一种新能源电站集中区域智能管控装置及方法

摘要

本发明公开了一种新能源电站集中区域智能管控装置及方法，实现了对新能源电站的智能化管理、接入稳定控制和能量优化控制，其中智能化管理包括区域集中管理和智能计划调配一体化管理，实现了对新能源电站的有序管理；接入稳定控制解决了由于新能源的波动性、随机性对电网稳定运行带来的安全隐患；能量优化控制采用分时段能量控制策略和实时闭环误差纠正技术达到了削峰填谷的理想效果。本发明的一体化实现技术不仅减少了装置数量，降低了成本，经济环保，而且不同功能之间实现了数据、信息和计算结果共享，实现了最优化控制，对保障电网的稳定运行和能量优化控制具有重要意义，具有良好的应用前景。

主权项

一种新能源电站集中区域智能管控装置智能管控的方法，其特征在于：所述新能源电站集中区域智能管控装置，包括机箱、面板、插件；所述插件插接在机箱背板总线上，所述插件包括电源PWM插件、管控MCP插件、采集AC插件、开入开出BIO插件、光纤OTH插件、串口COM插件、无线WX插件，其中：电源PWM插件，用于提供装置工作电源及遥信电源；管控MCP插件，包括管理CPU和控制CPU，其中管理CPU包括上位机处理模块和管理模块，上位机处理模块内置FLASH区，FLASH区内预先设置调配转发表，上位机处理模块用于接收调配命令并将信息根据调配转发表顺序转发至调配中心，管理模块用来实现区域集中管理及智能计划调配一体化管理；控制CPU用以实现接入稳定控制和能量优化控制，所述控制CPU和所述管理CPU通过双口RAM进行数据的实时交互；采集AC插件，用于采集母线、进线、集中式储能线路电流、电压及所有接入新能源电站线路的交流模拟量，进行滤波、采保、A/D变换和模拟量计算，并通过CAN总线与管控MCP插件的控制CPU进行模拟计算量的交互；开入开出BIO插件，用于处理遥信量及出口控制，将采集的开关量进行遥信处理后通过CAN总线发送到管控MCP插件的控制CPU，并通过CAN总线接收管控MCP插件的控制CPU的出口控制、无功调节、储能调节命令，并且执行控制CPU的控制命令；光纤OTH插件，用于通过光纤实现与远距离新能源站并网接口装置的通讯；串口COM插件，用于通过电缆实现与近距离新能源站并网接口装置及储能管理单元、无功补偿管理单元、调试工具的通讯；无线WX插件，用于实现与新能源站并网接口装置的无线局域通讯和GPRS通讯；所述电源PWM插件、管控MCP插件固定插接在机箱的1#、2#插槽位置，其余插件配置在机箱的任意插槽位置；所述智能管控方法包括对新能源电站的智能化管理、接入稳定控制和能量优化控制；所述对新能源电站的智能化管理包括对区域内新能源电站进行集中管理和进行智能计划调配一体化管理，所述对区域内新能源电站进行集中管理包括以下步骤：11)智能管控装置根据所接入的新能源电站的通信介质，选择光纤OTH插件、串口COM插件或无线WX插件；12)智能管控装置通过液晶界面进行通信参数配置；13)对于每个接入的新能源电站，需要按照配置模板提供电站信息；14)管控MCP插件在初次上电或者配置模板更新时，自动对每个接入电站的配置模板进行解析，并在RAM区动态开辟遥测数据库、遥信数据库、电量统计数据库、运行状态库、故障告警信息库；15)管控MCP插件按照所述步骤12)中的通信参数配置，通过有线或无线方式与新能源电站接口装置建立通讯连接，实时接收新能源电站接口装置的电站信息并存入步骤14)的相应的数据库中，其中遥测数据存入遥测数据库，遥信数据存入遥信数据库，发电量数据存入电量统计数据库，故障告警数据存入故障告警信息库；16)管控MCP插件对所述步骤14)的数据库进行管理，遥测数据库设置越限阀值，超过该阀值生成遥测越限告警记录；遥信数据有变化生成遥信变位记录；电量统计数据库设置最大发电量阀值，超过该阀值生成发电量越限告警记录；如果连续三次未收到某电站的遥测和遥信数据信息，置该电站运行状态坏标志，否则置运行状态健康标志，并将运行状态标志存入运行状态库；17)管控MCP插件按照其上位机模块FLASH区的调配转发表，将所述步骤14)中的数据库数据及告警记录发送给上级调配中心；18)管控MCP插件在每天0：00时分，对前一天的电量统计数据库的电量进行统计分析，形成各新能源线路的日发电量数据和报表，存于上位机模块FLASH区的日发电统计区，该日发电统计区循环保存每个电站最新60天的日发电统计数据；19)管控MCP插件在每月1日0：00时分，对上月的电量统计数据库的电量进行统计分析，形成各新能源线路的月发电量数据和报表，存于上位机模块FLASH区的月发电统计区，该月发电统计区循环保存每个电站最新12月发电统计数据；所述进行智能计划调配一体化管理包括以下步骤：21)管控MCP插件的上位机模块实时接收上位机的调配命令报文；22)管控MCP插件将接收到命令报文进行解析，解析正确后进入处理流程步骤23)；23)判断如果收到的是日发电计划命令，则将日总发电计划值存储于FLASH区的日发电计划调配计划区，然后转入步骤24)；如果是月发电计划命令，将月总发电计划值存储于FLASH区的月发电计划调配区，进入步骤27)，否则，结束；24)根据每个电站FLASH区的日发电统计区数据进行该电站日发电量预估统计，公式为：其中，wR_k估为第k个电站的日发电量预估值，wR_