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基于智能监测的光伏电站电压预警机制研究

热度0票浏览106次时间：2020年4月16日 11:23

李年赞 1 胡欣然 2 贾皓 2

（ 1 国网淮南供电公司安徽淮南 232001；

2 国网淮南市潘集区供电公司安徽淮南 232082））摘要：电压不仅是反映电能质量的重要因素，也是反映电网安全运行的重要指标。在新能源电厂日益增多，不断改变电网结构的新形势下，如何做好电网的电压管理，确保电网的电能质量已经成为了影响电网安全生产的重要课题。本文以安徽电网新能源电厂井喷式建设为背景，以淮南电网光伏电站的迅速扩充为实例，针对影响电网运行方式和电能质量的源端光伏电站，以光伏电站的并网电压综合监测、告警和控制为手段，研制一种基于智能监测的光伏电站电压运行管理新模式。

关键词：光伏电站；智能监测；就地平衡；无功补偿装置0 引言

今天，人类社会生产活动的能源供应还是以电能为主，而生产电能主要是消耗煤炭等化石燃料的火电厂。燃煤消耗不仅影响环境，而且燃煤属于不可再生能源，总有用完的一天，寻找燃煤替代品不仅是为了保护环境，也是由燃煤不可再生的属性决定。为了降低电能生产中燃煤等化学能的比例，以太阳能存储转化为基础的光伏电站近年来快速发展，在许多地方出现了大规模的并网。

安徽淮南地区地处淮河之滨，是皖电东送的重要电源点。近年来，城市进行转型发展，逐步降低煤炭能源在经济发展中的比例，光伏电站大规模建设扩充，截止2018年底，淮南地区10kV及以上电压等级光伏电站50多座。光伏电站年度出力总加最大值已经超过地区负荷最大值的50%，地区电网的电源供应和电网结构已经发生了根本性改变，对电网的安全运行管理也提出了更高的要求。

光伏电站的井喷式发展不仅带来了电网方式的改变 [1] ，也带来了电网安全运行的压力，尤其是会影响电网的供电电压。为了保证电网供电的电能质量，必须保证客户的供电电压不受影响。为了保证电网电压在合理范围内，必须从源头进行管控，即需要提高电源点的电能质量，尤其是广泛分布于地区电网的光伏电站并网电压质量。

本文针对淮南地区电网接入大规模光伏电站后，如何做到对光伏电站的并网电压进行监测、告警和控制，确保光伏电站并网的电能质量，研制出一种基于智能监测的光伏电站并网电压预警机制。

1、光伏电站电压智能监测的思路

光伏电站电压智能监测首先要实现对光伏电站并网电压的监测，包括电压数据的采集、存储和上送，数据同时在当地后台监控系统中显示。其次，对电压异常进行告警，包括电压越上下限，电压跳变和电压缺项等电压异常进行提前告警。再次，对异常电压进行分析，根据电压异常的类型，系统推出调整措施，自动完成电压的调整。最后，对电压异常数据进行数据挖掘分析，形成电压异常告警的典型案例。

实现光伏电站电压智能监测的关键在电压数据采集和分析，根据光伏电站接入电网的运行方式，综合出力、负载等因素，确定并网电压的合理范围。分析时，要根据异常数据的类别，制定相应的告警种类。告警种类可以分为一般告警、重要告警和紧急告警，一般告警数据只需要上告警窗，重要告警同时报语音，紧急告警包括语音和弹窗推图。

光伏电站电压智能监测的目的是预警和调整电压，预警可以通过电压异常数据告警来实现，控制必须通过光伏电站本地的SVG补偿装置来实现。光伏电站本地的SVG必须接入地调监控系统的AVC模块，由AVC下发电压调整控制建议或者命令，光伏电站的SVG装置根据主站指令来调整本站的无功补偿装置，从而实现对并网电压的调整。

