智慧新能源光伏电站 变电站自动化系统 刘太华,特点一：智能化 实现变电站一次设备建模，包括风机模型、光伏电站模型、变压器模型、线路模型等； 具有网络拓扑、状态估计模块；设计数据库、实时数据库、历史数据库有机统一，为事故分析、操作预演、事故回放等功能提供技术支撑平台； 实现预测摸拟、事件回放及智能事故分析； 保护配合校验； 发电功率预测及智能告警； 发电功率自动控制(AGC)及自动电压控制(AVC)； 电网安全稳定控制站端执行； 智能资产管理系统； 新能源智能运行维护系统；,一、智慧新能源变电站自动化系统特点,特点二：一次二次设备监测系统有机融合； 特点三：可视化--系统除具有传统主接线展示、报表展示、曲线展示等功能外，增加三维展示功能、饼图、直方图、柱状图等功能，目标实现展示功能多样化； 特点四：高度系统集成及优化--将变电站各子系统集成(如变电站智能辅助控制系统），根据规范要求，将其应用于不同安全区，而且将不同应用子系统应用软件集成，建立变电站数据中心； 特点五：实现不同终端移动互联(平板、APP）； 特点六：为适应国际市场需要，保护监控装置具有可编程功能，具有英文、俄文、葡萄亚文等界面，产品采用国际电工委员会IEC系列标准；,二、智慧光伏电站自动化系统结构,,测控/PMU,平板/ ,--硬件件结构,,--软件结构,ADVPS-6000,三、智慧新能源变电站自动化系统间隔层设备,1） 保护监控设备 保护监控可以选用传统微机保护监控装置，也可以选用智能变电站装置。
可以选用北京奥德威特公司研究发制造保护监控装置，也可以选用其他公司保护监控装置，奥德威特公司系统集成，整合 传统保护监控设备及智能保护监控设备： ADVP-300/8000G系列微机保护监控装置； ADVP-400E/600系列微机保护监控装置； DVP-600A/6000N/8000N系列微机保护监控装置 ADVP-8181F/G智能箱变测控装置 ADVP-9000系列智能保护监控装置（IEC61850),装置具有全密封背插式结构机箱，多CPU结构 多层印制板、表面贴装等技术；开入DC220V、保护出口独立，具有可编程序功能；通信接口工业以太网（单/双），采用IEC60870-5-103协议或IEC61850协议；产品抗干扰能力强，稳定可靠已经有超过十万套保护测控装置全球稳定运行 传统及智能保护测控装置包括：发电机、变压器、线路、电容器、电动机、备用电源自动投入等；,装置采用全密封背插式结构；,全分散式设计；,,,,,,,,,,110kV,35kV,10kV,,ADVP9381高压侧后备保护测控,ADVP9382中压侧后备保护测控,ADVP9382低压侧后备保护测控,ADVP9221本体,66kV及以 下采用 “合并器、 智能终端、 保护测控”, 融为一体 安装在高 压开关柜上；,合并器、智能终端 装于就地汇控柜,ADVP-600,ADVP-8000G,新能源站保护配置： 1）光纤纵差保护（带距离、过流等保护） 2）低频低压减列； 3）防孤岛保护； 4）母差保护； 5）集电线保护（带方向速断、过流保护）,2）新能源有功功率控制系统--涉网设备 根据 GB/T 19964-2012 光伏发电站接入电力系统技术规定、Q/GDW 617-2011 光伏电站接入电网技术规定的有关要求,光伏电站,10MW及以上必须装设有功控制系统和自动电压控制系统,即AGC/AVC控制系统，安全稳定控制系统，以满足电网稳定控制系统要求,实现电网稳定经济运行。
