试论风电AVC电压无功控制系统及AGC功率控制系统在风电场的运用

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.12.012

试论风电AVC电压无功控制系统及AGC功率

控制系统在风电场的运用

张铁龙

（北京京能新能源有限公司宁夏分公司 宁夏银川 750000）

摘 要：风力发电作为新能源的主力发电之一已形成较大规模。随着风电发电容量占比的快速增长，电力部门对风力发电的电能质量及控制的要求也越来越高。该文针对目前风力发电项目中普遍采用的AVC电压无功控制系统及AGC功率控制系统的技术方案进行介绍。

关键词：风力发电 AVC AGC 电压无功控制系统 功率控制系统中图分类号：TM614

文献标识码：A

文章编号：1674-098X(2017)04(c)-0012-02

1 系统概述

1.1 AVC电压无功自动控制

风电场投入AVC后,根据设定的母线电压值或由中调给定的无功功率或电压曲线进行自动调节，输入电压遥调目标值后，进行无功功率自动控制。AVC电压无功自动控制系统的控制对象包括：分接头、SVG、风电机组。所有被控对象都设有功能投切软压板，支持遥控，可实时指定参与／不参与有功／无功控制。

首先通过采集的母线电压、母线无功（主变高压侧无功）等实时数据，计算出电厂侧的系统阻抗，然后通过系统阻抗和设定的目标电压值预测出在设定目标电压值下应从母线注入电网的无功。获得无功目标值后，先考虑无功补偿系统，无功补偿系统的容量按照其额定容量的95%考虑，如果无功补偿系统容量满足需求，就将目标无功功率都分配给无功补偿系统，不在机组间分配；当无功补偿系统容量不能满足需求时，先给无功补偿系统分配其最大容量（额定容量的95%）的无功功率，然后再将剩余无功功率在各个机群间进行分配，最后机群内对处于运行态的机组间分配，在机群间和机组间分配无功时采取等功率因数法进行分配，同时考虑机组的机组无功上下限。实现多目标协调优化控制，高压侧电压、低压侧电压、风场无功、风场功率因数；需要借助的控制手段：调节分接头、调节风机无功、调节SVG。考虑到经济效益等因素，风场无功按照SVG、风机的顺序进行风场无功的分配。在风机中进行无功分配时，按照无功裕度法进行分配。同时在对风机无功进行控制时，考虑如何在让其有功满发的情况下，利用其无功容量满足电压调控的目的。1.2 AGC功率控制系统

(1)跟踪调度负荷曲线。通过风机的功率分配，使得总出力控制在预设范围内。

(2)实现就地功率自动控制。根据本地预设的负荷曲线，通过风机的功率分配，控制风机总出力在预设范围内。

(3)自动控制风机投切频率。下发指令时，先判断控制对象的控制频率，让各风机被切除的频率相同。

为保证风机不被切除的太快太多，可以从时间上分别控制各风机，时间间隔可单独设置。12

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2 AVC电压无功自动控制系统及AGC功率控制系统特点

AVC电压无功自动控制系统：风电场无功电压自动控制系统基于成熟的系统软件平台实现。系统软件平台应支持以下功能。

(1)支持多种电压无功调度方式，包括电压/无功曲线、实时指令，可快速响应调度命令。

(2)实现风电场并网点无功电压的自动控制。

(3)综合考虑并网点电压/场内电压、无功/功率因数，采用多目标优化分区策略实现并网点的自动电压无功控制。

(4)可实现主变分接头、风机、SVC/SVG、电容器组等设备的协调控制。

(5)所有被控对象（风机、分接头、SVC/SVG）都设有功能投切软压板，支持遥控，可实时指定参与/不参与有功/无功控制。

(6)可对有功、无功等历史数据进行统计、存储及图表显示。

(7)采用数据预判机制，判断采集数据的有效性，保证系统的可靠控制。

(8)完善的闭锁机制，考虑数据无效、通讯中断等异常条件，灵活可设，为正确控制提供可靠闭锁。

(9)与风机和无功补偿装置通信支持OPC或Modbus等多种通信协议。

(10)符合风电场接入电力系统的技术规定。(11)系统完全支持IEC61850标准。

AGC功率控制系统：采集所要监视的功率（35 kV母线电压电流），送到后台进行分析处理后，传送给风机通讯管理机，利用RS485口通过通讯方式对风机进行指令控制。以实现风电限发。

3 AVC/AGC综合通信管理

远动装置经网络以标准规约与间隔层装置通信，把所采集到的数据送到内部几个独立的数据库中，经规约转换后完成与调度中心的通信，实现“四遥”功能。目前标准的远动通信装置应具有以下主要功能与特点。

