光伏电站功率控制系统日常运维

光伏电站功率控制系统已在并网光伏电站广泛应用，其技术水平日趋成熟，国内生产厂家较多。本节从系统结构、日常运维和故障解决等几个方面对光伏电站功率控制系统进行介绍。

一、系统结构及组成

（一）系统结构

光伏电站功率控制系统是根据光伏发电特性而开发的控制系统，它将光伏逆变器、SVG、集电线路等设备视为一个整体，依据调度指令，进行有功功率和无功功率的连续协调控制，满足电网安全运行需要。系统总体架构如图5-21所示。

系统一般由 AGC/AVC维护工作站、智能通信终端、网络交换机等设备组成。系统与现场监控系统、无功补偿装置等设备通信获取实时运行信息，数据通信宜采用网络模式，也可采用串口通信模式。并将实时数据通过申力调度数据网 上传到主站系统。同时从主站接收有功/无功控制指令，转发给逆变器监控系统、无功补偿装置等进行远方调节和控制。

智能通信终端完成通信和数据采集、信息上传、执行有功无功控制指令等功能。

（二）核心设备

1.AGC/AVC维护工作站

AGC/AVC维护工作站一般安装于控制室，完成系统运行、维护、数据存储、数据监视控制、数据展示等功能。作为 AGC/AVC的人机界面，实现 AGC/AVC子站的运行信息监视、控制模式的切换、定值下装、曲线查看等功能。典型 AGC和 AVC监视界面分别如图5-22和图5-23所示。

2.智能通信终端

智能通信终端是整个系统的核心，它与光伏电站计算机监控系统、无功补偿装置等设备进行通信，读取实时运行信息。对实时信息进行定时采样形成历史数据存储在终端中，并将实时数据和历史数据通过电力调度数据网上传到主站系统。同时从主站接收有功、无功的调节控制指令，转发给监控系统、无功补偿装置等进行远方调节和控制。

（三）主要功能

1.有功控制功能

有功控制以光伏电站的并网有功为控制目标，根据电站的运行状况实时进行功率损耗的计算，再对目标指令进行叠加，对功率限制条件进行判断后，计算出最终下发到机群的总有功目标，再通过等比例裕度原则对机组进行分配。

（1）控制方式。

1）调度远方模式;接受调度的有功目标指令或有功计划曲线。

2）就地计划曲线模式∶根据当前时间和就地的有功计划曲线，计算出当前的有功目标指令。

3）就地人工指令模式∶由就地运行人员进行有功目标值设定。

（2）有功控制策略。

1）有功指令的计算方式。当有功指令变化时，计算有功指令与当前实发值的差值，如果差值大于调节死区，则立即进行有功目标指令的重新计算;当有功指令没变化，但由于场内有功损耗造成的指令与当前实发值的差值大于调节死区值，则立即进行有功目标指令的重新计算，以维持光伏电站总发电功率的稳定。

2）有功分配策略。AGC系统根据最终下发总指今，对各个逆变器进行有功目标分配。针对光伏发电特点的优化控制算法，在满足调度主站下发的有功功率目标值以及电网和设备的各种安全约束的前提下，结合逆变器的运行状况，对总目标指令进行分面，子站提供等比例分配法和相似裕度分配法两种分配策略。

3）调节精度控制。系统通过死区设置，对目标指令进行 PID控制，时刻对目标值和当前实发值进行监视控制，使实发值与目标值的差值在死区范围内，以达到 AGC的有功调节精度要求。根据现场逆变器的反应速率，可进行调节死区和调节步长的设置。

（3）有功调节的安全约束。

有功调节的安全性约束主要有以下几个方面∶

1）功率变化率约束;系统设置功率变化门槛值，实时计算功率的变化率，保证有功调节的平滑性。

2）与调度通信终端处理，当与调度通信中断时 （通信终端判定时间可调）或一段时间内（通常为15min）未收到调度指令时，系统维持当前运行指令。

3）与厂内通信中断∶若 AGC与综自通信中断，则立刻闭锁AGC调节功能。2.无功功率控制优化控制

无功功率优化控制以光伏电站上网无功或母线电压作为控制目标，接受无功或电压目标指令，结合实时计算的光伏电站内部无功损耗，最终生成目标无功功率调节指令。根据控制策略和无功分配策略，对逆变器和无功补偿设备进行无功分配。

