频控制功能与电站AGC控制功能相协调， 基于AGC和一次调频一体化模块实现方式具备数据共享的天然优势更容易做到AGC控制和一次调频 控制协调配合。在一次调频控制功能退出或频率未越限情况下，光伏电站有功功率控制采用AGC控 制模式，在满足一次调频控制启动条件时，光伏电站进入一次调频控制模式，闭锁AGC控制。进入 一次调频控制模式时，光伏电站有功功率控制指令值为全站AGC调节指令与一次调频控制调节量的 代数和，当电网频率出现大扰动时，光伏电站一次调频控制闭锁AGC反向调节指令，避免在电网较 大扰动情况下出现有功功率反调现象。
一次调频退出逻辑优化：满足一次调频控制启动条件后，光伏电站进入一次调频控制模式。当检 测到系统频率返回到频率动作死区范围内时，不会立即退出一次调频调节，而是增加了延时环节，在 系统频率落入频率动作死区范围内持续延时时间后退出一次调频调节并进入AGC调节模式。增加延 时判断环节有效避免因系统频率在频率动作死区附近波动造成一次调频控制调节频繁启动和退出，提 升一次调频控制效果。
如图4所示，有功－频率下垂控制：增加有功－频率下垂特性，实现光伏电站参与电网一次调频 控制功能，在充分发挥逆变器快速调节性能的基础上实现统一、协调控制。在光伏电站有功－频率特 性曲线中，lfdb和hfdb分别为低频动作死区和高频动作死区；klf和khf分别为δ％低频调整系数和高 频调整系数，可利用调频控制目标值计算公式计算得到；P0为光伏电站初始功率值；dpmax为调整限 幅；fmin和fmax为调整量为dpmax时对应的频率。
一次调频控制目标值计算公式如下述公式(1)和(2)：
Ptar＝P0-kf(f-fd) (I)
Figure BDA0003517671350000101
上述公式(1)和(2)中，Ptar为调频控制目标值；f为系统实时频率；fd为调频动作门槛，分 高频和低频两种情形。fN为系统额定频率为50Hz；PN为光伏站有功额定容量；δ％为一次调频调差 率。
有功分配策略优化：光伏电站逆变器的有功功率输出上限难以明确，逆变器在各时段的发电能力 受光照条件影响较大，受到光伏电池板发电特性、所处位置及逆变器特性等差异性影响，各台逆变器 的发电能力表现不一。常规采用的平均分配策略，即按照逆变器装机容量比例分配得到控制目标值， 无法让逆变器充分发挥发电能力，尤其是在全站需要增加有功功率输出的情况下致使有功功率欠发， 控制精度不足。光伏电站在实际运行中往往处于限电运行状态，在系统频率跌落需要光伏电站增加有 功功率输出时，光伏电站具备有功上调备用容量。在具备足够的有功上调备用容量情况下，如何提高 控制精度、提升调频贡献能力对逆变器有功分配策略有较高的要求。在增发和减发有功功率两种情况 下采用不同的策略，对分配策略进行优化，包括：
增发策略计算下述公式(3)和(4)如下：
Pitar＝max(Pimax，Pi)-Pi (3)
Figure BDA0003517671350000102
上述公式(3)和(4)中：Pitar为在分配给各台逆变器的控制目标值；Pi为分配计算时各台逆变 器实时有功功率值；Pimax为当前光照条件下逆变器最大发电功率；Pizf为各台逆变器可增发有功功 率值；ΔP为全站有功功率调节量，由一次调频控制目标值减去全站实时有功功率值得到。
当前光照条件下逆变器最大发电功率采用样本逆变器法得到，即在选定样板逆变器基础上，建立 全站各逆变器有功出力与样板逆变器有功出力之间的映射关系，以此获得各台逆变器的最大发电功率。 计算如下述公式(5)：
Figure BDA0003517671350000103
其中：k为第i台逆变器所对应的样本逆变器类型编号；Mk为类型编号为k的所有样板逆变器数 量；Pjmax为类型编号为k的第j台样板逆变器的实际有功功率。
减发策略计算如下述公式(6)：
Figure BDA0003517671350000111
其中：Pitar为在分配给各台逆变器的控制目标值；Pi为分配计算时各台逆变器实时有功功率值； ΔP为全站有功功率调节量，由一次调频控制目标值减去全站实时有功功率值得到，减发时为负值。在 一次调频控制需要光伏电站减发时，在可控逆变器实发有功功率值的基础上下调，保证了控制可靠性 和控制精度。
根据本发明的一个实施例，光伏电站的控制系统构建以不同电压等级母线出线侧频率-有功和电压 -无功控制为单位的多层闭环控制系统；其中，多层闭环控制系统支持整场和分层分组调度管理控制。
根据本发明的一个实施例，光伏电站的运行数据包括电压时，监控及调度层对光伏电站的运行参 数的跟踪和功率指令的调节分配，包括：在光伏电站采用集中控制时，根据并网点电压偏差计算光伏 电站的无功功率，并对光伏电站的逆变器进行无功功率分配；或者，在光伏电站采用分散控制时，根 据并网点电压设定值整定各光伏电站逆变器的电压目标值，由光伏电站的逆变器根据电压偏差自动调 节无功功率。
根据本发明的一个实施例，光伏电站的运行数据包括功率因数时，监控及调度层对光伏电站的运 行参数的跟踪和功率指令的调节分配，包括：在光伏电站采用集中控制时，根据并网点有功功率、无 功功率和功率因数计算光伏电站的整体无功功率调节，并分配光伏逆变器的无功功率；或者，在光伏 电站采用分散控制时，根据并网点功率因数设定值整定各光伏电站逆变器的功率因数，计算光伏电站 无功功率，并根据有功功率调节无功功率。
根据本发明的一个实施例，光伏电站的运行数据包括电压斜率时，监控及调度层对光伏电站的运 行参数的跟踪和功率指令的调节分配，包括：在光伏电站采用集中控制时，根据并网点的电压偏差和 目标电压变化斜率，计算光伏电站的整体无功调节需求，并根据光伏电站的整体无功调节需求，分配 光伏逆变器的无功功率；或者，在光伏电站采用分散控制时，根据并网点的目标电压变化斜率，整定 各光伏逆变器的电压斜率变化值，并根据各光伏逆变器的电压斜率变化值自动调节无功功率。
具体地，在智慧控制系统中集成AVC功能一体化模块，优化AVC软件架构、电压电流采集方法 和无功控制策略等。确定光伏电站AVC电压无功控制策略；确定光伏电站无功功率控制及分配方式； 确定支撑快速控制的组网结构和通讯方式，通过以上各个环节建立一套安全高效快速准确的电网支撑 控制系统，优化控制响应速度、控制偏差、测量分辨率、控制逻辑。电压控制内容包括：
