刘 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分布式光伏电站AGC/AVC控制及应用

刘 海 高春玉

(太原理工大成工程有限公司，山西 太原 030000)

介绍了光伏电站中功率控制系统AGC(自动发电控制)/AVC(自动电压控制)的组成部分及各部分功能；通过分析实测试验光伏电站并网运行的数据，描述了光伏电站发电系统与电网并网时对系统交换功率和高压输电网的电压质量的影响，对了解掌握AGC/AVC的控制原理及应用具有参考意义。该系统在湖南永州19.8 MW分布式光伏电站中应用，并取得良好效果。

光伏电站，逆变器，箱式变压器，自动发电控制，自动电压控制，潮流

0 引言

湖南省永州19.8 MW分布式光伏发电，项目位于湖南省永州市冷水滩区普利桥镇江子塘村。新建35 kV开关站一座，35 kV侧光伏出线1回、集电线路2回、SVG出线1回、接地变兼站用变出线1回，母线PT 1回，单母线接线；相应的继电保护、监控、通信、无功补偿装置及相关的土建及安装工程。

规范性引用文件GB/T 19964—2012光伏发电站接入电力系统技术规定。

1 控制及应用

永州19.8 MW分布式光伏电站计算机监控系统采用国电南京自动化股份有限公司产品，由站控层后台设备、远动通讯设备、光功率预测系统、AGC/AVC控制系统、公用设备均布置在二次设备预制舱内。35 kV开关站控制系统主要由主机、通信管理机、工作站三部分组成。主机用于数据处理及控制策略的生成,通信管理机用于数据的采集和控制命令的分发,工作站用于值班人员的在线监视与控制,其中主机既可分别运行,又可整体运行。

1)光伏发电区，将400台50 kVA逆变器发出的电能汇集后经13台箱式变压器1 600 kVA升压35 kV集电线路2回送至开关站；开关站将35 kV电源汇入永州卉塘站412线路的变电站。

2)光伏场区通过箱变保护测控一体化装置组成2个光纤环网，将光伏区所有数据通过光纤环网送至开关电站内二次环网交换机，再至站控层设备。集电线路连接箱变的电缆线路，为两条35 kV接线回路。

3)SVG装置：SVG是静止式动态无功补偿装置,能够输出感性和容性无功，在一定范围内可从感性到容性连续调节。

2 AGC/AVC主要功能

1)光伏发电站AGC/AVC子站指运行在光伏发电站就地的控制装置或软件，用于接收、执行调度AGC/AVC主站的有功和电压控制指令，并向主站回馈信息。

2)逆变器监控系统在光伏发电站内对各逆变器进行监控的自动化系统，其可以采集各逆变器的运行状态和实时数据，并转发到AGC/AVC子站;同时可以接收子站下发的有功无功控制指令，并发送到各逆变器。

3)子站为一体化集成设备，在同一套软硬件平台上实现光伏发电站内的有功和无功的自动控制功能;AGC与AVC控制功能应在逻辑上各自独立，可以分别投入或退出。

4)预制控制舱控制对象主要包括:逆变器、SVG装置运行状态。

5)光伏发电站AGC控制功能以开关站送出线路总有功功率为控制目标，子站可以接收调度主站实时下发的总有功功率设定值，并应考虑光伏发电站内各逆变器有功出力的均衡合理。

6)光伏发电站AVC控制功能以开关站35 kV侧母线电压为控制目标，子站可以接收调度主站实时下发的高压侧母线电压设定值;子站同时兼顾逆变器输出电压在正常范围内的控制目标，并应考虑光伏发电站内各种控制对象无功出力的均衡合理。

3 AGC/AVC硬件配置

1)子站的硬件遵循标准化和开放性的原则配置，子站应包括计算控制设备、历史存储设备、串口接入设备、网络交换机和人机工作站等设备，除人机工作站外，其他设备均集中组屏。

2)计算控制设备采用成熟可靠的服务器或工业嵌入计算机，采用双机冗余配置，主机故障时自动切换到备机。

3)子站配置千兆网络交换机，用于连接子站设备，并完成与其他站内其他系统的数据通信，以及子站与调度主站的数据通信。

4)串口接入设备用于与SVC/SVG装置进行通信，可以接入的串口类型应包括232/422/485，串口通信波特率等参数可设置。

5)人机工作站主要用于光伏发电站控制子站的运行监视和日常维护。

6)配置了历史数据存储设备，可以配置独立的历史存储设备，也可以在计算控制设备或人机工作站上存储历史数据。

7)配置的硬件设备满足电力系统二次安全防护要求及对全站进行自动控制的容量和性能要求。

4 控制对象和通信接口

4.1逆变器

4.1.1控制模式

子站对逆变器的有功/无功控制支持以下2种方式:

1)控制单台逆变器的无功:控制方式包括设定逆变器无功的出力值或功率因数。

2)控制成组逆变器的无功:控制方式为设定成组逆变器的总有功、总无功出力值。

4.1.2通信接口

光伏发电站子站与2套逆变器监控系统进行通信。通信数据内容如下:

1)子站下发设定值。

a.单台逆变器无功值(功率因数)遥调单机控制模式。

b.单台逆变器有功值。

c.成组逆变器有功值成组控制模式。

d.成组逆变器无功值。

e.遥控单台逆变器启停控制1开机、0停机。

2)子站接收数据。

a.各逆变器输出端电压，三相电压。

b.遥测各逆变器有功。

c.各逆变器无功。

d.各逆变器并网状态：1并网、0脱网，遥信2各逆变器闭锁状态：1闭锁、0正常。

4.2SVG装置

4.2.1控制模式

子站向SVG等动态无功补充装置同时下发电压上、下限值和无功指令值，SVG装置应能够实现无功和电压的协调控制，控制模式如下:

1)当采集母线的实时电压在下发的电压上下限范围之内时，SVG装置按照接收的无功指令进行无功出力调节;

2)当采集母线的实时电压在下发的电压上下限范围之外时，SVG装置自主调节设备无功出力，把电压控制在上下限值范围内。

4.2.2通信接口

子站与SVG装置通信数据内容如下:

1)子站下发数据。

a.电压上限值。

b.遥调电压下限值。

c.无功设定值。

2)子站接收数据。

a.遥信SVG投运信息：0未投运，1投运。

b.SVG闭锁信息：0未闭锁，1闭锁。

4.3调度子站

1)子站与调度主站通信的数据通过升压站监控系统进行转发，通信数据内容如下。子站上送数据。

a.全站实时可增无功；

b.全站实时可减无功；

c.全站实时可增有功；

d.全站实时可减有功。

2)当调度主站需要时，子站从逆变器监控系统、SVG装置所采集的数据，可以实时转发到调度主站。

5 软件功能

1)全站监视：提供直观的图形化方法，对光伏发电站内包括各光伏区逆变器、箱变、集电线的全部电气设备的运行状态进行监视。

2)运行监视：监视子站系统的母线电压、有功功率、无功功率、开关状态、设备运行状态，监视子站与其他系统、调度主站的通信状态。

3)设置功能:软件界面支持运维人员输入送出线路总有功目标值、送出线路总有功计划曲线。

4)数据存储：存储采集的数据点并形成历史数据库，用于绘制趋势曲线和形成报表，历史数据可存储一年。

5)就地/自动控制:可以自动切换或人工切换为主站远方自动控制。

6)报警处理:子站系统运行异常或故障时能自动报警，停止指令下发，并存入事件记录。

7)权限管理:所有操作带权限管理功能，操作前进行权限校验，操作信息存入事件记录，保证操作安全。

6 安全闭锁

光伏发电设备出现异常时系统自动报警并闭锁自动控制。

1)逆变器上送闭锁信号或脱网信号，闭锁该逆变器的AGC控制。

2)逆变器所连接集电线停运，闭锁该逆变器的AVC/AGC控制。

3)送出线路有功量测值异常，闭锁全站AGC。

4)送出线路有功量测值波动过大，闭锁全站AGC。

5)35 kV侧母线电压量测值异常，闭锁全站AVC。

7 效果评价

湖南省提出了采用经济压差进行全局无功优化的思想，即以每条线路的电压降落纵分量最小为目标求解最优潮流(OPF电网电压、有功功率、无功功率的分部)，计算出各发电站注进系统的无功功率。该系统自2017年6月29日投入运行，通过实时监控电网无功电压情况，进行在线优化计算，分层调节控制电网无功电源，满足输出电网安全电压约束条件下的优化无功潮流运行，平均功率因数控制在0.98，达到网损最小；提高了35 kV母线电压质量，电压稳定合格率99.99%。自动化运行降低了光伏电站运维成本。

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

刘 海(1966- )，男，工程师； 高春玉(1961- )，男，工程师

TU852

A