太阳能电站自动化系统由哪些子系统组成？
电力系统自动化包括生产过程的自动检测、协调和控制、系统和部件的自动防护、网络信息的自动传输、系统生产的自动调度、企业的自动经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证电源的电能质量（频率和电压），保证系统运行的安全可靠，提高经济效益和管理效率。我国大部分太阳能电站建设在太阳能资源相对丰富的地区，而此类地区电网结构薄弱，当地负荷小，单个电网连接点的太阳能发电接入能力是小。这对太阳能发电的并网运行提出了重大挑战。借助自动化技术，可以有效减少太阳能发电的随机性对电网的负面影响，提高电力系统运行的安全性和稳定性。
1.电力系统自动化技术的发展与应用
（一）电力系统自动化技术发展
20世纪50年代之前，电力系统容量在数百万千瓦数量级，单机容量从未超过10万千瓦。电力系统自动化大多局限于单一自动化设备，重点关注安全保护和自动化过程调节。例如，电网和发电机的各种继电保护、汽轮机应急安全装置、锅炉安全阀、汽轮机转速和发电机电压自动调节、并网自动同步装置等。
20世纪50年代和60年代，电力系统发展到数千万千瓦，单机容量超过20万千瓦，并形成区域网络。这对系统稳定性、输电经济性、整体供电等方面提出了新的要求。自动化。工厂自动化开始包括机器、熔炉、电气设备等的集中控制。系统开始安装基于离线计算和广泛使用的远程控制通信技术的模拟调频装置和经济配电装置。晶体管保护装置、晶闸管励磁调节器、电液调速器等各种新型自动装置正在普及和使用。
20世纪70年代和80年代，开始出现以计算机为基础、软硬件配套的实时电网监控系统（SCADA）。 200兆瓦以上大型火电机组开始采用实时安全监测和闭环自动启停全过程控制。在水电站，水库配电监控、大坝监控、发电厂综合自动化等方面开始推广计算机监控，微控制器在各种自动调节装置和继电保护装置中得到广泛应用。
21世纪初，为了有效应对风电、太阳能大规模发展对电网运行的负面影响，风电、太阳能发电快速增长。新能源功率预测与功率控制技术正在引起电网运营商和发电公司的广泛关注，其产品应用在实际应用中取得了较高的成果。
（二）电力系统自动化技术在太阳能电站中的应用
与传统电源不同，太阳能发电厂具有可变、间歇性的输出功率特性，并且与传统发电厂一样，其发出的电力全部输入电网，因此电网的结构变得越来越复杂。为实现这一目的，通过太阳能电站自动化系统将太阳能电站与电网配电自动化系统进行有效连接，电站侧对太阳能发电的实时监控、功率控制、自动化等工厂，将有必要启用信息上传和分发。通过电压控制、安全稳定控制、信息上报等实现最优配电，满足安全要求。
太阳能电站计算机监控系统按功能由五个子系统组成：数据采集子系统、协议转换数据处理子系统、信息发送/接收/执行子系统、人机接触子系统、时钟同步子系统。
1）数据收集。数据可分为两类：开关量和测量量。开关量包括断路器和隔离开关位置。电网自动装置、继电保护等运行状态信息主要通过保护测控设备采集。信息来源为一次设备的辅助触点、保护测控装置、自动化设备本身的运行状态和信号。电网运行测量数据通过保护测控设备采集，信息源是变压器。光伏区域升压站内大部分自动装置和继电保护的运行状态信息可基于协议直接接入站。在IEC60870-5-103、IEC61850等监控网络中，一些不支持这些通信协议的自动化设备将基于通信管理机协议进行转换和访问。
光伏机组数据采集通常支持箱式变压器保护和测控，支持协议转换、光纤环网通信接口等功能，并具有综合保护、测量、控制和通信装置。通过访问和上传信息到发电单元中的箱变、逆变器和汇流箱，支持对每个逆变器的控制。
2）协议转换数据处理。采集到的数据通常根据不同的要求进行适当的处理，如数字滤波、乘法因子、越界识别、被测量阈值越界检测、开关位移检测等。
3) 信息的传输、接收和执行。太阳能电站与配电侧之间采用远程控制通信协议进行数据传输。太阳能电站主要接收配电侧发出的遥控和遥调命令，执行结果分别通过遥信和遥测反馈给配电侧。
4）人机接触。监控系统中人与机器的接触非常重要，利用可视化技术来监控并全面显示当前电网运行信息、气象数据、保护信息以及一次、二次设备的运行状态并接受操作。工作人员的指示。
5）时钟同步子系统。太阳能电站配备一体化同步时钟装置及相关设备，对站控层各工作站和湾层各测控装置的时钟进行校准。一般情况下，站控层设备采用NTP/SNTP网络时间同步，间隔层和过程层设备一般采用DC IRIGB码时间同步。
2.相位测量装置
(1)装置概述。