新能源有功功率控制系统，选用北京奥德威特电力科技股份有限公司研究开发制造产品，该产品由智能通信终端及测控装置组成，该系统同南瑞稳控SCS-500E配合，构成新能源有功功率协调控制系统有功调节指令转发,预警及告警,切集电线减出力,定值压板,系统功能,后台监视,数据通讯及数据处理,有功调节指令转发,接受主站系统定时下发的 有功调节计划指令,转发到AGC系统执行,监视AGC系统执行情况,,,接受调度功率调节指令 将指令转发给子站的AGC系统 如AGC系统调节到位，则逻辑过程结束 如AGC系统调节不到位，则启动切集电线流程直至达到功率调节命令,切集电线减出力,,中广核金塔红柳洼光伏电站,3）新能源AGC/AVC系统--涉网设备 新能源AGC/AVC系统，选用北京奥德威特电力科技股份有限公司研究开发产品，主要由智能通信管理终端和AGC/AVC工作站组成 智能通讯终端：安装在光伏电站，与综自、逆变器、SVG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上传到监控系统及电网调控中心同时接收调控中心有功、无功的调节控制指令，通过系统下发给逆变器、SVG等进行远方调节和控制。
AGC/AVC工作站：完成系统运行、维护、数据存储、数据监视；,图1 光伏电站AGC/AVC控制子站结构示意图,4）新能源功率预测系统 选用我奥德威特公司新能源功率预测系统，完全满足国家新能源功率预测规范的要求 超短期预测：每15分钟滚动预测未来0-4小时功率，准确率90%； 短期预测：未来三天功率预报； 中期预报：未来七天功率预报等功能，其预测精度满足行业标准要求；,技术标准,,预报时效 不超过6小时,统计方法,,01,,物理方法,,02,,统计与物理 相结合的方法,,预报时效 几十个小时,03,预报时效 几十个小时,技术方案,红线为统计方法 绿线为物理方法 灰线为统计物理相结合的方法,技术方案,,技术方案-模型原理,,,,,光辐照预测与修正,多时效、多模型,,,NWP 数值天气 预报数据,自动气象站实时数据,自动气象站历史数据,输出功率预测,,,光伏电站 实时工况信息,,光伏电站 历史数据,,,自动气象站历史数据,,应用平台人机界面,,,,评估 与 优化,,,能量转化,技术方案-模型原理,超 短 期,短 期,技术方案-系统功能,技术方案-系统配置,预测系统应用软件,预测系统硬件配置,技术方案-场站级系统结构,,,技术要点实时气象数据采集,,1,真实、实时地反映光伏电站区域气象状况,,3,分析云层覆盖度、温度等相关参数,,实现光伏电站发电功率超短期预测,,4,为误差分析及模型修订提供关键数据源,具备自主研发符合光伏功率预测系统需求的实时气象数据采集系统的能力。
5,为检修评估提供关键数据源,2,技术要点实时气象数据采集,光伏自动气象站 实时气象数据采集系统,气象要素：辐照、温度、湿度、气压等 高度 :=1.5m,光伏功率预测,,Affect of Cloud,功率,,太阳能通量,,,风光全场功率预测准确性统计,准确率高于90%,5）综合数据网设备---涉网设备 电力调度数据网主要由国家电力调度数据一级网，区域二级网， 省级三级网，地市四级网和县级五级网组成，覆盖了各级调度中心和直调发电厂、变电站目前一、二、三、四级网基本建成，少数省市已经开始建设五级网 电力调度数据网络是传输电力生产实时信息的网络 网络传输的主要信息有：电网自动化信息、调度指挥指令、继电保护与安全自动装置控制信息等，是电力安全生产指挥和调度自动化的重要基础在协调电力系统发、送、变、配、用电等组成部分的联合运转及保证电网安全、经济、稳定、可靠的运行方面发挥关键的作用6）通信系统 一般选用SDH及PCM构成； 7）计量系统 一般选用威盛表计及集采系统 8）五防系统 9）电能质量监测系统A类 10）故障录波系统 11）OMS系统 12）远动终端；,三、 故障数据分析与二次设备状态监测,四、智慧新能源变电站自动化系统监控功能,智能化的数据展示,智能化的数据展示,智能操作票,系统建模,高级应用,系统建模,电缆建模,变压器建模,模型校验,预测模拟,适用于分析和预测模拟的模块 潮流 短路分析 弧闪 保护设备配合及选择 开关操作序列 谐波 暂态稳定 可靠性评估,事件回放,回放历史存档数据 研究起因和影响 探究可行的操作 回放“操作预演”案例,向前回放 反向回放 设置速度及扫描率 暂停 步进 步退 下个事件 以前事件 向前扫描 反向扫描 显示选项,,保信子站,变电站一次设备监测系统,变电站三维可视化系统,建立站内设备完备的基础信息，实现三维可视化资产管理，以及检修工作票的管理，支持源端维护和模型校核功能。
