南瑞继保风电场并网自动控制解决方案_v1 00

1、风电场并网自动控制解决方案 1. 总体架构1.1 系统结构总体架构如下图所示：调 度 主 站风电场并网自动控制 系 统 上 位 机 远 动 机R C S 9 6 9 8 G/H站 内 监 控 网 络由于和调度之间有数据交互，另外系统和监控系统之间有大量数据交 互，南瑞继保 PCS9700 风电场并网自动控制系统一般推荐布置在 I区（与监控系统在同一个分区），主要由以下部分组成：风 机 主 控 、风 机 监 控 系 统，现 场 采 集 ，控 制 设 备 规 约 支 持 层 （R C S -9 7 9 4 ,R C S -9 7 8 4 ,O P C 网 关 机 等 ） 远动机：负责和主站通 收主

2、站下发的计划曲线和对上位机的干 预（例如远方投退、复归等）上位机：一般由高性能PC 服务器担任，负责具体的控制逻辑判别， 并智能生成最优的调节策略的组合，再从网络下发调节命令；另外， PC 服务器可以起到存储、管理调度计划曲线的功能，可以作为 SVC/SVG 等设备调度指令的中转站规约支持层：接入风机监控、风机主控等非传统电力系统设备，通常 考虑与监控系统公用1.2 软件架构并网控制系统广泛采用中间件技术，基于南瑞继保成熟平台开发： 南瑞继保SOPHIC 平台是南瑞继保成熟的软件平台。 南瑞继保PCS9700 是新一代厂站监控系统，拥有支持 IEC-61850、103 规约、支持画面完全定制、

3、完善用户权限管理等特性，并网控制 系统提供了优秀的人机交互环境。可编程平台是可视化逻辑平台，风电场 AGC/AVC 是在可编程平 台开发的高级应用。风电并网自动控制 可 编 程 平 台 南 瑞 继 保 P C S 9 7 0 0 厂站监控系统 南 瑞 继 保 SOPHIC 平 台 Redhat Enterprise Linux 服 务 器 硬 件 2. 整体控制流程并网自动调节采用循环扫描方式，实时扫描风电场各控制目标量测与调度计划曲线/实时指令值之间的差异，智能生成整套最优调节 策略，并借助网络下发调节命令，达到对风电场动态跟踪调节的目的。 逻辑判别流程图如下所示： 开 始功能是否被用户投入

4、 ？ 否是|实 际 值 -目 标 值 | 死 区 值 ？ 否是是否闭锁调节 ？ 是否上次调节延时是否达到设定 值 ？ 否是按照优先满足调度调控目标再考虑最经济控制的原则智能生成调节策略进行调节 3. 有功功率自动调节（AGC）控制手段3.1 控制风机群有功出力的方式该方式由风机供应商提供控制风电场内所有己方风机整体有功出力出力的系统，并提供限功率控制相关接口。站内AGC 子系统与之 通信，通过设定风机群整体有功出力的方式实现风电场有功自动调节 延 时 功能。3.2 控制到单风机有功出力的方式设置风机有功输出上限控制：通过遥调的方式，限制风机出力，风机 一般在经济运行范围下限和上限之间调节；该方

5、式可以和启动/停止 风机控制方式配合使用启动/停止风机控制：通过遥控的方式，启动或者停止风机，达到有 功调节的目的；为了控制响应速度，该方案一般要求风机具备“热备” 功能：即停机只是暂时“脱网”，再次启动的时候只是一个“并网” 的过程4. 电压无功自动调节（AVC）控制手段4.1 风机群的无功输出该方式由风机供应商提供控制风电场内所有己方风机整体无功出力出力的系统，并提供无功功率设定控制相关接口。站内 AVC 子系统与之通信，通过设定风机群整体无功出力的方式实现风电场有功自 动调节功能。风机群无功的调节目标是控制风机群和电网之间的无功交互：（1）若数值为 0，则风机群不向系统输送无功，也不从系