根据不同无功控制模式设置不同控制策略，控制策略可包括恒电压控制、恒功率因数控制、恒无 功功率控制和电压斜率控制等。实施光伏电站无功控制时，优先使用光伏逆变器的无功容量，当光伏 逆变器的无功容量不足时可使用无功补偿设备参与调节。
电压定值控制：电压定值控制可选择光伏电站集中控制和光伏逆变器分散控制两种不同方法。包 括：
采用光伏电站集中控制时，光伏电站无功功率控制宜根据并网点电压偏差计算光伏电站的整体无 功调节需求，并采用优化方法实现光伏逆变器的无功功率分配。
采用光伏逆变器分散控制时，光伏电站无功功率控制根据并网点电压设定值整定各光伏逆变器的 电压目标，由光伏逆变器根据电压偏差自动调节无功功率。当光伏电站无功调整量无法满足电压调节 要求时，光伏电站无功功率控制给出告警。
功率因数控制：功率因数控制可选择光伏电站集中控制和光伏逆变器分散控制两种不同方法，包 括：
采用光伏电站集中控制时，光伏电站无功功率控制需考虑并网点有功功率、无功功率和功率因数 等因素计算光伏电站的整体无功调节需求，并采用优化方法实现光伏逆变器的无功功率分配。
釆用光伏逆变器分散控制时，光伏电站无功功率控制宜根据并网点功率因数设定值整定各光伏逆 变器的功率因数，由光伏逆变器根据有功功率自动调节无功功率。
由于线路损耗、变压器损耗等引起的无功功率偏差可由光伏电站配置的动态无功补偿装置集中补 偿。如光伏电站未配置动态无功补偿装置，光伏电站无功功率控制能够通过调节光伏逆变器无功功率 进行修正。
无功定值控制：无功定值控制可根据无功功率设定值，采用优化方法实现光伏逆变器和动态无功 补偿装置的无功功率分配。
电压斜率控制：电压斜率控制可选择光伏电站集中控制和光伏逆变器分散控制两种不同方法，包 括：
采用光伏电站集中控制时，光伏电站无功功率控制根据并网点电压偏差和电压变化斜率要求计算 光伏电站的整体无功调节需求，并采用优化方法实现光伏逆变器的无功功率分配。
采用光伏逆变器分散控制时，光伏电站无功功率控制宜根据并网点电压斜率变化要求整定各光伏 逆变器的电压斜率变化值，由光伏逆变器根据电压偏差自动调节无功功率。
AVC控制系统结构：地区AVC给定公共连接点(Point of common coupling，PCC)PCC电压和 功率因数值，光伏电站按照AVC的给定值投入无功电压控制系统；光伏电站采集PCC电压和功率因 数测量值，根据预先设定的策略进行控制。
光伏电站无功电压控制系统实现方式：光伏电站无功电压控制的实现可分为就地控制和远方控制。 就地控制为无功电压控制系统不经过调度中心，直接通过智慧控制系统中集成的AVC功能一体化模 块进行控制。远方控制为光伏电站无功电压控制系统按照调度中心下达的指令进行无功电压控制。主 要包括远动终端(RTU)、主站服务器、智慧控制系统中集成的AVC功能一体化模块以及连接这些 设备的通信网络。RTU为调度中心和主站服务器的信息交接点。调度中心识别光伏电站类型，下发 PCC无功电压控制指令。智慧控制系统接收调度中心下达的指令，向无功电压控制装置(SVG、逆变 器、主变压器)发送调节指令，实现无功电压控制目标。
AVC控制系统结构：地区AVC给定公共连接点(Point of common coupling，PCC)PCC电压和 功率因数值，光伏电站按照AVC的给定值投入无功电压控制系统；光伏电站采集PCC电压和功率因 数测量值，根据预先设定的策略进行控制。
光伏电站无功电压控制系统实现方式：光伏电站无功电压控制的实现可分为就地控制和远方控制。 就地控制为无功电压控制系统不经过调度中心，直接通过智慧控制系统中集成的AVC功能一体化模 块进行控制。远方控制为光伏电站无功电压控制系统按照调度中心下达的指令进行无功电压控制。主 要包括远动终端RTU、主站服务器、智慧控制系统中集成的AVC功能一体化模块以及连接这些设备 的通信网络。RTU为调度中心和主站服务器的信息交接点。调度中心识别光伏电站类型，下发PCC 无功电压控制指令。智慧控制系统接收调度中心下达的指令，向无功电压控制装置(SVG、逆变器、 主变压器)发送调节指令，实现无功电压控制目标。
AVC控制目标：最优控制目标为UL≤U≤UH，0.99≤|cosΦ|≤1；次优控制目标为UL≤U≤UH。
AVC控制手段：无功电压控制手段主要包括调节SVG补偿量、调节逆变器交流侧电压和调节主 变压器分接头，调节顺序为逆变器优先、其次SVG、最后变压器。
AVC控制策略：如图5和图6所示，根据无功控制九区图，9区：U、cosΦ均合格，为不动作区 (最优控制目标区)；3、7区：U合格，cosΦ越限，调节光伏电站无功电压控制装置使U和cosΦ均 合格，若不能为次优控制目标区；1、5区：cosΦ合格，U越限，调节无功电压控制装置适当降cosΦ， 确保U合格(3、7区)；2、4、6、8区：cosΦ、U均越限，调节无功电压控制装置使cosΦ合格； 若U仍越限，按1、5区控制策略确保U合格。
主动支撑适应电网的快速控制网络架构，包括：
逆变器有额外能独立响应控制指令的通信口时，利用另一个通信口组建指令快速下达的专用通信 网络，自频率、电压、无功等越死区到指令下达至逆变器的整体时间将大大缩短。
如图7所示，逆变器只有一个能独立响应控制指令的通信口时，在每个逆变器的通信口上加装快 速频率响应控制终端，将1路串口扩展为1路串口+1路网口，不影响原有链路通信的基础上扩展出一 路快速通信网口，自频率、电压、无功等越死区到功率指令下达至逆变器的整体时间也将大大缩短。
逆变器内部响应延时优化：满足功率、快速频率、AVC等响应的性能需求，优化升级逆变器通信 模块和功率执行模块，实现接收、传输、执行时间最优。
本发明实施例的光伏电站的控制系统，还具有“空、地、底”全量数据采集功能，具体实现了将 光伏电站地底—地质信息(地质沉降等)、地面-光伏系统设备数据和智能装备、智能设备信息(清扫 机器人、人车定位信息检测、智能摄像头、智能手持终端等)、地上-气象数据、无人机数据等完全采 集并融入统一的光伏电站的控制系统中。
