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光伏电站自动化系统
2020-10-16  |  浏览:1322
摘要: 光伏电站自动化系统 光伏(风力)电站自动化系统适用于集中式光伏、分布式光伏、风力发电等新能源电站系统具有常规电站自动化系统的全部功能,并且具备光伏场信息采集、AGC/AVO控制、功率预测、孤岛检测、同步检测、电能质量监测、分布式并网、逆变器投切、电压无功自动调节、气象环境监测等功能。 ◆适用于110KV~400V不同电压等级并网的新能源电站。 ◆一体化的软硬件系统解决方案,与各组件兼容性好,运行稳定。 ◆支持不同电压等级的防孤岛检测控制和频率电压稳定…



方案背景


光伏电站主要由太阳能电池方阵,汇流箱,直流配电柜,并网逆变器,交流配电柜,升压变压器,并网控制柜以及环境监测系统,防雷系统以及监控系统等构成。如下图所示:

针对光伏电站,河北大阳城贵宾会的光伏电站自动化系统解决方案,可以有效实现光伏系统自动化控制的功能。

2、方案介绍

2.1方案简介


光伏电站自动化系统适用于集中式光伏、分布式光伏电站,系统具有常规电站自动化系统的全部功能,并且具备光伏场信息采集、AGC/AVC控制、功率预测、孤岛检测、同步检测、电能质量监测、分布式并网、逆变器投切、电压无功自动调节、气象环境监测等功能。

光伏电站综合自动化系统的功能需求大致可概括为实时监控、调度转发、AGC/AVC服务和功率预测服务。

1)实时监控

实时采集数据,向用户展示光伏发电区及升压站的一、二次设备实时运行情况,并能够下发远程控制指令。

2)调度转发

能够将升压站各间隔保护测控数据转发给电网调度,并接收电网调度下发的控制指令。光伏发电区的设备信息通常不需要转发给电网调度。

3) AGC/AVC服务

AGC全称为自动发电控制,光伏电站需跟踪电网调度下发的指令,调节逆变器的有功出力,使全站的有功输出满足电网系统频率和联络线功率控制要求。AVC全称为自动电压控制,光伏电站接收来自调度的母线电压和总无功的符合设定,通过一定策略调节站内逆变器和无功补偿设备,保证电网系统安全、优质和经济运行

4)功率预测服务

太阳辐射受季度、昼夜和阴晴等天气条件的影响较大,光伏发电系统输出功率具有间隙性和随机性。功率预测服务[14-16]通过收集天气预报、光伏发电区环境监测仪数据以及历史经验数据,对整个光伏电站的发电功率进行预测,了解光伏并网系统的发电运行特性,与电网调度配合,有助于整个电网系统的规划与运行,减少光伏发电随机性对电网系统的影响,提高系统的安全稳定性。

2.2 系统架构

根据光伏电站的组成结构和功能需求,将光伏电站综合自动化系统,自下而上设计为子阵层、子阵环网层、间隔层、网络层和站控层。

(1)子阵层与子阵环网层

子阵层,在地理上对应着每个光伏子阵。在每个光伏子阵安装一台智能一体化装置,通过RS485串口总线或者以太网与子阵内的逆变器、汇流箱等智能设备通信,实现对设备的实时监控。分散在光伏区的其他智能设备,如环境监测仪、旋转设备采集装置、电度表等,也接入附近光伏子阵的通信管理机。所有通信都是基于通信规约,常用的规约有Modbus、IEC 103、IEC 104、CDT、DLT 645等。

相邻光伏子阵的智能一体化装置经过光纤环网一个接一个,最终连接到间隔层的环网交换机,形成子阵环网层。环网内智能--体化装置的数量可根据地理位置分布与交换机能力决定。智能一体化装置通过子阵环网,基于通信规约,将接入的智能设备的数据转发到间隔层发电分区的综合自动化设备,同时接收控制指令,转发给智能设备。对上转发的常用规约有IEC 103、IEC 104等。

2)间隔层

根据光伏电站的实际建设周期与规模,可以将光伏发电区划分为多个发电分区,每个分区包含数10个光伏子阵,设置分区远动机、分区监控后台与分区AGC/AVC服务器。发电分区的综合自动化设备与升压站的二次设备,构成间隔层。

同一发电分区内的智能一体化装置组成环网,接入本分区环网交换机,不同发电分区间的网络相互隔离,如此分布式监控与管理,可有效解决大型地面光伏电站设备多、数据量大、组网复杂的问题,并且有利于后期扩建工程的接入。