6、统中吸收无功；（2）若数值为正，则风机群向系统中注入无功（提升并网点电压）；（3）若数值为负，则风机群从系统中吸收无功（降低并网点电压）； 4.2 风机的无功输出若风机提供有功、无功解耦功能，即当有功功率满发的时候，仍然可以在一定范围内自由调节无功功率、并提供了相应的控制接口， 则风机的无功输出可以作为风电场无功调节的主要手段。风机无功的调节目标是控制风机和电网之间的无功交互：（1）若数值为 0，则风机不向系统输送无功，也不从系统中吸收无功；（2）若数值为正，则风机向系统中注入无功（提升并网点电压）；（3）若数值为负，则风机从系统中吸收无功（降低并网点电压）；控制SVC/SVG 工作点SVC/

7、SVG 的主要作用是为系统提供动态无功储备，动态调节过程 4.3中SVC/SVG 均是毫秒级的响应时间，所以其调节过程完全自动闭环， 而不需要上位机的干预。SVC/SVG 一般设定一个工作点，该工作点根据系统实际情况保留 正负无功备用，在动态调节过程结束后，会自动缓慢将SVC/SVG 运 行状态调节回工作点。若调度允许 SVC/SVG 工作点在一定范围内调节，并提供了相应 的远方控制接口，则SVC/SVG 可以作为 AVC 系统的调节手段。该手段一般作为备用手段使用：若当前电压条件下，SVC/SVG 合 适的调节策略可以使得 SVC/SVG 靠近工作点，则SVC/SVG 优先调 节；否则SVC

8、/SVG 备用调节。 另外 SVC/SVG 动态跟踪的电压目标值可能需要具备远方设置功 能，若SVC/SVG 的自动跟踪电压目标值提供了相关的工作点设置接 口，则上位机可以存储、中转调度的电压调节目标计划曲线或者调节 指令。4.4 电容器、电抗器如果风电场内装设了电容器、电抗器，则可以作为 AVC 调节的主 要手段。由于目前风电场一般装设 SVC/SVG，电容器的情况比较少见。我们的系统支持电容器、电抗器投切的调节手段。5. 最优策略生成原则5.1 排除法则（1）剔除硬件上不满足条件，不能参与控制的风机（例如国外的风机，不对外开放控制接口）或者人为设定不参与调节的风机（2）剔除存在故障的风机（

9、闭锁）（3）剔除不久之前刚刚调节过，尚未达到等待时间的风机5.2 优选法则（1）根据人为设置的调节优先级，优先级高的优先参与调节（2）如果优先级相同，则按照调节平均分配的原则，尽可能平均利用一次设备（3）高级的定制策略，根据用户的特殊要求，生成控制代价函数，从而达到优选控制设备的目的5.3 参与调节设备最少原则尽可能使用最少的风机参与调节，达到控制目的。 6. 系统接口6.1 风机的接口（可以通过风机监控提供）6.2 风机群的接口名称范围量纲说明风机群有功出力限制设值 MW遥调 风机群有功出力限制上送 MW遥测，和上面的遥调配套，形成闭环 风机群正有功备用 MW在当前风速条件下，风机群可以向系

10、统中增加输出的有功 风机群负有功备用 MW在当前风速条件下，风机群可以从系统中减少输出的有功 风机群总有功功率 MW风机群无功功率设值 Mvar遥调 风机群总无功功率 Mvar风机群正无功备用 Mvar在当前风速条件下，风机群可以向系统中增加输出的无功 风机群负无功备用 Mvar在当前风速条件下，风机群可以从系统中减少输出（吸收）的无功 名称范围量纲说明启停遥控 启停遥信 和上面的遥控配套，形成闭环 有功功率工作点设值 MW遥调，这里的工作点指的人为设定的风机输出有功功率上限 有功功率工作点上送 MW遥测，和上面的遥调配套，形成闭环 无功功率输出设值 Mvar这里的工作点指的人为设定的风机输出

