一种光伏电站柔性有功控制系统及其馈线切除算法方法与流程

本发明涉及新能源发电自动控制领域，尤其涉及光伏电站柔性有功控制系统及其馈线切除算法方法。

背景技术：

近年来，在国家为促进可再生能源和清洁能源的利用，出台很多扶持和鼓励新能源产业发展政策的背景下，大量的光伏电站、风电场等新能源电站投入运行接入电网系统。由于光伏电站具有随机性、间歇性和波动性的特点，导致调度对电站的发电量无法很好的控制，仅依靠AGC（自动发电控制）的调节已不能满足“发电跟踪负荷”的需求，对电网的安全稳定运行带来了更大的冲击和挑战。而且为了保证电网安全，在实际运行中输出容量留有较大的安全裕度，这导致电网最大可接纳新能源发电有功功率不能充分利用，即使电网用电有缺口，新能源电站的有功出力也不能送出，造成资源的极大浪费。因此，如何让光伏电站能够按照电网调度的指令进行高效、合理的调节功率输出值，如何合理地调用柔性资源，弥补AGC的不足，实现系统实时有功的平衡亟待解决。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有光伏电站AGC系统有功控制功能存在的调节速度缓慢、调节不到位等缺点，因而提供一种柔性控制方法，能够实现快速、可靠地控制电站有功出力，提高电网运行的安全性和经济性。

本发明的技术方案是：一种光伏电站柔性有功控制系统，包括柔性有功控制装置，与所述柔性有功控制装置通讯的远动功能模块、调度数据网及光伏电站内的AGC系统。

上述的光伏电站柔性有功控制系统的馈线切除算法方法，包括如下步骤，

S1：柔性有功控制装置的通信模块分别与远动功能模块、调度数据网及光伏电站内的AGC系统进行通讯，采集光伏电站的数据并接收调度下发的光伏电站的发电计划有功功率值，同时转发计划值给所述AGC系统；

S2：柔性有功控制装置的通信模块与测控装置进行通信，采集各馈线开关状态遥信量；

S3：柔性有功控制装置的柔控处理模块比较计划有功功率值和电站发电总有功功率值的大小，再依据事先设定好的定值判断电站是否超发,并进行长/短延时的判断；

S4：根据长/短延时所对应的时间定值，等待预设时间后判断总有功功率值是否已降至计划值；若仍超发，则通过馈线切除算法寻找最佳切除方案并通过测控装置下发切除命令切除部分馈线，使电站总有功出力值快速降至计划值以下。

优选的，所述通信模块同时实现多路数据的采集或转发，包括获得所述光伏电站总有功功率和各条馈线的有功功率，各馈线开关的状态遥信量，并能够遥控切除馈线开关。

优选的，所述远动功能模块与所述调度数据网通讯，接收调度数据网下发的有功功率计划值，并直接将该值转发至所述AGC系统。

优选的，所述远动功能模块内比较调度转发的功功率计划值和电站发电总有功功率值的大小，首先判定是否属于超发；若超发则再根据设置的定值判断是否需要采取切除动作；若超发但超额值未达到长延时的额定定值，则仅发出电站超额发电的告警提示；若超额值达到长延时的额定定值，则进一步判断是否达到短延时的额定定值，达到则判定当前为短延时，否则为长延时。

优选的，所述长/短延时判定的定值通过人工修改配置，或者通过遥设在线修改进行事先配置。

优选的，所述柔性有功控制装置包括柔性控制节点和软压板功能，所述柔性控制节点为虚拟节点，便于保存参数；所述软压板功能包括总功能压板及各馈线功能压板。

优选的，所述馈线切除算法包括：当判定为功率超发时比较超额值和所配置的定值确定是否需要动作，若需要动作则判定是长延时还是短延时，这将对应不同的等待时间；柔性有功控制装置在等待的时间到达后判断有功功率仍处于超发状态，通过馈线选择算法选择馈线切除方案，并下发馈线切除指令给测控装置。