本发明提出一种光伏企业生产经营数字化PDCA闭环管理功能，该光伏电站的控制系统实现了将 光伏企业运营管理模式与光伏电站的控制系统完全深入融合，这样不但符合新能源企业，同时也适用 于处于清洁能源转型过程中的传统电力企业，将新能源和火电先进、优秀的安全生产PDCA管理模式 完全有机融入系统中，适用于任何体制下的新能源场站。
GW级全域光伏组件和设备的智慧控制系统及平台，包括：
需求分析：通过基于大数据的光伏电站实时数据、市场经营数据、备品备件数据、检修维护数据、 无人机、机器人等智能装备和传感数据的实时采集和融合分析，建立准确、实时、真实、完整的标准 化海量实时数据库，建立有效的统计分析、绩效、对标等经营生产数据模型和指标体系，实现各种业 务全流程的智慧控制和管理，实现公司区域内光伏电站的智慧化运营管控。
光伏电站的控制系统的设计原则包括：
建设国际一流的智能光伏控制一体化系统，智能光伏运维应用将全面覆盖新能源生产经营各个环 节，建设以大数据为核心的智慧光伏控制和管理平台，融合了各方面数据、各不同系统的数据形成新 能源统一的数字化一体化信息体系，建立一系列数据模型，应用海量数据挖掘技术，全面分析影响生 产经营的各种因素，最终实现新能源场站生产经营效益的持续提升。
全面提升光伏电站运维管理水平与盈利能力，结合大数据、物联网、移动应用等信息技术，各级 管理层可实时透明监控所有光伏电站的运行状态。在实时、准确、统一、完整的大数据分析系统支撑 下，可对每个场站设备作大数据分析，量化光伏电站发电量影响因素；定位性能欠佳光伏电站，并结 合实际情况制定针对性的给出合理的优化方案，有效促进新能源板块整体管理水平与盈利能力不断提 高。
降低新能源场站检修维护成本，通过大数据故障智能预测预警分析，实现光伏电站预防性状态检 修为主的优化检修模式；优化备件存储与供应策略；优化维护时机，降低维护成本；优化维护手段， 提升维护效率。通过联合库存、实时维护服务等方式，提高光伏电站可利用时间。
辅助优化前期设计，基于所有光伏电站资源、生产运行的大数据分析，科学评估光伏电站选址、 设备选型、效果后评估，并从中找出一些规律，结合光伏电站评估数据，迭代优化新建光伏电站的资 源评估、设备选择和设计优化。
平台及系统的总体架构，包括：
软硬件基础设施：一套安全可靠稳定的软硬件基础设施，满足网络安全要求，实现“数字设计、智 慧运维、远程监控、少人值守、多能互补、低碳高效”数字系统和平台的可靠稳定运行。
数据采集转发：实现数据的采集转发功能，具备数据采集、断点续传功能、计算处理和上传转发 等功能。
数据管理：基于数据采集转发功能，实现数据的接收、存储、计算处理和管理功能，并对外提供 数据服务。
平台的生产监控板块：围绕最佳发电量控制的核心思路，分析应发电量与实际电量之间的差距， 自动生成报表，控制功能包含了支撑电网的自动控制功能(主动适应支撑新型电力系统电网的一体化 控制)、设备和设施(如无人机、清洗机器人等)的远程自动和手动控制功能(GW级全域光伏组件 和设备的智慧控制)。
平台的生产管理板块：基于数据管理，实现两票、工单、三措一案等全业务线上化、数字化，标 准化管理光伏电站的安全生产流程。
平台技术架构：基于Hadoop标准组件，封装并开放了API/SDK，嵌入了BI、IDE和组态工具等 二次开发工具，最大化便利用户使用。支持三种方式开发：API/SDK基础开发、算法模型嵌入应用、 基于BI工具、组态工具的二次开发平台进行开发。
平台数据流：边缘计算设备采集智能设备及装备、控制系统、SCADA等数据通过消息组件传输 到数据平台上。平台数据经过实时流程处理和报警引擎处理后进行数据存储，通过订阅和API等方式 工第三方应用调用。
物理架构：根据相关的电力监管要求进行设计，依据“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证” 的基本原则进行硬件等网络设备部署。生产控制I区是实时控制区，安全保护的重点与核心。光伏电 场数据采集机控制系统均通过本场站的生产控制I区网络连接到区域公司生产控制I区内。安全Ⅱ区 是非控制生产区，一些非控制生产系统可以部署到该区域。安全I区和安全II区通过防火墙进行隔离。 根据《电力二次系统安全防护总体方案》要求，安全III区与安全II区之间必须通过单向隔离装置互 联。电力专用安全隔离装置作为安全区I/II与安全区III的必备边界，具有最高的安全防护强度，是安 全区I/II横向防护的要点，安全隔离装置(正向)用于安全区I/II到安全区III的单向数据传递。
系统及平台的基础设备设施建设，包括：
主设备选型：满足智慧控制要求和支撑电网要求的光伏电站智能化设备，包括智能逆变器、智能 光伏组件、智能变压器等，为智慧控制提供基础。
网络拓扑：在总部I区部署数据采集和数据应用设备、数据中台、生产监控板块，增加北斗卫星 校时装置；在总部II区部署故障录波、气象预测等；在总部III区部署生产管理板块。
智能装备及传感：建设覆盖站区的智能摄像头、无人机及机场、清洗机器人、煤矿地质检测传感 器、人车智能装备等。
通讯设施：建设覆盖站区的5G基站、光纤网络、专用电力和运营商网络。
系统及平台的数据标准建设，包括：
数据标准体系是支持大数据发展和高级应用的重要基础，是光伏电场数据统计分析和管理的基础。 通过开展数据标准化工作建立公司数据标准体系，规范设备标准化、数据采集、传输及存储标准化及 数据应用指标标准化，建立数据中心，全面提升数据质量，确保智慧控制系统数据真实有效。
统一制定点表标准、通讯规约标准和传输报文标准，所有底层智能设备设施按标准改造SCADA 系统，具备实时数据转发和历史数据转发的双重能力。
设备模型标准化：建立基于KKS编码的标准的、统一的设备编码。
设备点表标准化：按照设备类型(光伏设备、升压站、箱变、气象站等)和点类型(遥测、遥信、 遥脉、遥调、遥控)来定义出设备点表标准化文档，在接入设备过程中按照该标准点表来确定设备是 否都具备了标准点表中的点位信息，如果有缺失，需要对设备PLC进行解析、开放标准中的点。基于 IEC61400-85细化了点位命名。
AGC和AVC数据采集：采样周期原则上不超过1～5秒。采集的主要信息有：遥信数据：AGC 投入、AGC远方、AGC增闭锁、AGC减闭锁、AVC投入、AVC远方、AVC增闭锁、AVC减闭锁；遥测数据：AGC调度命令值、AGC可调上限、AGC可调下限、AGC执行值、各组风机功率设定值、有功功率、无功功率、频率电压、AVC调度命令值、AVC可调上限、AVC可调下限、AVC执行值、各无功控制系统设定值、损失电量等。