设备管理 设备台账信息 设备缺陷信息 保护定值管理 检修管理 运行维护,运行管理,可视化展示 稳态/动态模拟量等,可采用虚拟屏、空间标牌、表格、等高线等多种形式展现 设备运行状态量 ，可以使用动画、信号灯、接线图等方式实现设备的可视化状态展示支持变电站和调度（调控）中心的操作与控制功能实现人工置数、标识牌操作、闭锁和解锁操作、远方控制与调节功能 智能操作票; 站内遥控; 防误闭锁(五防闭锁间隔闭锁电气闭锁); 顺序控制; 无功优化; 辅助控制(对照明系统分区控制视频联动等;,操作与控制,操作可视化 在三维场景中控制变电站的开关、刀闸等，能够形象、直观、逼真地展示一次设备的具体动作情况 支持视频监控的联动功能实时监听联动信号，一旦接收到了联动信号，立即切换指定的摄像机到监控预置点，为调度人员提供实时清晰的远程调度对象视频，增加操作的可靠性和直观性实现对辅助设备运行状态的监视：包括电源、视频、环境监测、安防、消防、门禁、照明、暖通、给排水等 支持一体化监控系统对辅助设备的操作与控制 支持联动控制 ，安防、消防、门禁系统与视频、照明系统的联动，环境监测系统与暖通、给排水系统的联动等辅助应用,信息综合分析 根据设备异常及告警信息、保护装置的动作信息及相关的SOE信号，生成三类报告： 告警简报、事故分析简报、故障报告。
分析与告警,智能告警 自动推出报警提示及定位到三维场景相应的设备上，同时伴随着不同音响警报，使用户及时捕获到运行风险或潜在风险,系统运用三维动画、VR虚拟现实等技术，在三维全景变电站的基础上，对变电站潮流走向、标准化作业、安全演练培训等进行全过程动画仿真三维动画案例,移动互联展示,iView平台架构,七、运营管理------集中监控与智能运维,风电场光伏电站维护工作现状及挑战,人工管理为主，技术管理手段需要健全完善，提升风光电场示范效应 减少因为维护手段不健全造成的发电量损失 在风机保修期间未建立良好的风电场维护体系，为设备出保修期之后的维护工作埋下隐患 光伏：无保修 风机：两年后出保修,解决方法：尽早建立智能维护管理平台，不断积累、固化故障成因专家知识和规则，开展积极的状态检修，合理安排风机启停和运行，持续提升电站管理水平和经济效益,事前,事中,事后,IBM智能 维护管理平台,,提高风光电场安全行 增加风光电场发电量 提升电场管理的水平,,IBM智能维护管理平台，基于高精度中小尺度数值天气预报和先进的分析优化模型及算法，帮助光伏电站实现检修任务的智能管理，提高经济效益,,,,,,基础数据,核心引擎层,GIS平台,故障缺陷数据,设备台帐,GIS中间数据,数据层,故障缺陷统计数据,设备 基础数据,,生产计划数据,ADVPS运行数据,专家 知识库,,基础应用,,GIS接口,应用接口,其他应用,用户接口层,评估展示,应用展示,,高级应用层,电站拓扑分析引擎,可视化引擎,指标计算引擎,专家规则引擎,预测与优化引擎,91,IBM风电场高精度功率预报系统（已有系统）,,,IBM高级应用,定期维护记录录入与查看,基本 功能层,故障记录录入与查看,,限电记录录入与查看,,,一般系统,运行数据,,IBM已部署系统,光伏预警 （天气+设备）,事前,,逆变器 启停优化,2,,事中,故障追溯 与知识库生成 备品备件优化,3,事后,1,八、案例,华润曹妃甸18MW光伏项目按期顺利并网发电 2017年6月27日下午17:31，河北曹妃甸18MW分布式光伏发电项目，成功并网发电，为唐山市地区社会经济发展源源不断地输送清洁能源。