(1)实现风电场风机，光伏电站逆变器、汇流箱，气象监测装置，无功补偿装置，储能装置，升压站综自系统运行数据

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的采集、存储、传输。

(2)实现控制命令与执行结果的上传下达。

(3)采用全密闭无风扇低功耗嵌入式硬件设计，具备硬件看门狗。

(4)采用没有机械转动部分的电子盘存储数据。(5)支持双机冗余配置，能够实现自动切换。(6)支持远程配置、诊断、维护、升级。

(7)支持历史数据的采样、统计、存储和传输，支持1～60 min平均、最大、最小、标准差统计。

(8)与相关设备配合完成AGC、AVC，风电场风机的启停、偏航、变桨、有功功率设点控制、无功功率设点控制等各种控制功能。

(9)支持IEC60870-5-101、IEC60870-5-104、CDT、MODBUS、OPC DA/XML-DA等标准规范采集数据、上传信息并实现控制

(10)支持内置AGC、AVC功能。(11)设备主要参数如下。

①以太网接口：12个独立的10 M/100 M/1 000 M自适应网口，可扩充。

②RS232/422/485接口：10个，可扩充。③存储容量：标配4GB，可扩充。

④电源：交直流两路冗余电源，无缝自动切换。⑤安装方式：标准的19英寸2U机箱，机架式安装。

2017 NO.12Science and Technology Innovation Herald科技创新导报控制系统与监控系统主机之间采用OPC或Modbus-TCP规约进行通信。

(3)变电站监控系统。变电站监控系统为AVC系统提供关于变电站的信息。AVC控制系统和变电站监控之间优化控制子站获取的参数包括无功补偿设备投切情况、无功补偿设备类型及容量、电网电压、频率、并网点有功及无功功率等。

(4)无功补偿装置。无功补偿系统状态（可以投入运行、已经投入运行、故障、检修）；无功补偿系统实发无功功率，发出无功时为正，吸收无功时为负；无功补偿系统可发出最大无功功率；无功补偿系统可吸收最大无功功率。无功补偿系统状态（可以投入运转、已经投入运转、故障、检修）。

5 结语

目前AVC电压无功自动控制系统及AGC功率控制系统已成为风电场中必配的控制系统，希望两套系统在新能源企业应用中将发挥出更大作用。

参考文献

[1] 黄益庄.变电站综合自动化技术[M].北京：中国电力出版

社，2000.

[2] 王守东，王强，张军.电力系统电压稳定问题分析研究[J].

电工技术杂志,2001(10):54-56.

[3] 潘丽珠，殷俊，程琦，等.发电机组无功电压自动调控系统

的研究及推广应用[J].华东电力，2009(9):78-82.[4] 郑刚.风电场有功功率控制系统关键技术研究[D].电子科

技大学，2011.

4 AVC电压无功自动控制系统与其他系统的通信接口

(1)与省调主站系统。通过主站AVC系统的连接通信，对新能源场站进行电压无功的调整，实现无功控制优化。

(2)发电设备。通过监控系统主机从发电设备监控系统采集机组运行数据，同时转发控制令到监控系统。功率自动(上接11页）讯中断。

原因分析:系统未形成大环网，致使交换机数据传输阻塞。

解决办法:传输线路形成大环网确保交换机数据传输通畅。

故障现象二:风筒传感器显示正常，可中心站终端页面显示无风。

原因分析：该风筒传感器与一氧化碳传感器共用电源，一氧化碳传感器功耗大，致使风筒传感器电流小，而风筒传感器是电流型传感器，当传感器输出1 mA的电流时，传输显示为无风，输出5 mA的电流时传输显示为有风；由于风筒传感器电流小，致使其未能输出5 mA的电流，所以使系统误认为无风。

解决办法:不增加工作量的前提下，使风筒传感器与甲烷传感器共用电源，甲烷传感器功耗比一氧化碳传感器功耗小，完全能保证风筒传感器的正常使用。

故障现象三:甲烷传感器超限报警，可现场实际无瓦斯。原因分析：该传感器按时检定，按时校准，没有发现超差现象，所以不应该误报警，一定是受到外力的剧烈撞击，使仪器发生零点漂移，致使误报警。而工作面人员为了逃避处罚，不能如实描述现场情况，致使误报警成谜团。

解决办法:移动甲烷传感器时务必要轻拿轻放，避免碰撞，吊挂在顶板良好无冒落、无淋水的合适位置。

4 需要改进方向

4.1 分站容量

目前分站容量为八模八开互换，随着规程规定，工作面需要安设的传感器种类、数量不断增多，其分站接口数量已不能满足安全生产的需求，需要进一步扩容。4.2 分站信息显示

该系统配套分站采用一组7段数码管轮流显示分站各路监测信息，存在信息显示速度慢，显示不直观的问题，介意升级为大屏显示，同时显示各路监测信息以方便有关人员现场读取。

煤矿安全监控系统对保证矿井安全生产起着人工无法替代的作用。要充分发挥煤矿安全监控系统的作用,必须在思想认识、组织、技术、培训、售后服务、监管等诸多方面落实到位,上下重视,齐抓共管。在管理上下功夫,先进的设备只有跟上先进的管理,装备的先进性才得以体现,才能使安全生产监控系统在煤矿安全生产中发挥出最大的社会、经济效益。

参考文献

[1] AQ6201-2006.煤矿安全监控系统通用技术要求[Z].[2] AQ1029-2007.煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理

规范[S].

[3] KJ90NB监控系统说明书[Z].

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