设备点表的三个层级：基本点位作为智慧控制系统的最基本的点位，包括实现基本信息监视及控 制、能量管理、指标计算与电量分析，故障预警；全量SCADA数据点：OEM设备厂家SCADA上所 有监测的数据点；智能装备及传感器：智能装备及传感器产生的大量文件类非结构化数据，如声音， 图片等和传统SCADA数据打通关联。
设备拓扑：建立光伏组件、升压站、气象站、箱变、逆变器、汇流箱等设备的标准化组织架构形 式，例如逆变器，需要所属线路、线路所属的电场、电场所属的区域、区域所属集团等树形组织架构 模型，设定标杆、虚拟设备、是否属于多个电场。
设备状态：分类制定设备的标准化状态，对不同逆变器状态进行标准化处理，所有设备数据在转 发送到智慧控制系统之前，需要对采集到设备状态数据按照标准化进行处理。
告警处理标准：告警功能需要支持实现站端告警定义、计算并生成站端告警记录。包括遥测越限、 异常告警、遥信变位告警等。通过配置模块对各遥测和遥信测点的告警规则，包括告警类型、告警级 别、告警内容等，告警引擎对接收到的点根据告警引擎进行实时计算后对于满足条件的生成云平台告 警记录并存入告警实时库。
数据采集、传输及存储标准化，包括：
数据采集规约标准化约定设备厂家以特定的规约传输设备原始数据，保证数据稳定高效传输，支 持各种控制系统的通讯协议(如MODBUS、103、104、CDT等)，保证采集过程的稳定性，保证数 据采集的实时性和完整性。
数据模型标准模拟设备实际部件信息，并定义所有可以同其他部件进行交换的可用信息。
数据传输通过框架服务器处理光伏电站提供的用于外部监控的所有数据，并将这些数据处理为相 关的标准语义信息，准予客户端以部件导向的方法访问这些数据。
数据存储对存储的需求及其定义方法、数据格式要求和存储实现技术等进行标准化定义，存储标 准的确定及规范化有利于数据的管理、存储、分类和提取。
数据应用标准化是综合各项生产指标，建立基础数据应用标准，基础数据应用是指依据设备原始 数据，进行简单逻辑计算和处理后得出的数据，如功率曲线、故障时间、光伏发电量等，数据来源分 为三部分—逆变器PLC计算、SCADA计算、应用系统计算等，基础数据应用标准化是对目前所用的 经过逻辑计算后的数据进行梳理，重新定义并明确算法公式、取点位置、逻辑处理标准，进而制定公 司级指标统计标准，为上层应用提供直接的数据与指标展示。
数据管理业务架构，为四类用户提供服务，分别为应用开发者、系统维护人员、智慧控制中心(含 数据分析师)和公司高层领导。采用一系列先进的大数据工具、技术框架，在满足系统高可靠、高可 用、可扩展、安全稳定的前提下，提供高负载和海量数据处理能力，支撑新能源行业对数据的抽取、 转换、清洗、整合、分析、管理等各方面的需求。
GW级全域光伏组件和设备的智慧控制系统及平台——生产监控板块，包括：
实现远程监控，少人值守目标，在严格遵守二次安防相关规定的前提下，智慧控制系统及平台各 模块分别部署在智慧控制中心的一区/二区/三区。
生产监控板块具有远程控制功能，实现了对光伏电站设备的远程控制。光伏电站远程自动控制功 能：功率、频率、电压等的自动控制；逆变器远程控制功能包括：复位、启机、停机(含常规停机、 调度停运备用、场外受累停运备用、场内受累停运备用)、检修、故障等，并分别统计对应时间；挂 牌功能：如逆变器、箱变检修等情况下，逆变器的启动、复位按钮的挂牌(即禁止操作)。
故障统计功能：采用维度表映射的方式将不同设备的状态映射为标准状态，再依据故障逻辑判断 和先后顺序判断故障，随后进行故障自动统计分析。
故障诊断功能：提供IV扫描在内的十种故障自动诊断模型，同时通过开展设备故障诊断指导书 的编制，整理了现场实际故障诊断和处理方法，形成故障判别指导书和检修作业手册。研究各种故障 维修技术，形成设备故障维修预案库，共享同型号设备检修、维护相关的资料和经验，加速光伏电站 设备维护人员的培养，提高现场设备维护水平。功能包含机组管理、故障树管理、系统管理、流程管 理和统计分析。故障诊断系统具备PC端和手机端两个应用平台，其中手机端更加适合现场实际检修 工作需要。
故障预警功能：通过系统集成的光伏设备自身故障异常采集告警系统以及加装的其他预警等系统， 对光伏设备及电气设备监控情况实现实时诊断，按照正常、预警、报警三种状态为系统使用者提供指 示。智能预警及分析功能基于设备大数据，采用数据挖掘及机器学习等方法，提供关键设备亚健康的 识别、诊断及早期预警服务，是降低重大失效风险及维修成本，减少大部件维修导致的电量损失。通 过智能算法监控光伏发电性能，深度分析光伏逆变器集群出力，减少性能异常带来电量损失。
气象预测功能：具备完整的集中预测产品，能够基于场站功率预测系统，自动对省区、公司整体 的功率进行预测，并自动计算各个区域、各风场功率预测的准确性。
多维度指标监控展示功能：支持对发电量、利用小时、损失电量等关键KPI指标进行统计计算， 并能够按照管理要求对不同范围、不同时间、不同类型的指标进行多维度多角度对比展示，发现异常 情况及时提醒运行值班人员，同时满足“领导驾驶舱”管理展示功能。
自动考核评价功能：按照既定的考核办法和策略，定期对考核指标进行核算，并根据奖惩办法自 动计算得分及奖罚情况，将结果自动推送至考核专责人员；建立动态的考核指标跟踪功能，实时对考 核指标进行计算排名，方便不同层级、场站的生产人员及时查找自身差距。
自动生产报表功能：根据不同业务需求，提供不同的报表页面进行相应的报表查询下载，具有个 性化报表定制能力。
智能装备自动控制功能：通过监控系统的预警分析、故障诊断等功能，根据模型分析出处理方案， 直接自动控制无人机和智能清扫机器人执行关联任务，无人机对光伏场站进行空中巡视，针对特征光 伏组件进行无线红外测温，将巡视结果反馈至智慧控制系统，系统按照预设逻辑执行下一步任务；清 扫计划下发至清扫机器人，开展针对性的光伏板清扫任务。
GW级全域光伏组件和设备的智慧控制系统及平台——生产管理板块，包括：
