湖南永州19.8 MW分布式光伏電站AGC/AVC控制及應用

劉 海 高春玉

(太原理工大成工程有限公司，山西 太原 030000)

湖南永州19.8 MW分布式光伏電站AGC/AVC控制及應用

劉 海 高春玉

(太原理工大成工程有限公司，山西 太原 030000)

介紹了光伏電站中功率控制系統AGC(自動發電控制)/AVC(自動電壓控制)的組成部分及各部分功能；通過分析實測試驗光伏電站并網運行的數據，描述了光伏電站發電系統與電網并網時對系統交換功率和高壓輸電網的電壓質量的影響，對了解掌握AGC/AVC的控制原理及應用具有參考意義。該系統在湖南永州19.8 MW分布式光伏電站中應用，并取得良好效果。

光伏電站，逆變器，箱式變壓器，自動發電控制，自動電壓控制，潮流

0 引言

湖南省永州19.8 MW分布式光伏發電，項目位于湖南省永州市冷水灘區普利橋鎮江子塘村。新建35 kV開關站一座，35 kV側光伏出線1回、集電線路2回、SVG出線1回、接地變兼站用變出線1回，母線PT 1回，單母線接線；相應的繼電保護、監控、通信、無功補償裝置及相關的土建及安裝工程。

規范性引用文件GB/T 19964—2012光伏發電站接入電力系統技術規定。

1 控制及應用

永州19.8 MW分布式光伏電站計算機監控系統采用國電南京自動化股份有限公司產品，由站控層后臺設備、遠動通訊設備、光功率預測系統、AGC/AVC控制系統、公用設備均布置在二次設備預制艙內。35 kV開關站控制系統主要由主機、通信管理機、工作站三部分組成。主機用于數據處理及控制策略的生成,通信管理機用于數據的采集和控制命令的分發,工作站用于值班人員的在線監視與控制,其中主機既可分別運行,又可整體運行。

1)光伏發電區，將400臺50 kVA逆變器發出的電能匯集后經13臺箱式變壓器1 600 kVA升壓35 kV集電線路2回送至開關站；開關站將35 kV電源匯入永州卉塘站412線路的變電站。

2)光伏場區通過箱變保護測控一體化裝置組成2個光纖環網，將光伏區所有數據通過光纖環網送至開關電站內二次環網交換機，再至站控層設備。集電線路連接箱變的電纜線路，為兩條35 kV接線回路。

3)SVG裝置：SVG是靜止式動態無功補償裝置,能夠輸出感性和容性無功，在一定范圍內可從感性到容性連續調節。

2 AGC/AVC主要功能

1)光伏發電站AGC/AVC子站指運行在光伏發電站就地的控制裝置或軟件，用于接收、執行調度AGC/AVC主站的有功和電壓控制指令，并向主站回饋信息。

2)逆變器監控系統在光伏發電站內對各逆變器進行監控的自動化系統，其可以采集各逆變器的運行狀態和實時數據，并轉發到AGC/AVC子站;同時可以接收子站下發的有功無功控制指令，并發送到各逆變器。

3)子站為一體化集成設備，在同一套軟硬件平臺上實現光伏發電站內的有功和無功的自動控制功能;AGC與AVC控制功能應在邏輯上各自獨立，可以分別投入或退出。

4)預制控制艙控制對象主要包括:逆變器、SVG裝置運行狀態。

5)光伏發電站AGC控制功能以開關站送出線路總有功功率為控制目標，子站可以接收調度主站實時下發的總有功功率設定值，并應考慮光伏發電站內各逆變器有功出力的均衡合理。

6)光伏發電站AVC控制功能以開關站35 kV側母線電壓為控制目標，子站可以接收調度主站實時下發的高壓側母線電壓設定值;子站同時兼顧逆變器輸出電壓在正常范圍內的控制目標，并應考慮光伏發電站內各種控制對象無功出力的均衡合理。

3 AGC/AVC硬件配置

1)子站的硬件遵循標準化和開放性的原則配置，子站應包括計算控制設備、歷史存儲設備、串口接入設備、網絡交換機和人機工作站等設備，除人機工作站外，其他設備均集中組屏。

2)計算控制設備采用成熟可靠的服務器或工業嵌入計算機，采用雙機冗余配置，主機故障時自動切換到備機。

3)子站配置千兆網絡交換機，用于連接子站設備，并完成與其他站內其他系統的數據通信，以及子站與調度主站的數據通信。

4)串口接入設備用于與SVC/SVG裝置進行通信，可以接入的串口類型應包括232/422/485，串口通信波特率等參數可設置。

5)人機工作站主要用于光伏發電站控制子站的運行監視和日常維護。

6)配置了歷史數據存儲設備，可以配置獨立的歷史存儲設備，也可以在計算控制設備或人機工作站上存儲歷史數據。

7)配置的硬件設備滿足電力系統二次安全防護要求及對全站進行自動控制的容量和性能要求。

4 控制對象和通信接口

4.1逆變器

4.1.1控制模式

子站對逆變器的有功/無功控制支持以下2種方式:

1)控制單臺逆變器的無功:控制方式包括設定逆變器無功的出力值或功率因數。

2)控制成組逆變器的無功:控制方式為設定成組逆變器的總有功、總無功出力值。

4.1.2通信接口

光伏發電站子站與2套逆變器監控系統進行通信。通信數據內容如下:

1)子站下發設定值。

a.單臺逆變器無功值(功率因數)遙調單機控制模式。

b.單臺逆變器有功值。

c.成組逆變器有功值成組控制模式。

d.成組逆變器無功值。

e.遙控單臺逆變器啟停控制1開機、0停機。

2)子站接收數據。

a.各逆變器輸出端電壓，三相電壓。

b.遙測各逆變器有功。

c.各逆變器無功。

d.各逆變器并網狀態：1并網、0脫網，遙信2各逆變器閉鎖狀態：1閉鎖、0正常。

4.2SVG裝置

4.2.1控制模式

子站向SVG等動態無功補充裝置同時下發電壓上、下限值和無功指令值，SVG裝置應能夠實現無功和電壓的協調控制，控制模式如下:

1)當采集母線的實時電壓在下發的電壓上下限范圍之內時，SVG裝置按照接收的無功指令進行無功出力調節;

2)當采集母線的實時電壓在下發的電壓上下限范圍之外時，SVG裝置自主調節設備無功出力，把電壓控制在上下限值范圍內。

4.2.2通信接口

子站與SVG裝置通信數據內容如下:

1)子站下發數據。

a.電壓上限值。

b.遙調電壓下限值。

c.無功設定值。

2)子站接收數據。

a.遙信SVG投運信息：0未投運，1投運。

b.SVG閉鎖信息：0未閉鎖，1閉鎖。

4.3調度子站

1)子站與調度主站通信的數據通過升壓站監控系統進行轉發，通信數據內容如下。子站上送數據。

a.全站實時可增無功；

b.全站實時可減無功；

c.全站實時可增有功；

d.全站實時可減有功。

2)當調度主站需要時，子站從逆變器監控系統、SVG裝置所采集的數據，可以實時轉發到調度主站。

5 軟件功能

1)全站監視：提供直觀的圖形化方法，對光伏發電站內包括各光伏區逆變器、箱變、集電線的全部電氣設備的運行狀態進行監視。

2)運行監視：監視子站系統的母線電壓、有功功率、無功功率、開關狀態、設備運行狀態，監視子站與其他系統、調度主站的通信狀態。

3)設置功能:軟件界面支持運維人員輸入送出線路總有功目標值、送出線路總有功計劃曲線。

4)數據存儲：存儲采集的數據點并形成歷史數據庫，用于繪制趨勢曲線和形成報表，歷史數據可存儲一年。

5)就地/自動控制:可以自動切換或人工切換為主站遠方自動控制。

6)報警處理:子站系統運行異常或故障時能自動報警，停止指令下發，并存入事件記錄。

7)權限管理:所有操作帶權限管理功能，操作前進行權限校驗，操作信息存入事件記錄，保證操作安全。

6 安全閉鎖

光伏發電設備出現異常時系統自動報警并閉鎖自動控制。

1)逆變器上送閉鎖信號或脫網信號，閉鎖該逆變器的AGC控制。

2)逆變器所連接集電線停運，閉鎖該逆變器的AVC/AGC控制。

3)送出線路有功量測值異常，閉鎖全站AGC。

4)送出線路有功量測值波動過大，閉鎖全站AGC。

5)35 kV側母線電壓量測值異常，閉鎖全站AVC。

7 效果評價

湖南省提出了采用經濟壓差進行全局無功優化的思想，即以每條線路的電壓降落縱分量最小為目標求解最優潮流(OPF電網電壓、有功功率、無功功率的分部)，計算出各發電站注進系統的無功功率。該系統自2017年6月29日投入運行，通過實時監控電網無功電壓情況，進行在線優化計算，分層調節控制電網無功電源，滿足輸出電網安全電壓約束條件下的優化無功潮流運行，平均功率因數控制在0.98，達到網損最小；提高了35 kV母線電壓質量，電壓穩定合格率99.99%。自動化運行降低了光伏電站運維成本。

HunanYongzhou19.8MWdistributedphotovoltaicpowerstationAGC/AVCcontrolandapplication

LiuHaiGaoChunyu

(DachengEngineeringCo.Ltd.ofTaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030000,China)

This paper introduces the power control system of PV power station AGC(Automatic Generation Control)/AVC(Automatic Voltage Control) of the component and the function of each part, through the analysis of experimental data of grid connected photovoltaic power station, switching power and high voltage transmission network for the system described PV power generation system with grid connected to the voltage quality influence that is of great significance to understand the control principle and application of AGC/AVC. The application of this system in Hunan Yongzhou 19.8 MW distributed photovoltaic power station, and achieved good results.

photovoltaio power plant, inverter, box transformer, automatic generation control, automatic voltage control, power flow

1009-6825(2017)30-0122-03

2017-08-12

劉 海(1966- )，男，工程師； 高春玉(1961- )，男，工程師

TU852

A