ki为第k个电站第i天的日发电量统计数据；25)计算每个电站的日发电分配比例，公式为：其中，RAT_k为第k个电站的日发电分配比例，wR_i估为第i个电站的日发电量预估值，m为管控装置所接的所有电站数；26)将所述步骤23)中FLASH区存储的日总发电计划值按所述步骤25)的比例分配到每个电站，形成每个电站的日发电计划值，进入步骤30)，每个电站的日发电计划值计算公式为：WR_k计划＝WR_计划总*RAT_k其中，WR_k计划为第k个电站的日发电计划值，WR_计划总为所述步骤23)中FLASH存储的日总发电计划值；27)根据每个电站FLASH区的月发电统计区数据进行该电站月发电量预估统计，公式为：其中，wM_k估为第k个电站的月发电量预估值，wM_ki为第k个电站第i个月的月发电统计数据；28)计算每个电站的月发电分配比例，公式为：其中，MAT_k为第k个电站的月发电分配比例，wM_i估为第i个电站的月发电量预估值，m为管控装置所接的所有电站数；29)将所述步骤23)中FLASH区存储的月总发电计划值按所述步骤28)的比例分配到每个电站，形成每个电站的月发电计划值，进入步骤30)，每个电站的日发电计划值计算公式为：WM_k计划＝WM_计划总*MAT_k其中，WM_k计划为第k个电站的月发电计划值，WM_计划总为步骤23)中FLASH存储的月总发电计划值；30)将日发电计划值或月发电计划值通过光纤OTH插件、串口COM插件或无线WX插件发送到各新能源线路接口装置；所述对新能源电站接入稳定控制包括以下步骤：31)智能管控装置通过液晶配置电能质量参数，在管控MCP插件的FLASH区预先配置集中式无功补偿控制策略，并且置电能质量控制标志＝0；32)采集AC插件对母线电压、进线电流、所有接入出线线路的电流量进行模拟量采集；33)采集AC插件根据采集的母线电压、进线电流和所接入出线线路电流计算电压、进线电流的25次谐波含有率、所有出线线路电流的25次谐波含有率，并计算总的有功功率、总无功功率、总功率因数及所有出线线路的有功功率、无功功率、功率因数；34)采集AC插件将步骤33)的计算结果通过CAN总线传送到管控MCP插件；35)管控MCP插件实时检测电压幅值、电压谐波含有率、总进线电流谐波含有率和总功率因数，并且判断进线电能质量指标，如果不合格进入步骤36)；否则返回步骤32)；36)如果电能质量控制标志＝0，进入步骤37)；如果电能质量控制标志＝1，进入步骤39)；37)根据步骤31)配置的集中式无功补偿控制策略，自动投切集中式无功补偿装置；38)集中式无功补偿自动投切控制结束后，延时5分钟后置电能质量控制标志＝1；返回步骤32)；39)管控MCP插件对所有电能质量不合格出线线路按照出线电流谐波含有率从大到小进行排序，对电流谐波含有率最大的出线线路按照步骤31)中该线路的电能质量不合格控制参数的配置进行控制，如果该参数为告警进入步骤40)，如果为跳闸，进入步骤41)；40)通过光纤OTH插件、串口COM插件或无线WX插件向新能源并网接口装置发出告警，并通过上位机模块向上级调配中心发告警命令，延时5分钟后，返回步骤32)；41)跳开新能源线路断路器，并将断路器变位遥信和原因通过上位机模块向上级调配中心发告警命令；延时5分钟后，返回步骤32)；所述能量优化控制包括以下步骤：51)管控MCP插件的上位机模块实时接收上位机的电价尖峰、峰时间段、谷时间段和平时间段信息；52)AC插件采集进线线路模拟量，并实时计算进线线路的有功功率、无功功率和功率因数；53)在每天0:00计算储能控制目标，公式如下；M_控制＝(WR_计划总‑W_尖峰‑W_峰‑W_谷‑W_平)*60/(24*60‑T_尖峰‑T_峰‑T_谷)其中，M_控制为集中式储能控制目标，WR_计划总为日总发电计划值，W_尖峰为区域内前一天尖峰时段总发电统计数据，W_峰为区域内前一天峰时段总发电统计数据，W_谷为区域内前一天谷时段总发电统计数据，W_平为区域内前一天平时间段总发电统计数据，T_尖峰为尖峰时间段时间(单位：分钟)，T_峰为峰时间段时间(单位：分钟)，T_谷为谷时间段时间(单位：分钟)；54)在尖峰、峰时间段，对集中式储能进行放电控制，对新能源电站接口装置发送最大发电计划命令，并根据步骤52)的采集和计算值，实时计算、统计和保存当天的尖峰时间段总发电量W_尖峰、峰时间段总发电量W_峰；55)在谷时间段，对集中式储能进行充电控制，对新能源电站接口装置发送最小发电计划命令，并根据步骤52)的采集和计算值，实时计算、统计和保存当天的谷时间段总发电量W_谷；56)在平时间段，按照储能控制目标对集中式储能控制，如果M_控制>0，进行放电控制，M_控制<0，进行充电控制；并根据步骤52)的采集和计算值，实时计算、统计和保存当天的平时间段总发电量W_平；57)在平时间段，AC插件实时采集集中式储能线路的电流和电压，计算储能线路的发电量值M_计算；58)在平时间段，根据实时计算的M_控制与M_计算的误差对储能控制目标进行误差纠正，计算公式为：M'_控制＝M_控制+(M_控制‑M_计算)其中，M'_控制为集中式储能的实际发电控制目标；59)在平时间段，用M'_控制控制目标对集中式储能控制，即M_控制＝M'_控制，然后返回步骤56)，达到闭环实时误差纠正的目标。