生产监控板块与生产管理板块数据全线打通，生产监控生成的故障告警、光伏设备亚健康等问题 通过运维单/检修单的方式推送至生产管理板块；生产管理板块记录的停运记录/SR等通过报告模块自 动同步至生产监控板块。
采用设备全生命周期管理理论，结合现场运行的经验、使用全面的设备管理系统功能、以资产对 象，以工单管理为主线，以安全管理为抓手，运用手机移动端MAP技术，使用物联网、人脸识别等 先进技术，建设了一套完善的设备管理体系。对光伏电站的生产运行和设备全生命周期进行全过程管 理，以三措一案、两票管理为安全管理重点，从而达到保证光伏电站的可靠运行、人员安全、降低总 体运行成本、提高设备利用率和员工工作效率。
移动检修方案将标准化的应用带入现场，对设备档案、工单实现手机操作。对自动装备和检修人 员的检修维护工作的计划、分配、执行、记录进行全面实时移动管理，包括：设备台账，人员资质， 故障响应流程，工作票与操作票，三措一案、工单维护与巡检工作。提高检修维护工作质量与效率， 并以设备资产为中心对光伏电站的所有工作进行有效记录。
设备台账管理：资产台帐管理是系统的一个核心功能模块，包括设备运行位置层级结构数据、资 产台帐基础数据、设备/备件关系数据、设备技术参数属性数据、设备维修历史数据等等。通过与工单 关联，资产台账中的各个设备会自动记录其对应工单的维修历史记录，为研究各个设备的稳定性提供 历史数据，同时自动也为其他分析提供可靠性的原始数据。
运行值班管理：提供运行管理所必须的基础数据的日常维护功能，包括：班组、班次、专业、岗 位表、倒班表、测点参数定义等。
智能报表：提供使企业迅速分析数据的技术和方法，包括收集、管理和分析数据，将这些数据转 化为有用的信息，然后分发到企业各处，让企业决策有数据依据，减少决策盲目性，理性地驱动企业 决策和运营，实现对风险监控、风险预测、决策分析等工作的支持，为优化决策、提升运营能力提供 依据。
电子两票管理：提供标准操作票库，可以对操作票模板进行分类维护。可以新增操作票模板，也 可以将库中已有的操作票转化为标准操作票。创建操作票时，可以从标准操作票中选取合适的操作票 模板进行修改。支持操作票的审批流程和操作票的打印，提供对操作票的查询和统计功能。工作票管 理制定并执行严谨的工作票操作流程，规范工作票管理，提高发电设备检修的安全管理水平，减少因 人为因素造成的人身伤害和设备的损失，提高检修工作的质量和效率。
定巡检管理：巡检管理实现对自动智能设备、检修和运行人员的巡检过程进行管理，根据电站情 况进行巡检设置、管理巡检路线、巡检计划制定、下载巡检计划、接收巡检结果、查询巡检实际情况。
故障缺陷闭环管理：通过缺陷登录、缺陷处理、缺陷验收、缺陷统计、缺陷考核、基本维护等， 对缺限进行登录、审核、批准、跟踪、统计，使电站对缺陷进行有序处理。
备品备件管理通过备品备件模块能够实现计划管理、采购管理、入库管理、仓储管理、备件领用 管理、备件盘点管理、备件出入库价格统计管理、监督管理。
标准化作业指导：标准作业指导载体为工单管理是核心模块之一，用于执行与工单相关的所有功 能，包括工单创建、策划、审批、执行、报告、分析与查询以及工单的关闭处理等。
安全管理：按照公司安健环体系要求进行建设，建设成果符合集团公司HSE管理体系及管理手册 要求，包含：HSE培训矩阵、外部设备报验、停工授权管理、HSE停工令、人员资质管理、安全管理 审核、安全检查、黑名单管理、作业许可证管理、工作危害分析与作业安全分析、高风险作业控制模 型、设备危害辨识与风险评估、矩阵式检查、安全观察卡、预警指标卡、任务观察、员工HSE自我评 估、安全警示卡、KPI指标。
设备绩效管理：包括设备投资规划实施、设备技术状态管理、维修和改造等各个阶段的技术经济 工作，制定了一整套考核指标，作为企业实现预期经济效益和各项政策性指标的基础。
远程技术支持：生产管理板块具备专家知识库功能，包括文档库、案例库和解决方案库。从事光 伏电站检修、维护工作时可从中调用标准工艺或步骤提供现场参考，并提供处理方案建议，范围可覆 盖至所有生产设备。现场故障能进行工单录入，形成一个带有故障处理步骤的工作任务单。现场工程 师可以访问所有的故障案例，做到方案共享，知识共享。
一种能主动适应新型电力系统电网频率响应的GW级光伏电站智慧控制系统及平台的各类先进技 术融合应用和研发，包括：
边缘计算技术：本系统通过规约采集逆变器、升压站、气象站等设备实时数据，同时在光伏电站 本地依托由智慧控制端同步到边缘端的设备数据模型，在采集端对数据进行边缘计算预处理，支持时 标与质量位标记，支持遥测量预处理10分钟统计数据，支持遥信量本地解析，支持断点续传与数据插 补，极大提升集控端数据质量，而且降低集控端对数据处理的要求和硬件性能配置。
分布式存储和计算技术：作为工业物联网核心技术的分布式技术，在该项目的海量数据存储和应 用计算中作为技术底层，数据存储采用开源大数据平台Hadoop等组件，计算采用Spark等组件，进行 实时计算与ETL数据抽取，是目前大数据分析和数据中台的主流技术。
云边协同一体化：面向GW级大规模光伏场站，研发具有自主知识产权、安全先进的“云-边”协同 管控系统，解决大规模光伏集群智慧运行、控制、维护、管理的难点，利用分布式技术，将海量数据、 复杂任务、高并发等问题，分层分布解决，有效降低系统整体负荷，提高系统整体利用率和降低系统 建设成本。
多种智能装备和传感：应用无人机、光伏板清洗机器人和自动清洗车、无线测温、地质灾害检测、 人车智能装备等关键的设备、设施、智能传感的应用，并将各类应用系统有机融入智慧控制系统及平 台。
绿色5G技术：结合5G通讯技术近些年来在国内的部署情况以及行业的发展趋势，在管理大区数 据传输、人员定位、手持设备通讯、无人机视频传输等方面，充分挖掘5G通讯技术大带宽、低延时、 高密度的特点，研究利用5G通讯技术灵活布置、移动布置的特点，增强运维巡检能力，提高运维效 率。
发明提出了一种能主动适应新型电力系统电网频率响应的GW级光伏电站智慧控制系统及平台， 首次提出四层结构和24字设计方针，有机融合多种设备、系统和先进前言技术应用，形成多项研发成 果，四层机构一体化研究与开发，实现能源流、信息流、价值流的融合，形成了世界一流大型光伏电 站智慧控制系统及平台，为新型电力系统安全先进科学运营与实现光伏行业发展目标提供战略支撑。