优选的，所述馈线选择算法为：

a.首先对各条馈线进行筛选，将开关状态为分和可切除软压板状态为退出的馈线剔除；

b.对剩下的可切除的馈线按有功功率值从小到大进行排序；

c.从小到大逐步寻找，找到功率值大于超发额度的那条馈线，标记为待切除候选馈线，可以为空；将所有功率小于超发额度的那些馈线标记为待累计计算馈线；

d.在待累计计算馈线中从小到大逐一选择一条馈线，并将其与其他馈线的有功功率进行累加，直到找到功率值大于超发额度的组合，标记为待切除候选馈线组合；

e.若上述步骤d未能找到将待切换候选馈线组合，则将组合向后再加上一条馈线，即三条馈线功率之和，直至找到功率和值大于超发额度，标记为待切除候选馈线组合；

f.若上述步骤e未能找到将待切换候选馈线组合，则将d步骤标记的组合重复上步的算法，继续向后再加上一条馈线，即四条馈线功率之和，直至找到功率和值大于超发额度；

g.若上述步骤f未能找到将待切换候选馈线组合，重复上述步骤的算法找最接近超发额度的馈线组合，直至所有待累计计算馈线的馈线功率之后仍未达到超发额度，放弃累计；

h.在所有的待切换馈线或馈线组合中，将其功率与超额功率进行对比，根据最小过切原则，选取最接超额功率的馈线或馈线组合，以保留更多的发电量；

i.当存在多个同等切换方案且馈线的功率相当时时，依据各馈线的权重优先切除权重小的馈线，尽量保留有功功率较大的馈线，以保留优质的发电资源。

本发明提出的光伏电站柔性有功控制系统及其馈线切除算法方法有以下有益效果：根据当前调度系统下发的计划值，判断是否超发，作为AGC系统的补充，若超发则等待AGC的调节结果，当AGC不能及时调节时能找出所有可切除以达到出力降低的方案，通过筛选、比较，本着保留优质发电资源、减少发电损失的原则选择最佳切除方案，快速、可靠的切除馈线。实现减少总出力，保证电网的安全稳定运行的目标；通过本发明的馈线选择算法能最大化的保留优质发电资源，减少发电损失，一方面为电站业主创造更多效益，另一方面也为环保事业做出了贡献。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的光伏电站柔性有功控制系统设备连接图；

图2为本发明的馈线切除算法的流程图；

其中，1-柔性有功控制装置，2- AGC系统，3-调度数据网，4-远动功能模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1、图2，光伏电站柔性有功控制系统的实现方法包含如下步骤：⑴按图1部署柔性有功控制系统,

⑵采集光伏电站并网点有功功率、无功功率、功率因数、线电压、相电压；站内各条馈线接入升压站端的有功功率、无功功率、功率因数、线电压、相电压。

⑶采集光伏电站各馈线的开关位置遥信。

⑷与调度主站进行通讯，接收调度下发的该光伏电站发电的计划有功功率值，同时向调度主站上传光伏电站总出力、压板信息、定值信息、切馈线信息等.

⑸与站内的AGC系统进行通讯，将该电站的计划有功功率值转发至站内AGC系统。

⑹与安装了监控软件的工控机通讯，转发采集到的数据，使该监控软件显示包括调度指令、超发告警提示、曲线展示（实时数据和历史数据）、倒计时显示、压板信息、延时时间设定以及历史事件记录以及向控制装置发送遥控指令。

⑺根据计划有功功率值和电站发电总有功功率值的大小，进行比较运算，判断是否超发。当功率超发时，结合系统设置的定值进行长/短延时的判断，并等待AGC的调节结果，当预设时间到达后仍未将有功功率下降到计划值以下，则通过馈线选择算法执行切除馈线以达到功率快速下降的目的。

⑻假设某光伏电站有15条馈线，调度下发的计划值为Pm，实际总功率为Pd，则超额功率Pn=Pd-Pm。检测馈线，剔除因开关状态或压板状态而不能参与切除的馈线，假设5条，则剩余10条可切除馈线，每条馈线的功率分别表示为{P1，P2...P10}。

⑼对10条可切除馈线的功率进行从小到大的排序，假设排序结果为：{P2，P4，P1，P6，P9...P10}；

⑽从小到大按序逐一将功率与超额值Pn进行比较，假设P2，P4，P1，P6均小于Pn，P9大于Pn，则将P9列入可切除方案中去。{P2，P4，P1，P6}则列为待累加计算馈线中；

⑾从P2开始计算P2+P4，P2+P1，P2+P6，P4+P1，P4+P6,P1+P6这几种组合方式的和值，判断是否有和值大于Pn的组合，假设P4+P1的值大于Pn，则将P4+P1列入可切除方案中去，此时可切除方案中有切除P9和切除（P4+P1）组合。

⑿计算三馈线之和，P2+P4+P1，P2+P4+P6，P2+P1+P6，假设P2+P1+P6的值大于Pn，则将P2+P1+P6列入可切除方案中去，此时可切除方案中有切除P9、（P4+P1）和切除（P2+P1+P6）。

⒀对比上述三个方案，假设P9=P4+P1，（P2+P1+P6）＞P9，根据最小切除原则剔除（P2+P1+P6）组合，根据保留优质发电资源的原则，剔除P9，因此最终切除方案为：切换P4和P1两条馈线开关。

⒁ 向测控装置下发遥控指令，切换上述馈线集合，使电站出力快速下降至计划值以下。

本发明方法作为AGC系统的补充，可快速、可靠的切除馈线，减少总出力，保证电网的安全稳定运行；通过馈线选择算法能最大化的保留优质发电资源，减少发电损失，一方面为电站业主创造更多效益，另一方面也为环保事业做出了贡献。

对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。