1、 PCS-9700 风电场并网自动控制系统风电场并网自动控制系统 说明书说明书 版权声明版权声明 版本:R1.00 Copyright 2011 NR 南京南瑞继保电气有限公司版权所有 我们对本文档及其中的内容具有全部的知识产权。除非特别授权，禁止复制或向第三方分发。凡侵犯本公司版权等知识产权的，本公司必依法追究其法律责任。我们定期仔细检查本文档中的内容，在后续版本中会有必要的修正。但不可避免会有一些错误之处，欢迎提出改进的意见。我们保留在不事先通知的情况下进行技术改进的权利。南京南瑞继保电气有限公司 公司地址：中国南京江宁区苏源大道 69 号 邮编 211102 公司网址:www.nari-
2、 购买产品，请联系：电话：025-87178911，传真:025-52100511、025-52100512 电子信箱：marketnari- 技术支持，请联系：电话：025-52107703、8008289967、4008289967 传真：025-52100770 或登陆网站：www.nari- 资料相关，请联系：电话：025-87178185、传真：025-8718208 电子信箱：nr_techsupportnari- 目录目录0.系统概述系统概述.31.总体架构总体架构.71.1 系统结构系统结构.71.2 软件架构软件架构.81.3 整体控制流程整体控制流程.92.技术参数技术参数
3、.102.1 系统容量系统容量.102.2 控制性能控制性能.102.3 系统性能系统性能.103.有功功率自动调节（有功功率自动调节（AGC）控制）控制.113.1 AGC 控制对象控制对象.113.2 AGC 有功分配方式有功分配方式.113.3 AGC 基本功能基本功能.114.电压无功自动调节（电压无功自动调节（AVC）控制）控制.134.1 AVC 控制对象控制对象.134.2 AVC 分配方式分配方式.144.3 AVC 基本功能基本功能.155.控制目标值获取控制目标值获取.165.1 AGC 控制目标值获取控制目标值获取.165.2 AVC 控制目标值获取控制目标值获取.166
4、.信息交互信息交互.176.1 与调度信息交互与调度信息交互.176.2 与风机群信息交互与风机群信息交互.176.3 与与 SVC/SVG 信息交互信息交互.186.4 与风电场升压站监控系统信息交互与风电场升压站监控系统信息交互.197.通信解决方案通信解决方案.207.1 与风机监控系统通信与风机监控系统通信.207.2 与无功补偿装置通信与无功补偿装置通信.207.3 与风电场升压站监控系统通信与风电场升压站监控系统通信.207.4 与调度主站通信接口与调度主站通信接口.218.设备清单设备清单.22附录 与第三方综自系统配合建议.23 0.系统概述系统概述 风电场出力具有波动性和间歇
5、性，大规模风电并网运行会对电网运行和调度有一定的影响，关系着电力系统的安全稳定经济运行。近年来随着风电的迅速发展，风电装机容量在整个电网中的比例越来越大，风电并网对于电力系统安全稳定的影响也越来越突出。为了解决大规模风电并网和消纳难题，国家标准 GB/Z19963-2005风电场接入电力系统技术规定在 2005 年颁布。之后又于 2011 年颁布了GB/T19963-2011风电场接入电力系统技术规定，确保大规模风电并网后电力系统的安全稳定与可靠供电。风电场接入电力系统技术规定明确提出了风电场应配置有功功率控制系统和无功功率/电压控制系统，能够接收调度有功、无功/电压指令并执行，满足电力系统有
6、功调度和电压调节要求。PCS-9700 风电场并网自动控制系统可以实时采集并处理风电场内各系统（风电场监控系统、风机监控系统、无功补偿主控系统、风电功率预测子站系统等）运行信息并实时上送调度所需的风电场运行信息、自动接收调度指令并采用安全、经济、优化的控制策略调节风电场有功出力和无功/电压水平，使风电场处于可控可调状态，改善了调度对风电场的调控管理水平，有效提高了电网对风电的消纳能力，提升了风电利用率。南瑞继保 PCS-9700 风电场并网自动控制系统主要功能包括；（1）风电场数据采集与处理（2）自动接收并执行调度下发的控制指令（包括实时指令和计划曲线）（3）上送调度所需的风电场信息（AGC/
7、AVC 控制系统、风电场监控系统、风机监控系统、无功补偿主控系统、风电功率预测子站系统等各个场内系统运行信息）（4）风电场有功功率自动控制（AGC）（5）风电场电压/无功自动控制（AVC）（6）相关设备安全监视和闭锁功能（7）计划曲线管理功能（8）其他：如用户权限管理、事件顺序记录（SOE）、曲线/报表管理、人机界面、对时功能等配套功能。风电场有功功率自动控制模块具备如下功能：自动跟踪调度发电计划曲线或实时调节指令（本地同样适合），采用安全、经济的控制策略对风机监控子系统分配有功功率，满足调度对风电场功率输出的限制要求。风电场电压无功自动控制模块具备如下功能：自动接收调度下达的电压、无功计划曲
8、线或实时指令（本地同样适合），利用监测到的风电场运行数据，制定安全、经济的控制策略对站内所有无功补偿装置（包括风机、SVC/SVG、电容器/电抗器等）进行优化、协调分配并发出控制指令，实现对风电场升压站电压和无功的自动调节和闭环控制，使其在允许的范围内变化。计划曲线管理模块具备如下功能：接收并保存调度下发的有功、无功、电压实时指令以及计划曲线，数据保留 10 年；具备报表和曲线方式显示每日计划曲线；支持打印计划曲线的功能，支持导出 csv等常见格式文本。南瑞继保 PCS-9700 风电场并网自动控制系统具备如下特点：?实时跟踪调度计划曲线，实现对风电场的有功、无功、电压自动控制，为电力系统安全