电力系统的运行状态是各母线的电压矢量（幅值和相角），它由表征网络连接特性的网元参数、开关状态和边界条件（发电量和负载水平）决定拓扑。要实现电力系统的有效广域实时监测，需要建立完整的测量系统，提供完整的系统可观测性。基于时间同步技术的同步相量测量单元可以高精度地直接测量测量点的电压幅值和相位角，为输电端电网运行的动态监测和分析应用提供动态信息来源。
（二）设备配置及功能。
同步相量测量装置包括数据集中器和相量采集单元。相量采集单元可分布安装在各种继电保护单元或现场箱式变电站中，用于采集母线、主变和电路的电压。数据集中器根据流量和开关量信号，对多个采集单元输出的同步相量信息进行采集、上传和本地存储，以满足太阳能电站的并网要求。
通过同步相量测量系统，实时记录三相电压、三相电流、有功/无功功率、系统频率、开关状态、GPS同步状态以及所连接电气元件的瞬态数据和谐波的离线分析都可以做的分析。
装置与主站采用配电数据网络通信方式，根据主站的功能需求提供相关实时数据、波形记录数据等，并与多个主站（本地配电、子站）进行通信。 -站）。部门派遣、国家派遣）无影响。
3.功率预测系统
(1)系统概述。
太阳能发电预测技术是根据现有的天气条件和太阳能发电厂的运行状况，调查分析太阳能发电的影响因素和波动规律的技术。利用适当的数学预测模型来预测太阳能发电厂在未来一定时期内发电量的方法。
太阳能发电厂的功率预测系统就是基于上述方法。利用计算机手段开发的电力预测技术支持系统。为太阳能发电厂提供辅助分析和决策工具，以合理规划维护，提高太阳能发电可用性和发电量，并帮助电网输电机构及时科学地帮助您制定、调整和优化您的日常运营实践。将太阳能并入电网还可以减少额外的旋转备用容量并提高电网运营的经济性。
(2)系统配置和功能。
太阳能电站功率预测系统主要由实时天气采集系统和功率预测计算系统组成。
1）实时天气采集系统。实时天气采集系统实现了太阳能电站场地的实时太阳辐射情况。它采集风速风向、温度、湿度、气压等气象因素，并将采集到的实时数据发送至功率预测计算子系统。作为功率预测的重要数据源，硬件设备主要包括总辐射表、风速计等。根据其覆盖范围和地形特征，太阳能发电厂可以配备一个或多个气象收集器，例如速度和方向计、温度和湿度传感器以及数据收集和通信设备。必须安装天气采集器，以准确反映整个太阳能电站区域的太阳辐射强度和其他天气状况，并满足光功率预测系统的功能。天气采集信息是电厂功率预测的重要数据来源。
2）功率预测计算系统。电力预测计算系统包括数值天气预报系统和电力预测应用子系统。数值天气预报子系统主要提供多日天气预报信息，如太阳辐射、气温、日出时间等数据，进一步减少内部天气预报数据，提高数值天气预报的准确性。数值天气预报数据是电力预报的重要数据来源。电力预测应用子系统用于接收实时天气数据和电厂电力数据，根据系统预测模型预测短期和极短期电力预测结果，并将数据上传传输。
4、并网控制系统
(1)系统概述。
光伏电站功率控制是通过光伏电站并网控制系统实现光伏发电有功功率控制和无功功率控制的过程。太阳能电站并网校准系统安装在电站内部，自动接收调节（集中控制）中心下发的有功功率限制指令和电压（无功功率）目标指令，并对逆变器和无功功率进行监测和调节补偿。通过自动闭环（SVC/SVG）和其他从中心发出指令的设备来启用/禁用对站点进行实时跟踪和控制（集中控制）的系统，包括有功功率控制系统（AGC）和无功功率输出电压控制系统（AVC）。发电厂可以通过电力控制系统控制其产生的电力并调节电压。
(2)系统配置和功能。
太阳能电站功率控制系统配置如图1-3所示。实施过程如下：电站内太阳能AGC/AVC服务器、遥控器、逆变器、SVC/SVG等设备均接入太阳能电站。在同一网络内（如果无法直接接入以太网（可通过协议转换器接入）），服务器将太阳能电站AGC/AVC站内的各种控制信息和实时数据发送给调度主站。同时，远程机通过远程机接收调度主站发送的控制信息，服务器根据这些信息接收指令。按照预设的控制策略进行计算，并将计算结果和指令通过网络发送到各个逆变器和SVC/SVG设备，最终实现对整体有功功率、无功功率和网点电压的控制。满足电站、电力系统并网技术要求。
1）有功功率控制系统（AGC）。在太阳能电站中，光伏有功功率控制系统接收来自电站内调度或本地有功命令的命令，并根据既定的控制策略对太阳能电站内的逆变器进行有功功率的分配和调节；整个太阳能电站的分配和协调。
2）无功电压控制系统（AVC）。太阳能发电厂中的自动电压控制系统从配电站接收并网点的目标电压，并调整并网逆变器、无功功率补偿器（SVG/SVC）或分接头的无功补偿值。通过控制策略实时控制变电站升压变压器。太阳能电站整体无功补偿使并网点电压保持在正常运行范围内。与传统电站AVC调节的不同之处在于，太阳能电站AVC调节首先调节逆变器的无功功率，然后调节无功补偿器的无功功率。