本发明的目的是实现GW级大型光伏电站满足电网的快速频率响应、AGC、AVC支撑要求和全 域光伏组件及设备安全运行、高效100％无额外电量衰减及弃光要求，一是提升新能源发电项目的系 统友好特性、提升电力支撑保障能力，二是提升GW级大型光伏电站全生命周期效益最大化、提升光 伏电站智慧控制能力，从而真正实现“数字设计、智慧运维、远程监控、少人值守、多能互补、低碳 高效”的目标。
具备主动适应支撑新型电力系统电网的一体化控制功能：通过对GW级光伏电站频率特性与快速 响应以及电压主动支撑技术及优化运行控制的策略研究，建立主动适应电网特性，提高入网友好性， 满足电网调度考核要求的光伏基地控制策略，通过高级的双层协调控制策略，实现以光伏电站提供电 压控制AVC和有功功率控制AGC功能为基础，同时提供一次调频、惯量响应等高级控制功能，主要 为：具备光伏电站AGC一次调频和二次调频协调控制策略，确定光伏电站有功功率控制及分配方式， 将AGC的调度指令和快速频率响应调节量相结合，快速、精准的协调控制全站逆变器的有功出力来 实现光伏电站的调频功能，实现有功调节的协调与统一，系统采用高效、优越的软件系统架构和高速 通信网络，先进的自适应学习和深度学习控制算法，检测到频率变化时，系统能够快速、精准的对场 站进行最优化协调控制，满足对快速频率响应的各项性能要求，提高电网安全与可靠性；具备基于AVC 光伏电站无功功率的优化控制策略，确定光伏电站无功功率控制、分配方式，稳态条件下充分调用逆 变器的无功能力，降低无功补偿装置SVC/SVG的无功负荷，从而降低无功补偿装置的耗电量，减少 厂用电，增加光伏电站的上网电量，保证无功补偿装置SVC/SVG稳态时预留更多的无功可调欲度， 在暂态过程中，能够有足够的无功补偿能力，从而保证暂态过程电压稳定，避免逆变器脱网。
基于光伏电站并网逆变器，针对电网侧AGC、AVC不同控制模式，在MATLAB仿真平台中建立 光伏电站模型、并网逆变器模型和互联电网模型，对互联电网中光伏电站一次调频策略、AVC控制策 略进行数值模拟验证，具体如下：拟定功率点和电网侧频率跟踪值作为PID控制器输入，输出MOSFET 电路的驱动脉冲，通过MOSFET电路的占空比调节，实现对光伏电站有功出力的实时跟踪调节。通过 MATLAB仿真平台模拟电网负荷突增、电网负荷突降两种状态，当系统实际频率和额定频率偏差超过 频率动作死区时，启动一次调频控制算法，根据一次调频控制特性计算得到一次调频控制有功调整量 并对全站有功功率控制指令进行修正，然后按修正得到的一次调频控制目标值进行分配计算并采用并 行下发方式同时、快速下发相应的功率调整指令给逆变器，逆变器按指令快速调整有功输出，实现光 伏电站的一次调频控制快速响应。一次调频控制启动后，实时监测频率变化并根据频率偏差及时更新 调频控制调整量，同时为保证一次调频速率，不限制全站有功调节速率。
对GW级光伏电站安装在煤矿采空、沉陷区，安装煤层地质检测传感，对GW级光伏电站上百万 块光伏组件巡视维护，进行无人机机群联动自主巡视和清扫机器人优化选型设计，对光伏逆变器、智 能装备和传感进行优化选型设计，实现光伏采煤沉降区“空、地、底”全量一体化智慧平台。建设以大 数据为核心的智慧光伏运维平台，融合各类数据形成GW级光伏电站统一的数字化信息系统，通过建 立一系列数据模型，应用海量数据挖掘技术，全面分析影响生产经营的各种因素，设计故障智能预测 预警分析功能，建立以支撑新型电力系统运营与发展的智慧管理流程，最终实现GW级光伏电站的远 程监控、少人值守、智慧运维。
从顶层设计入手，充分调研从设备及设施、通讯及网络、监控及调度、生产及运营各个层面，目 前在运行的大型光伏电站的运行、控制、维护、管理体系和系统的现状和制约条件，结合宁东光伏项 目现场特点和业主单位愿景，提出需要突破的关键技术及需优化的生产管理流程和模式，通过仿真、 建模、测试等方法，取得技术和产品的突破，经过国家或行业相关质量认证和标准认可，在示范项目 进行工程示范。在原有各类数据采集的基础上，通过架设必要的物联网数据采集设备，构建成物物相 连的网络系统，对所有电站数据进行实时采集，汇聚至大数据云平台；通过先进的大数据技术，如 Hadoop、Spark等，对数据进行存储和完善的分析处理，再由订阅系统按需求推至综合应用平台；应 用平台通过电站分析、故障预警、智能报表、智能运维、基础支撑系统，采用H5等数据可视化技术， 实现光伏电站运维智能化。具体实施步骤如下：
(1)首先根据目前光伏发电运维存在的问题分析了本系统的研究背景和意义，然后对国内外光伏 运维技术的发展现状进行了整理和分析，最终得出了光伏发电智能运维系统的开发方案。
(2)在设计与开发系统之前，系统研究了开发本系统所需的相关技术。具体包括开发服务端用到 的Hadoop技术和Spark框架、前后端数据交互所用的技术、用于数据可视化显示的技术、前端页面布 局所用框架、存储数据用到的MySQL数据库和系统上线部署用到的服务器原理。
(3)采用将设备管理、智能监控、日志管理、用户管理和历史数据查询等功能进行模块化设计的 理念，通过用例图的方式对系统各功能模块需求进行了业务流程分析和建模。从系统安全性、实时性 和可靠性角度分析了系统非功能性需求，从技术、经济和运行环境角度分析了系统实现的可行性。
(4)对光伏智慧控制系统进行技术方案的设计与实现。设计系统拓扑结构、技术架构、系统项目 结构和功能架构。结合模块类图、序列图和流程图详细阐述各模块的设计和实现过程。按照系统的模 块结构，对系统的数据库进行了逻辑结构进行了设计，详细分析了系统数据库表之间的关系和表中各 字段的含义。
(5)对光伏智慧控制系统进行测试。部署测试环境，结合测试用例对系统的设备管理、智能监控、 日志管理、用户管理和历史数据查询等功能模块进行测试分析，根据测试结果对存在问题的程序进行 了修改并通过测试，对系统的非功能性功能进行了测试。分析测试结果进一步优化系统功能满足支撑 电网控制功能、运维需求等，确保系统运行稳定。