（1）控制方式。

光伏电站 AVC子站，提供三种控制方式：

1）调度远方模式∶接受调度的目标曲线或遥调指令（可分为电压或无功两种）。

2）就地计划曲线模式∶按就地设置的计划曲线（电压或无功），根据当前时刻，提取出当前目标值，进行跟踪控制。

3）就地人工指令模式∶由运行人员就地进行无功或电压目标值设定。

（2）无功控制策略。

在光伏电站运行中，AVC系统提供如下三种分配控制模式∶

1）逆变器自给模式∶系统的无功目标指令只分配给逆变器进行控制。

2）SVG单独控制模式∶此中模式下，现场无功目标指令只分配给 SVG设备进行控制。

3）逆变器和 SVG协调模式：首先电压目标指令下发至 SVG，后进行逆变器无功调节，以SVG设备的最大化动态无功储备为目标，进行逆变器和SVG的无功置换，既保证了当前目标指令的快速实现，同时为下次快速调节实现裕度准备。

4）调节精度控制。系统通过死区设置，对目标指令进行 PID控制，时刻对目标值和当前实发值进行控制，使实发值与目标值的差值在死区范围内，以达到 AVC 的有功调节精度要求。

（3）无功调节安全约束。

无功调节的安全性约束主要有以下几个方面：

1）功率变化率约束;系统设置功率变化门槛值，实时计算功率的变化率，保证无功调节的平滑性。

2）与调度通信中断处理;当与调度通信中断（通信终端判定时间可调）或一段时间内（通常为5min）未收到调度指令时，系统维持当前运行指令。

3）与厂内通信中断∶若AGC与监控系统通信中断，则立刻闭锁 AVC调节功能。

4）电压上下限闭锁，对电压上下限进行跟踪，当越上限时，无功增闭锁;当越下限时，无功减闭锁。

二、系统功能与日常运维

（一）控制功能实现

1.AGC/AVC运行主画面及功能

（1）正常运行主画面。

运行主画面一般包含功能压板、分图画面链接、总复归按钮，及状态检测和系统参数，如图5-24所示。

各功能如下∶

1）功能压板;AGC/AVC功能投退压板，将其投人以后，对应的 AGC/AVC系统就会开始启动进行稳态调节。退出以后，AGC/AVC系统将停止进行稳态调节。通过压板后面的状态遥信，可以分辨出当前 AGC/AVC功能压板是投入还是退出状态。

2）监视画面∶主要是进入到各段母线的分图。

3）信号复归：AGC/AVC系统控制逆变器和 SVG/SVC.一旦控制不成功，将闭锁该设备再次遥控，确认该设备可以再次遥控后，应将原来的闭锁状态复归掉。

4）状态监测∶主要是对一些重要的遥信遥测数据的实时显示。

5）系统参数∶主要是对一些保护定值进行显示。

（2）功能压板操作。

AGC/AVC总功能压板投退，选择"投入 AGC/AVC总功能压板"并确认后，压板状态由退出变为投入;退出压板的方法与投入是—样的，选择画而上相应的压板并确认后，即可改变压板的状态。

该压板是 AGC/AVC功能主压板，只有投人该压板，AGC/AVC功能才会正常运行。分画面显示各逆变器的压板投入状态、运行状态、实时数值等，如图5-25所示。

1）功能压板∶包含投入总功能压板、投入 AGC压板和投入 AVC压板，这些压板的状态指示了各逆变器相应功能的投退状态。

2）逆变器工作状态;包含正常运行、逆变器闭锁信号，共同指示逆变器自身的运行状态。

3）实时数值∶包含逆变器有功/无功输出功率、有功/无功设定值以及该逆变器的操作优先级和当日已操作次数，指示逆变器当前发电工作的具体情况。

2. AGC/AVC功能实现

在 AGC/AVC系统中，总功能以及各个逆变器 AGC/AVC功能的投人与退出，都是通过对应的软压板的投入和退出来控制的。根据系统功能的需要，在软压板管理中通过对不同功能的软压板进行投退及参数设置来实现对 AGC/AVC的控制功能。典型系统软压板管理界面如图5-26所示。

3.控制效果

AGC/AVC功能投入后，后台将会记录调度下发的目标值和本站实际的调节值，并在一个画面上显示。

光伏电站功率控制系统提供有功功率和电压的曲线查看功能。通过曲线，可以直观地看出目标值与实际值变化趋势，从而监视 AGC和 AVC的控制效果。有功功率和电压的曲线分别如图 5-27和图5-28所示。