分区监控后台用于监控本发电分区内的智能设备,展示各设备详细数据;分区远动机将本发电分区内智能设备的数据有选择性的转发给站控层,供站控层的应用使用;分区AGC/AVC子服务器接收站控层AGC/AVC主服务器的调节指令,经一定算法后调节本发电分区内逆变器的有功与无功输出。

3)网络层

间隔层的设备经过网络层与站控层交互,根据不同的应用功能,网络层划分为了4个数据网,分别是光伏区信息数据网、AGC/AVC数据网、监控数据网、功率预测数据网。间隔层的分区远动机经光伏区信息数据网将光伏发电区设备的数据选择性地送给主监控后台和功率预测服务器;间隔层的分区AGC/AVC服务器经过AGC/AVC数据网与主AGC/AVC服务器通信;调度监控相关设备与升压站二次设备在监控数据网内通信;功率预测相关设备在功率预测数据网内通信。各数据网间相互隔离,无直接数据交互,既可保障数据网的安全,又方便网络故障的排查。

4)站控层

站控层根据实时监控、调度转发、AGC/AVC服务和功率预测服务四大功能部署,包含主监控后台、工程师站、远动机、主AGC/AVC服务器、光功率预测服务器、光功率预测工作站、天气预报服务器。

主监控后台展示升压站二次设备信息以及由各分区远动机转发的光伏发电区重要信息;工程师站用于维护主监控后台与主AGC/AVC服务器;远动机作为全站惟一出口与电网调度主站通信,转发升压站二次设备数据,同时接收电网调度主站的功率调节指令,光伏区数据通常不需要送给电网调度主站;主AGC/AVC服务器调节全站的有功与无功输出,满足电网调度要求;光功率预测服务器从发电分区获取逆变器输出功率与环境监测仪数据,对光伏站进行功率预测,并与光功率预测主站交互数据;光功率预测工作站用于维护光功率预测服务器;天气预报服务器经反向隔离装置接入公网,获取天气预报信息,处理后提供给光功率预测服务器。

2.3系统亮点

适用于110KV~400V不同电压等级并网的新能源电站。

l 一体化的软硬件系统解决方案,与各组件兼容性好,运行稳定。

l 支持不同电压等级的防孤岛检测控制和频率电压稳定控制。

支持远程云运维系统和远程调度监控系统,支持手机APP浏览。

监控软件支持LNUX和 WINDOWS不同平台。

l 具有灵活的定制设计能力和丰富的现场实施经验。

2.4保护功能

1)线路基本保护

当主要以380V/220V的电压将光伏电源接入到公共的电网之时,处在公共连接点以及并网点之间的断路器就可以进行短路速断、失压跳闸以及低压闭锁和延时的保护工作。假如接入到系统是35kV/10kV电压等级,那么应该可以使用专线将光伏电源接入到用户变电站,运用“T”接方式接入的基本用户配电网。当线路故障,纵联电流差动保护可以快速切除故障,解决保护死区问题;线路“纵联电流差动保护” 动作,跳开线路两侧开关,同时联跳光伏并网线路,或只跳光伏并网线路;后者可以仍保留电源侧开关自动重合闸,保证线路供电可靠性。

2)母线基本保护

向母线系统接入光伏电源的时候,需要依照光伏电源自身是否自带了母线,从而决定是否有必要进行专用母线的相应保护工作。检测系统侧变电站以及开关站侧的相应母线保护以后,假如两者之间不符合基本要求,就需要配置相应的保护装置,假如两者之间不符合,那么需要配置相应的保护装置,进而可以保证母线出现相应的故障之后可以更为迅速的被切除。

3)防孤岛保护

为了可以有效避免非同期的合闸,需要接入在35kV/10kV系统的光伏电源之.上增加一些防孤岛的基本保护装置,使得切除光伏电源的对应实践以及线路的保护工作、备自投等动作做到基础的配合。对于“功率缺额型”光伏系统。当系统因故障解列后,光伏电站将因不能带全部地区负荷而被拖跨,低周低压解列装置可以动作。因此低周低压解列装置适用于光伏电站出力小于地区负荷的情况。

4)安全自动装置的基本保护

35kV/10kV电压的等级系统接入到光伏电源的时候,被接入到配电网之后的光伏电源,自身的安全自动装置需要做到在频率以及电压方面出现异常之后能够实现禁忌的控制,并且可以跳开并网点的断路器。在380V/220V电压的基本等级之下的相应分布式电源,那么就不需要配置一些独立的安全自动化装置。