3）灵活的电源控制系统。我们整合发电厂电力控制设备运行状态信息、SCADA信息、状态估计数据、太阳能发电预测数据等多源数据，构建响应需求的灵活电力控制系统。制定实时太阳能发电规划，以安全地最大化每个太阳能发电部分和设备在电网不同运行模式下的太阳能发电量。
与传统主动功率控制系统相比，柔性功率控制系统在提高太阳能发电容量和电网安全稳定运行水平方面具有明显优势。其突出特点是可以实现在线太阳能发电容量评估、太阳能电站发电计划执行、在线监测及并网相关性能指标、在线评价与评估等功能。可以解决各种原因造成的断面利用率低的问题。
5. 二级系统安全防护
二次电力系统是由各级电力监控系统、配电数据网以及电网管理信息系统、发电厂管理信息系统、电力通信系统、电力通信系统等组成的大型系统。各级电力数据通信网络。建立二次电力系统安全防护体系，可以有效抵御黑客、恶意代码等多种形式的攻击，特别是群体攻击，保障二次电力系统安全稳定，着力预防电力系统事故。由此造成的。
二级系统安全总体策略是“安全分区、网络专用、水平隔离、垂直认证”。太阳能电站根据现场二次系统的重要性分为生产管理区和管理信息区，生产管理区又分为控制区（安全区）和非控制区。 （安全区II）。安全工作区安装太阳能电站计算机监控系统、并网控制系统、相量测量设备，安全二区安装功率预报系统、信息报播系统，天气预报也将安装在安全工作区。被安装。该系统位于管理信息区。二级系统安全防护的一项重要措施是在太阳能电站安全区I和安全区II的自动化系统之间安装防火墙，对生产控制区域进行逻辑隔离。太阳能电站生产控制区自动化系统通过配电数据网络和专用垂直加密认证装置与配电主站进行通信。它采用垂直连接方式安装。
六、信息声明与披露
信息申报发布系统包含数据申报和信息发布两个功能模块。数据上报包括电厂信息和逆变器特性参数的上报、白天、白天停电等运行信息的上报、市场模式下电厂的各种竞价数据的上报。披露包括发布。电网各类负荷预测信息，前日、当日短期报告，年、月、周、日、临时检修计划信息发布，日、日发电量等。自行发布规划信息和规划验证函、发布电厂并网运行评估信息和辅助服务补偿信息、通知公告的发布和监控等功能。自由新闻出版系统解决了传统外网Web或电子邮件传输带来的信息安全问题，为发电厂与调度公司之间的信息数据沟通搭建了便捷的桥梁。
3、太阳能电站自动化技术面临的挑战
(1)传统的电力监控方式无法满足太阳能电站远程控制和维护的需求。
与传统电力监控相比，太阳能电站监控需要更多的监控设备，且大部分设备安装在偏远地区或无人居住的地区，使得全方位监控成为迫切需要。协同维护，包括基于无线专网的移动维护、远程巡检、智能高级应用等。因此，您应该根据您的关键安全需求考虑如何最好地利用您的硬件资源。它可以实现大量设备的接入和数据处理，提高太阳能电站运维效率。
(2)现有功率预测技术无法满足超大型太阳能电站调度和运营的需求。
与国外分布式太阳能电站的发展不同，我国太阳能发电产业同时采用了大型集中式太阳能电站和分布式太阳能电站的发展模式。随着日本太阳能电站接入规模的不断扩大以及超大型太阳能电站集群的出现，太阳能电站功率预测作为电网配电和运行的基础数据发挥着越来越重要的作用。有。确保电网安全稳定运行现有的太阳能发电预测技术和运行模式已不能满足电网分配和运行的需要。为适应未来太阳能发电发展的需要，首先要结合大数据、云计算、移动互联网等新技术对太阳能发电预测模型和算法进行深入研究，但现有电力预测的准确性还有待进一步提高。二是完善功率预测考核评价体系，适应我国太阳能发电的快速发展，鼓励太阳能发电企业不断优化太阳能功率预测的准确性，光伏发电功率预测必须得到保证。科技可以向更高层次发展。
(3)现有AGC/AVC技术无法满足超大型太阳能电站，特别是配备大量模块化太阳能逆变器的太阳能电站的电力运行控制需求。
当太阳能电站超过一定规模时，逆变器数量随着容量的增加而增加，对运行控制提出了更高的要求，如控制点数量、AGC/AVC服务器计算速度、网络带宽等。在干电站大规模组串式光伏发电系统中，传统AGC/AVC系统需要比集中式逆变器数十倍的逆变器进行控制，这在控制等各方面都存在瓶颈。性别。 AGC/AVC 系统中的计算、容量和通信。除了提高AGC/AVC服务器的性能之外，解决这一挑战还需要在AGC系统架构上寻找突破。例如，在光伏阵列中添加方形阵列AGC设备，以在系统内创建分层、分布式AGC系统架构。地点。
太阳能电站自动化技术是支撑电网安全运行的重要工具，自动化技术在电站的日常运行中不断得到应用。
版权声明：本文由今日头条转载，如有侵犯您的版权，请联系本站编辑删除。