（二）参数配置方法

1.配置电站参数

典型系统配置电站参数的内容如图 5-29所示。

2.配置AGC系统参数

配置 AGC系统参数的内容如图5-30 所示，典型配置方法见表5-18。

3.配置逆变器 AGC参数

配置逆变器 AGC参数的内容如图5-31所示，典型配置方法见表5-19。

4.配置AVC系统参数

配置AVC系统参数的内容如图5-32 所示，典型配置方法见表5-20。

5.配置逆变器 AVC参数

配置逆变器 AVC参数的内容如图5-33所示，典型配置方法见表5-21。

6.配置全场SVG参数

配置全场SVG参数的内容如图5-34所示，典型配置方法见表5-22。

7.全场分接头配置

配置全场分接头的内容如图5-35 所示，典型配置方法见表5-23。

（三）日常运维要点

光伏电站功率控制系统的运行需要运维人员注意以下几点：

1.设备通电检查

（1）LCD显示屏显示正常画面，无硬件和配置类告警信息。

（2）LED指示灯显示正常状态。

（3）盘应接触良好，操作灵活。

（4）系统启动是否正常。

2.功率控制服务器投运

（1）如无特殊需要，应清除装置内的试验记录数据。

（2）装置参数和配置应与最后一次与调度联调保持一致。

3.工作站运行

因为 AGC与 AVC的监控页面和运维方式类似，下面就以AGC的监控运行方式为例进行说明。如图5-36所示为 AGC监控画面。

运行人员对 AGC/AVC监控软件操作分为以下两种情况∶

（1）需要调度控制电站发电功率。将 AGC监控画面中"AGC控制"、"闭环控制"和"投入远方控制"三个信号全部投入。

（2）需要本地来进行 AGC控制电站发电功率。

1）首先通过"本地指令-人工置数"对目标值进行设置，在设置框内输入要调节的目标值（单位：MW）并确定。

2）选择"AGC闭环"设为"投入"状态并确定后将闭环投入。

3）进入"AGC控制"，选择"投人"并确定后将 AGC控制投入。完成上述三个步骤即可实现本地对电站发电功率的控制。

三、系统常见故障解决方法

光伏电站功率控制系统常见的故障及解决方法总结如下∶

1.通道状态监视

如果通道发生中断，会出现调度主站下发的遥调值收不到或者控制系统下发到逆变器的命令发不下去等现象，导致系统处于非正常的状态，因此应立即排查解决。

一般情况，通道出现中断无外乎两种情况;

（1）物理链路出现问题，如网线松动接触不良等。

（2）后台通信程序或管理机出现异常情况，重启程序或机器即可。

2.工作站监控数据不刷新

（1）检查工作站监控软件中前置程序是否正常启动。

（2）检查工作站与功率控制服务器之间的通信链路是否正常。

（3）检查功率控制服务器的应用是否正常启动。

3.AGC限负荷，执行不佳

在AGC控制投入和 AGC闭环投入后，一段时间实时功率没有下降到预定目标，原因有可能有∶

（1）控制系统设置的下限值高于目标设定值。

（2）与调度通道中断，AGC闭锁。

（3）与逆变器的通信存在异常，导致逆变器无法接收到分配的遥调命令。

（4）逆变器本身的原因收到遥调命令后不执行。

4.AGC升负荷，达不到调节效果

在 AGC控制投入和 AGC闭环投入后，一段时间实时功率没有下降到预定目标，原因有可能有∶

（1）控制系统设置的上限值低于目标设定值。

（2）与调度通道中断，AGC闭锁。

（3）与逆变器的通信存在异常，导致逆变器无法接收到分配的遥调命令。

（4）逆变器本身的原因收到遥调命令后不执行。

（5）天气原因（如多云、阴天）导致逆变器自身的功率达不到既定的目标。

5.部分逆变器限电情况下与其他逆变器有功差异较大这种情况的出现有以下几种可能∶

（1）当进行降出力时，逆变器的功率如果小于单台平均目标值时，不调节该台逆变器，而将该台的裕度再分配给其他逆变器。从而导致有功差异较大。

（2）当进行升出力时，逆变器的功率如果大于单台平均目标值时，不调节该台逆变器，而将该台的裕度再分配给其他逆变器。从而导致有功差异较大。

（3）由于通道或逆变器本身的原因，逆变器没有按照预定目标进行调节，导致有功差异较大。

6.增有功闭锁报警

当实时功率达到逆变器功率的上限时，系统会报增有功闭锁。

7.减有功闭锁报警

当实时功率达到逆变器功率的下限时，系统会报减有功闭锁。

8.AVC调节不到位AVC调节不到位的原因有;

（1）目标值超出了系统设定的上下限，系统不进行 AVC计算和目标分配。

（2）无功的容量不足（逆变器和 SVG等装置均已满发），导致无法调节到位。

（3）由于通信或装置本身原因造成调节命令不执行的。

9.程序会因为数据库缺少某字段而中断

原因是数据库和界面的版本太低，需要升级至对应的版本。

10.全场目标功率的调节速率慢

原因是配置文件规约里的命令时间间隔太小以及后台程序版本太低，需要升级至对应的版本。

11.有逆变器状态错误（关机和通信中断）

主要原因是逆变器的顺序问题。可能存在逆变器顺序配置有误。

12. 接口故障

接口转发通道一直显示等待客户端连接，而客户端在—直尝试连接，却一直连不上;用工具代替程序作为子站，却能被客户端连接上。接口机的防火墙没有关闭，造成虽能彼此Ping通，却连不上;应将对应接口机的防火墙关闭。