3主要产品


3.1 WXDK-700系列保护测控装置

WXDK-700系列微机保护测控装置适用于110KV及以下电压等级的发电厂及变电站的继电保护及测量、控制。

装置集保护、测量和操作控制功能于一体,既可在开关柜就地安装,也可集中组屏安装。既可用于直流电源操作回路,也可用于交流电源操作回路。

WXDK-700系列装置产品型号

WXDK-741  线路保护测控装置

WXDK-742  进线备自投及保护测控装置

WXDK-740  综合保护测控装置

WXDK-743  电容器保护测控装置

WXDK-742A  备自投及分段保护测控装置

WXDK-721  变压器主保护装置

WXDK-725  变压器后备保护测控装置

WXDK-722  变压器非电量保护测控装置

WXDK-745  变压器综合保护测控装置

WXDK-726  变压器差动及综合保护测控装置

WXDK-748  电抗器保护测控装置

WXDK-738PT 保护及并列装置

WXDK-749A  综合测控装置

WXDK-749B  综合测控装置

WXDK-749C  综合测控装置

WXDK-773  PT电压并列装置

WXDK-774  PT电压切换装置

WXDK-755  三相操作箱

WXDK-78lM  发电机主保护装置

WXDK-781B  发电机后备保护测控装置

产品特点

先进的32位高速DSP处理器,强大的运算判断处理能力。

l 中文液晶显示,人机界面友善、操作方便。

l 采用多层印制板及表面贴装技术,强弱电严格分离,达到高标准电磁兼容性能。

l 采用高分辨率采样芯片,精度高,测量精确。

l 采用高可靠性设计,并具有完善的自检功能。保证装置可靠运行。

l 体积小、重量轻,可集中组屏,也可分散安装在开关柜上。

装置具有双以太网、CAN、RS485等通讯接口,方便与各类系统及其他智能设备连接通讯。

支持IRIG-B码对时。

支持61850规约 

主要功能 

1保护功能

装置适用于110K及以下电压等级的发电厂及变电站,功能涵盖了电力变压器保护、线路保护、母联保护、电容器保护、备用电源自投、电动机保护、PT保护等。

2测量功能

l 装置可实时采集测量电压、电流、频率、有功功率、无功功率及功率因数。

装置设有16路开关量接口,可用于采集断路器位置接点、刀闸位置接点、保护压板接点、外部闭锁接点等开关量

3控制功能

l 装置可按收远方遥控命令进行断路器分闸、合闸控制操作。也可通过装置键盘菜单操作对断路器进行手动分闸、合闸控制操作。

l 装置可以用于直流电源控制回路,也可以用于交流电源控制回路。

l 保护定值的修改、保护功能的投退均可由远方遥控进行。

4事件报告功能

l 装置具有事件报告记录功能,装置失电后报告不丟失。事件包括动作事件、告警事件、遥信变位事件和操作命令事件。各种事件报告中,操作命令事件报告是不可删除的,其他事件报告可以人工手动删除。

5故障录波功能

l 装置具有故障录波功能,可以将系统发生故障时的故障量进行录波保存。录波数据可以由通讯接口传送到上位机监控系统,在监控系统软件中显示录波数据和波形。装置电源关闭后录波数据不丟失。

3.2 WXDK-600电能质量在线监测装置

适用于10kV~500kV各个电压等级,满足各种类型监测点的电能质量监测要求。按检测路数可以分为1路和6路,分别为WXDK-600和WXDK-660。

主要功能

实时在线监测三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、负序电压、负序电流、2~50次谐波、间谐波;电压波动及闪变;电压骤升、骤降、短时中断:暂时过电压:具备统计功能、录波功能、Web功能、本地PQDIE文件生成功能。

3.3 WXDK-787逆功率保护装置

适用于各种电压等级的发电机及光伏风电新能源发电单元。

主要功能

两段式逆功率保护;可选无流闭锁;PT断线闭锁;频率闭锁。

3.4 WXDK-789分布式发电并网装置

适用于分布式发电站、实现电站信息的采集、通信以及保护控制。

主要功能

三段式复压闭锁的方向过流保护、反时限方向过流保护、过负荷保护、三段式方向零序过流保护、反时限零序方向过流保护、两段低频保护等通过规约转换。实现站控层和间隔层之间的数据交换、承担与当地监控计算机系统或调度主站系统通信任务。214个以太网接口、8个RS485/RS232串口。