9、稳定提供保障；并在满足调度要求的情况下，尽量多发电，尽量利用绿色环保能源；?基于实时拓扑分析，保证控制策略的正确性；?支持调度下发实时指令、调度下发计划曲线、本地设定曲线等多种指令方式；?结合超短期功率预测，充分考虑调节过程中对风机、无功补偿装置等一次设备的安全、协调控制，智能生成最优调节策略，确保控制策略安全、有效、经济；?可靠闭锁的考虑，充分考虑受控设备异常的情况，在受控设备异常情况下，可靠闭锁 AGC、AVC 调节；?通信功能强大，和风机监控系统、SVC/SVG、升压站测控装置等通讯支持 IEC-61850、101、103、104、CDT、MODBUS、TCP-MODBUS、OPC DA
10、2.0 等常见规约，并支持针对私有规约文本的扩展。?所有设备均可提供两路以上 10/100M 以太网，介质为光纤或双绞线，双网热备用，实现无损切换，采用 TCP/IP、UDP 等多种网络协议?配置开环模式，在已经投运的风电场，可以使用开环模式调试，等确认策略无误之后，再正式投入闭环运行，最大化减少对风场正常运行的影响；?基于用户逻辑视图的开发方式，逻辑流程一目了然，极大缩短调试时间，并节省了大量的培训费用；?基于南瑞继保 PCS-9700 厂站监控系统平台开发（已有近千套在变电站和发电厂投入运行，以其安全可靠、操作方便的优点得到了用户的认可），拥有支持 IEC-61850/103 规约、支持画
11、面完全定制、完善用户权限管理等特性，为南瑞继保 PCS-9700 风电场并网自动控制系统提供了优秀的后台功能和人机交互环境。?采用公司统一的软、硬件平台，系统稳定，升级扩展能力强；跨平台设计，支持 Windows7/UNIX/LINUX 等系统。1.总体架构总体架构 1.1 系统结构系统结构 总体架构如下图所示：图 1.1 PCS-9700 风电场并网自动控制系统架构图 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 PCS-9700 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：远动机：远动机：负责和主站通信，接收主站下发
12、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：上位机：风电场 AGC/AVC 控制管理终端，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：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：图 1.2 PCS-9700 风电场并网自动控制系统软件架构图 南瑞继保 SOPHIC 平台是南瑞继保成
13、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、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。服务器硬件Redhat Enterprise Linux南瑞继保SOPHIC平台南瑞继保PCS9700厂站监控系统可编程平台风电并网自动控制1.3 整体控制流程整体控制流程 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
14、踪调节的目的。逻辑判别流程图如下所示：图 2.1 算法逻辑架构图 2.技术参数技术参数 2.1 系统容量系统容量 序号 内 容 容 量 设计水平年(10 年)1 实时数据库容量 为风电场测点数量 1.1 模拟量 10000 1.2 状态量 20000 1.3 电度量 1500 1.4 遥控量 5000 1.5 遥调量 1000 2 历史数据库容量 2.1 用户需要保存的数据：时间间隔可调（最少周期为 1 分钟）。历史数据保存期限不少于 1 年，留40%的存储余量。2.2 控制性能控制性能?有功功率、电压合格率、调节精度：满足电网公司的考核要求。?调节速率：支持每分钟调节风电场装机容量 10%功
15、率变化速率的能力，电网公司要求变化时，可以升级满足要求。?调节变化率限制：满足电网公司 1min10min 有功功率最大变化限制要求，使得风场出力变化在电网安全运行允许的范围内。?符合电力二次系统防护规定，与电力二次系统具有良好的接口。2.3 系统性能系统性能?通信模块采用模块化结构?具备与主站和当地时间同步系统对时及时钟设置功能?系统硬件可靠性应大于 99%?系统月可用率应大于 99%?平均无故障时间 MTBF 总体大于 20000 小时 3.有功功率自动调节（有功功率自动调节（AGC）控制）控制 3.1 AGC 控制对象控制对象?控制风机群控制风机群 该方式由风机供应商提供控制风电场内所有
16、己方风机整体有功出力的系统（在此统称为风机监控系统），并提供有功功率控制相关接口。PCS-9700 风电场并网自动控制系统与所有风机监控系统通信，对各风机监控系统下发风机群有功输出指令，由各风机监控系统根据所辖各风机的运行状态及有功指令自行控制各风机的功率输出或启停，实现风电场有功自动调节功能。3.2 AGC 有功分配方式有功分配方式 对于含多家风机厂家的风电场来说，需要对各家风机（风机群）进行有功功率分配以实现整个风电场的有功功率控制。PCS-9700 风电场并网自动控制系统提供四种有功分配方式：（1）按风机群容量比例分配调节（2）等有功备用方式分配调节 可调容量大的多调节，可调容量小的少调节。（3）按优先级策略分配调节 优先级人工可设定，分为上调优先级和下调优先级，优先级高 的优先调节。（4）按人工设定比例分配调节 3.3 AGC 基本功能基本功能 a)系统能根据电网调度部门的指令来控制风电场输出的有功功率，并保证风电场有功控制系统的快速性和可靠性；b)系统可将风电场并网点输出有功功率控制在与调度中心下发的 AGC 有功功率目标值偏差不超过调节死区范围，调节死区范围可设置；c)支持