2、光伏电站电压智能监测的体系结构

光伏电站电压智能监测的体系结构包括厂站端设备、传输通道和主站端系统三个部分。厂站端设备包括无功补偿装置和本地无功电压控制系统，前者用于补偿本地无功，后者用于接受主站下发的无功电压命令，并且可以控制本地无功补偿装置的投退。通道用于实现主站与厂站之间的通信传输，厂站上传电压数据到主站，主站下发建议或者控制命令到厂站都是通过通道来实现。主站通过对采集的电压数据分析 [2] ，发现异常电压数据，并对厂站下发调整指令。

3、光伏电站电压智能监测的实现

3.1光伏电站厂站端设置

厂站端SVG设备作为光伏电站的无功补偿装置，在无功不足时用于增加无功，提高并网电压，在无功充裕时退出。如果厂站在SVG退出后还是无功过剩，可以考虑进相运行，以免给电网输入过多的无功。要实现对厂站端SVG设备的远程控制，必须将SVG设备接入厂站端远动机，通过远动机实现与地调监控系统的交互。

3.2传输通道设置

光伏电站与地调主站之间通过调度数据网通道进行数据传输，并网光伏电厂远动通信必须采用标准104规约设置，通信介质采用光纤。

3.3地调监控主站端设置

地调监控系统增加AVC模块，在SCADA服务器增加AVC应用，实现无功电压运行管理的各项功能。

当一座光伏电站需要接入地调监控系统中时，在监控系统主站数据库中增加相应内容，包括厂站建模，电压数据采样和无功监视。数据库设置完成后，要建立电压控制图，包括光伏电站的电压曲线，厂站SVG运行情况，厂站SVG控制模块，厂站无功情况等。

电压异常告警设置是主站AVC设置的关键。根据并网光伏电站的电压等级，确定并网电压的合理范围，超过合理范围内的电压数据均认为不正常。除了电压越限设置，还要考虑电压的跳变设置，即电压在一定时间内的突变不能超过一定范围。还需要设置死数据的报警提醒机制，用于发现现场采集装置掉电等异常情况。

无功电压调整设置包括电压模式和无功模式[3]，电压模式比较简单，即主站设置一个电压限值，厂站的电压值超过限值就报警，并下发给厂站电压调整建议或控制指令。无功模式比电压模式要复杂，使用于光伏电站并网的变电站负荷较小时，可能会出现光伏电站向变电站倒送无功的情况。

主站对厂站下发的指令包括两种模式，建议指令和控制指令，建议指令不直接控制厂站的无功装置，只是给光伏电站下发一个预警提醒，建议厂站要采取相应措施，具体的控制由厂站SVG和厂站无功电压控制系统自己实现。控制指令就可以直接去控制厂站的SVG设备。

3.4无功电压调整原则

光伏电站无功电压调整原则应该遵循电压优先，无功不足就地补偿，同时光伏电站的无功不能倒送到并网的变电站。

4、光伏电站电压智能监测的综合管理

光伏电站电压管理监督部门为地区电力调度控制中心，执行部门为接入地区电网的各家光伏电站。光伏电站电压管理以光伏电站的SVG、地调监控系统AVC模块和远动通信系统为技术支撑。地调自动化运维班定期开展对监控系统AVC模块功能测试，确保监控主站各项AVC功能正常。光伏电站运维人员按照地调电压管理的要求，定期开展现场远动机和SVG运行检查，并配合主站开展远方自动电压控制功能测试。

5、结束语

随着接入地区电网的新能源电厂尤其是光伏电站越来越多，给电网的安全运行管理带来了巨大压力。确保光伏电站并网电压的合格，才能保证电网电能质量。本文提出了一种基于智能监测的光伏电站电压异常预警机制，通过对光伏电站并网电压的实时监测，分析异常电压数据，及时给予调节措施，确保光伏电站并网电压在合理范围内，实现对并网光伏电站电压数据的监测、告警、调节的综合运行管理，从而提高地区电网的电能质量。■

参考文献

[1]刘丽萍．我国太阳能光伏技术的应用与发展[J]. 电气应用，2016.

[2]辛耀中.新世纪电网调度自动化技术发展趋势[J].电网技术,2001，25(12):

1-10.

[3]姜宁.电压无功控制及优化技术[M].北京：中国电力出版社，2011.