综上所示，根据本发明实施例的光伏电站的控制系统，包括：设备及设施层、通讯及网络层、监 控及调度层和生产与运营层；其中，设备及设施层包括光伏电站、边缘侧测控设备和设施，边缘侧测 控设备和设施通过设备接口与光伏电站连接，以获取光伏电站的运行参数，并将光伏电站的运行参数 通过通讯及网络层发送至监控及调度层，以及接收监控及调度层下发的调节分配后的功率指令；其中， 光伏电站的运行参数包括光伏电站的实时运行数据和状态信息；通讯及网络层用于为设备及设施层和 监控及调度层提供数据传输通道；其中，通讯及网络层包括5G网络、远动终端RTU通讯网络和云端 无线网络；监控及调度层用于接收生产与运营层下发的目标功率曲线指令，并根据目标功率曲线指令 调节分配功率指令，以及采集监控及调度层接收设备及设施层的运行参数，并对光伏电站的运行参数 的跟踪和功率指令的调节分配；生产与运营层用于根据光伏电站的运行参数和市场经营数据，建立本 地数据库，并生成目标功率曲线。由此，该系统是一种面向大型光伏电站，容量达到1GW级别的光 伏场站智慧控制系统，该发明专利区别于当前现有的任何光伏电站控制系统或管理系统，其特点，一 是一套成熟、可靠、适用度极高且融合一体的产品，同时可以模块化部署(适用于大型基地光伏电站 群)，可直接部署在任何场景的光伏电站环境中；二是大型光伏电站特别是1GW级以上的光伏基地 项目满足电网尤其是全景监控对功率快速响应的要求；三是控制系统和管理系统融为一体设计、开发、 部署，解决了信息流、管理流和控制流的数据贯通，各种智能装备、智能传感、智能设备的配套系统 亦与智慧管理数据联通，形成了一体化的管理系统；四是实现了各种先进技术与光伏的融合，包括5G应用、云计算、无人机机巢，提供了一套融合各种先进技术、先进成熟设备选型应用的成熟产品，该 系统能够实现大型光伏电站运营的少人高效。
图8是根据本发明实施例的光伏电站的控制系统的控制方法的流程图。
如图8所示，本发明实施例的光伏电站的控制系统的控制方法，包括以下步骤：
S1，采集设备及设施层的运行参数。
S2，根据运行参数，计算光伏电站中各逆变器的功率。
S3，跟踪光伏电站的运行参数，并调节光伏电站中各逆变器的功率。
根据本发明的一个实施例，调节光伏电站中各逆变器的功率，包括：更新光伏电站的实时运行数 据；判断控制系统是否投入有功功率控制AGC功能；如果控制系统投入AGC功能，则判断控制系统 是否投入一次调频功能；如果控制系统投入一次调频功能，则控制控制系统进入一次调频功能，并计 算控制系统的实际频率和额定频率之间的功率偏差，判断功率偏差是否超过频率动作死区；如果功率 偏差超过频率动作死区，则对调频目标值进行更新；判断当前控制周期是否达到设定控制周期；如果 当前控制周期达到设定控制周期，则进行功率分配计算，并将计算后得到的功率所对应的功率指令发 给各台逆变器，以调节各逆变器的功率。
其中，在控制系统未投入AGC功能时，结束当前循环控制；或者，在控制系统未投入AGC功能 时，结束当前循环控制；或者，在功率偏差未超过频率动作死区时，结束当前循环控制；或者，在当 前控制周期未达到设定控制周期时，结束当前循环控制。
根据本发明的一个实施例，对调频目标值进行更新之前，还包括：判断功率偏差超过频率动作死 区的时间是否达到设定时间；如果功率偏差超过频率动作死区的时间达到设定时间，则对调频目标值 进行更新。
根据本发明的一个实施例，光伏电站的运行数据包括电压时，调节光伏电站中各逆变器的功率， 包括：在光伏电站采用集中控制时，根据并网点电压偏差计算光伏电站的无功功率，并对光伏电站的 逆变器进行无功功率分配；或者，在光伏电站采用分散控制时，根据并网点电压设定值整定各光伏电 站逆变器的电压目标值，由光伏电站的逆变器根据电压偏差自动调节无功功率。
根据本发明的一个实施例，光伏电站的运行数据包括功率因数时，调节光伏电站中各逆变器的功 率，包括：在光伏电站采用集中控制时，根据并网点有功功率、无功功率和功率因数计算光伏电站的 整体无功功率调节，并分配光伏逆变器的无功功率；或者，在光伏电站采用分散控制时，根据并网点 功率因数设定值整定各光伏电站逆变器的功率因数，计算光伏电站无功功率，并根据有功功率调节无 功功率。
根据本发明的一个实施例，光伏电站的运行数据包括电压斜率时，调节光伏电站中各逆变器的功 率，包括：在光伏电站采用集中控制时，根据并网点的电压偏差和目标电压变化斜率，计算光伏电站 的整体无功调节需求，并根据光伏电站的整体无功调节需求，分配光伏逆变器的无功功率；或者，在 光伏电站采用分散控制时，根据并网点的目标电压变化斜率，整定各光伏逆变器的电压斜率变化值， 并根据各光伏逆变器的电压斜率变化值自动调节无功功率。
需要说明的是，本发明实施例的光伏电站的控制系统的控制方法中未披露的细节，请参考本发明 实施例的光伏电站的控制系统中所披露的细节，具体这里不再详述。
根据本发明实施例的光伏电站的控制系统的控制方法，采集所述设备及设施层的运行参数，根据 所述运行参数，计算光伏电站中各逆变器的功率，跟踪所述光伏电站的运行参数，并调节所述光伏电 站中各逆变器的功率。由此，该方法能够实现大型光伏电站运营的少人高效。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本 发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明 的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被 视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离 其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (14)

1.一种光伏电站的控制系统，其特征在于，包括：设备及设施层、通讯及网络层、监控及调度层和生产与运营层；其中，
所述设备及设施层包括光伏电站各边缘侧的信息处理单元及配套设施，所述光伏电站包含光伏系统和升压站，各所述边缘侧信息处理单元及配套设施与所述光伏系统的测控装置和所述升压站的数据接口站连接，以获取所述光伏电站的运行参数；其中，所述光伏电站的运行参数包括所述光伏电站的实时运行数据和状态信息；
所述通讯及网络层通过建立两端三网，以将所述光伏电站的运行参数发送至所述监控及调度层，以及将所述监控及调度层下发的调节分配后的功率指令和管理指令发送至所述光伏电站；