11、无功功率 实时无功功率 Mvar实时有功功率 MW实时风速 m/s风机采集的风速 机端电压 V闭锁控制信号 总闭锁信号，若该信号为 1，则闭锁该风机的自动控制 6.3 SVC/SVG 的接口6.4 综合自动化系统的接口6.5 调度的接口名称范围量纲说明全场有功功率限值 MW计划曲线或者遥调 并网点电压目标值 kV遥调 电压调节死区 kV遥调 并网点无功允许下限 Mvar遥调 并网点无功允许上限 Mvar遥调 全场有功功率限值上送 MW遥测，和上面的 5 个遥调配套，形成闭环 并网点电压目标值上送 kV名称范围量纲说明风电场并网点有功功率 MW风电场并网点无功功率 Mvar风电场并网点电压 kV

12、低压侧母线电压 kV可能有若干个 名称范围量纲说明工作点设值 Mvar遥调 当前工作点 Mvar遥测，和上面的遥调配套，形成闭环 闭锁控制信号 总闭锁信号，若该信号为 1，则闭锁该 SVC/SVG 的自动控制 系统电压设值（可选）kV遥调 系统电压目标值上送 （可选） kV遥测，和上面的遥调配套，形成闭环 闭锁控制信号 总闭锁信号，若该信号为 1，则闭锁该风机群的自动控制 7. 通信解决方案7.1 风机一般通过风机监控间接实现与风机的通信。推荐使用 OPC2.0DA的工业领域标准规约进行通信，我公司专门开发了 OPC 网关机解决风机的接入问题。7.2 综合自动化系统直接通信：如果风电并网自动控

13、制系统与综合自动化系统同厂家，一 般采用直接通信的方式；另外，如果综合自动化系统采用IEC-61850规约，也可以直接接入规约转换：如果风电并网自动控制系统与综合自动化系统不同厂家， 则由风电并网自动控制系统供应商提供规约转换设备，来实现升压站 间隔层设备的接入电压调节死区上送 kV并网点无功允许下限上送 Mvar并网点无功允许上限上送 Mvar风电场正有功备用 MW遥测 风电场负有功备用 MW遥测 风电场正无功备用 Mvar遥测 风电场负无功备用 Mvar遥测 风电场 AGC 功能投退 遥控 风电场 AGC 功能投入 遥信，和上面的遥控配套，形成闭环 风电场 AVC 功能投退 遥控 风电场

14、AVC 功能投入 遥信，和上面的遥控配套，形成闭环 远动出口接入： 如果风电并网自动控制系统与综合自动化系统不同厂家，在前两种方法都不能使用的情况下，可由风电并网自动控制系统 供应商提供规约转换设备从综合自动化系统的远动设备的出口取数 据7.3 调 度直接通信：如果风电并网自动控制系统与综合自动化系统同厂家，一 般采用直接通信的方式风电并网自动控制系统作为子站对上通信：风电并网自动控制系统作为一个子系统，使用对上规约，例如 101/104/CDT 方式接入综合自动 化系统的远动设备8. 设备序号设备名称设备型号单位数量生产厂家一硬件部分1 AVC/AGC 服务器 NEC Express5800

15、/GT110d CPU ： 至强 E3-1220 ( 四核3.1GHz) 内存：8 GB DDR3，1333 MHz 硬盘 :300G SAS 硬盘 (10K RPM) 光驱：16x DVD-ROM SATA 光驱 网络：双口千兆网卡 显卡：512M NVS300（支持双屏） 外设：键盘、鼠标 显示器：Dell 17 寸液晶Redhat Enterprise Linux 64 位操作系统 套 1 NEC 2 规约转换装置 RCS-9794 套 1 南瑞继保 3 OPC 网关机 PCS-9794-OPC 套 1 南瑞继保 附录：其他可能的费用由于风电场一般都含有若干不同厂家设备，所以存在接入配合的问 题。这些工作是否需要产生费用，请参照以前设备供应的技术协议， 由业主统一协调解