所述监控及调度层用于接收所述设备及设施层的运行参数，并对所述光伏电站的运行参数进行跟踪，以及接收所述生产与运营层下发的目标功率曲线指令，并根据所述目标功率曲线指令对功率指令进行调节，并对所述管理指令进行分配；
所述生产与运营层，用于根据所述光伏电站的运行参数和市场经营数据，建立本地数据库，并进行数据应用、数据展示、光伏电站数字化协同生产运营和运行维护，以及生成所述目标功率曲线。
2.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，所述通讯及网络层通过建立两端三网，包括：
采用云边协同控制技术，建立所述边端信息处理单元和云端协调管控中心，用于实时接收数据；
针对不同时间尺度、相应速度和网络带宽要求，建立快速控制网、生产数据网和辅助管理网。
3.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，其中，
所述光伏电站在各逆变器之间到各对应变压器之间，采用电力载波通信方式；
所述光伏电站在各所述测控装置之间，采用光纤通信方式；
所述光伏电站采用5G通信、北斗定位、无线AP通信方式，为管理区功能提供无线网络能力；
根据区域划分隔离、网络边界保护、终端安全防护、通信数据加密、集中审计管控策略手段，对通信及网络层进行等级保护。
4.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，所述通讯及网络层根据数据通讯要求，建立三个相对独立的网络体系，分别为：
建立专用的快速控制的电网主动支撑网，以实现接入所述光伏电站的ms级快速控制；
建立生产数据网，用于对各设备进行转换协议、统一数据格式，并通过云边协同机制，在云端统计、分析、诊断各数据，并将各所述设备的告警和诊断信息发送至快速控制网和辅助管理网，以为电网主动支撑和各所述设备的运维检修提供数据支撑；
建立辅助管理网，用于接入多源异构数据，所述多源异构数据包括各感知传感器、火灾报警、气象预报、功率预测、视频监控的数据，并利用云边协同机制，将各类报警联动、人脸识别、火灾烟雾视频流分析功能部署在云端，所述云端进行各信息汇总归集，并根据各信息汇总归集的结果进行运维检修指令的分配。
5.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，在满足电网电压支撑需求的情况下，通过所述光伏电站的控制系统中各层的协调控制，对所述光伏电站的控制系统中的各电力电子器件的参数进行调节。
6.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，所述光伏电站与储能系统和煤电机组进行联合控制调整。
7.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，所述通讯及网络层融合AGC、AVC、一次调频功能模块，以适应电力系统电网功率、电压、频率响应的一体化控制，在所述光伏电站的控制系统的软件层面实现信息互通，并依靠云边协同、快速网络使所述光伏电站具备主动适应电网功能，以接入所述光伏电站AGC、AVC的ms级快速控制。
8.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，所述光伏电站的控制系统构建以不同电压等级母线出线侧频率-有功和电压-无功控制为单位的多层闭环控制系统；
其中，所述多层闭环控制系统支持整场和分层分组调度管理控制。
9.如权利要求2所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，所述云边协同控制技术，通过分布式计算的方式，碎片化的分布到各所述边缘侧的信息处理单元，各所述边缘侧的信息处理单元与云中心侧协调控制中心通过各种机制协同联动，分布式架构的边缘侧和云端数据传输发送和接收过程解耦，以接收所述光伏电站的运行参数。
10.如权利要求9所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，在边缘侧的各个电压等级母线出线侧设置对应的电量采集单元，光伏电站的控制服务器通过光纤网络快速采集各发电单元的逆变器或数采装置的控制数据，并根据所述控制数据进行云边高速控制。
11.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，所述光伏电站的各逆变器通过数采装置提供单独的通讯接口，所述通讯接口通过UDP、CAN或其他快速通讯协议实现ms级通讯，将所有信号接入快速控制网，并利用NT+系统柔性分域组网的特点，接入AGC、AVC的统一控制运行，以及利用NT+系统图形化的组态功能，设计制造控制器、芯片、策略算法，以形成NT+封装单元，以及根据所述光伏电站容量变化进行扩展所述组态功能。
12.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，所述光伏电站具有“空、地、底”全量数据采集功能；
其中，所述“空、地、底”全量数据采集功能是采集光伏电站地底的地质信息、地面的多种设备数据和信息、地上的气象数据、无人机数据，并融入所述光伏电站的控制系统中；其中，所述多种设备包括清扫机器人、人车定位信息检测、智能摄像头、智能手持终端中的至少一种。
13.如权利要求3所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，所述光伏电站全场覆盖5G网络，所述5G网络作为备用网络，其中，所述5G网络通过虚拟专网或5G切片网络技术提供独立、安全的5G无线网络通道；其中，
在所述光纤通讯正常的情况下，所述光伏电站的运行参数通过光纤专网传输；
在所述光纤出现超过设定时间的中断或其他故障情况下，所述网络从所述光纤切换至5G网络。
14.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，所述光伏电站的控制系统融合光伏企业生产经营数字化PDCA闭环管理模式。
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