风电场自动发电控制、自动电压控制系统(SPWGC-3000)
PowerAVC3000自动电压控制系统在1000MW机组上的应用
Ｐｏ ｗｅ ｒ ＡＶＣ ３ ０ ０ ０ 自动 电压 控 制 系 统 在 １ ０ ０ ０ ＭＷ 机 组 上 的 应 用
季 兴 文
（ 国华徐 州发 电有 限公 司 ，江苏 徐 州 ２ ２ １ １ ６ ６ ）
［ 摘要］ 介 绍 国 华徐 州发 电有 限公 司 ２ ×ｌ ０ ０ ０ Ｍ－ Ｗ 机 组 自动 电压 控 制 系统 的 概 况 、控 制 策略 及 实现 方 式 ， 总 结 调 控 效
母 线 是 调 节控 制 的 主要 节 点 ， 因此 实 现对 其 电压 和无 功 功
率的 自动调 控 ，对保证 电网安全稳 定运行 ，提高 电压质 量 ，减少网损至关重要 。
１ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ＡＶ Ｃ ３ ０ Ｏ Ｏ 自动 电压 控 制 系统 概 况
国华 徐 州发 电有 限公 司 ２ ×１ ０ ０ ０ ＭＷ 机 组 于 ２ ０ １ １年
果及运行 中出现 的问题 ，并提 出优化改进建议 。
关键词 发 电机 组 自动 电 压 控制 励 磁
０ 引言
实现电网中节点 电压的 自动控 制是保 障电网安全运行
的一 种有 效 手 段 。 目前 ，国 内多个 电 网调 度 中心 已建 立 了
发 出控 制增 减励 磁 指 令 ， 调 节 机 组 无 功 至 目标 值 ， 完 成 机 组无 功 闭 环调 控 ， 从 而使 高 压 母 线 电压 达 到 系 统 给 定 值 。
２ ． １装 置 功能
（ １ ） 自动判别 机组是否检修 ，母线是 否检修 ；正常工 作下信号异常 时 自动 闭锁输 出，信 号恢复后 自动 投入调
节。
统于 ２ ０ １ ２ 年 １ ０ 月调试完毕后进行 了 “ 就地控制模式 ”及
风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制
风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制随着能源需求的增长和环境保护意识的提升，可再生能源的发展逐渐成为全球关注的热点。
作为可再生能源的重要组成部分，风能逐渐成为一种受到广泛关注和应用的清洁能源技术。
风电场的建设和运营是一个复杂而严谨的过程，在风电场的运维过程中，提高风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制水平至关重要。
风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制是为了提高风电场的运行效率和可靠性，并确保风电机组稳定运行的关键技术之一。
它主要包括智能监测与诊断、智能运维管理和自动控制三个方面。
首先，智能监测与诊断是指通过传感器和监测装置对风电场进行实时监测和数据采集，通过数据分析和处理技术对风电机组的运行状态进行判断和诊断。
这些数据包括风速、电网电压、风机温度等运行参数，通过分析这些数据可以发现机组的故障和隐患。
利用智能监测与诊断技术，可以及时发现故障和隐患，为风电机组的维修和保养提供科学依据，避免故障发生。
其次，智能运维管理是指基于智能运维平台的运维管理系统，通过对风电场的运行数据进行分析和管理，实现风电机组的智能化运维管理。
这包括保养计划的制定、维修人员的调度、备件的管理和故障记录的管理等。
通过智能运维管理系统，可以提高运维工作的效率和准确性，降低人力和物力成本，提高风电机组的可靠性和可用性。
最后，自动控制是指利用先进的控制技术和智能化设备，实现风电场的自动化运行和控制。
自动控制系统可以根据风电机组的负荷需求和电网的情况，自动调整风机的转速和功率输出，实现风电机组的最佳运行状态。
此外，自动控制系统还可以通过对风电场的整体协调控制，实现风电场的无功补偿和功率限制控制，提高风电场对电网的稳定性和可靠性。
为了实现风电场有功与无功功率控制系统的智能运维与自动控制，需要依靠先进的技术手段和设备。
比如，利用大数据和人工智能技术，可以对风电机组的运行数据进行深入分析和预测，通过建立智能模型和算法，实现对风电机组的自动控制和仿真优化。
风电功率预测系统设计方案
风功率预测系统设计方案随着社会的发展，传统能源出现面临枯竭的危险，发展新能源经济是当今世界的历史潮流和必然选择。
而二次能源开发中利用风力发电是最有潜力最为环保的方式之一，但这也引出了分布式发电并网难的问题。
由于风能发电的间歇性、不稳定性，并网后对电网冲击巨大，因此，做好风能发电的预测和调控是风力发电并网稳定运行和有效消纳的重要条件。
国外的经验证明，对风力发电进行有效预测，可以帮助电网调度部门做好各类电源的调度计划，减少风电限电，由此大大提高了电网消纳风电的能力，进而减少了由于限电给风电业主带来的经济损失，增加了风电场投资回报率。
为此，国能日新自主研发的风电功率预测系统，为国家的风电事业发展贡献自己的一份力量。
风就是水平运动的空气，空气产生运动，主要是由于地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同而形成的。
在赤道和低纬度地区，太阳高度角大，日照时间长，太阳辐射强度强，地面和大气接受的热量多、温度较高；在高纬度地区太阳高度角小，日照时间短，地面和大气接受的热量小，温度低。
这种高纬度与低纬度之间的温度差异，形成了南北之间的气压梯度，使空气作水平运动，风沿水平气压梯度方向吹，即垂直与等压线从高压向低压吹。
地球在自转时，使空气水平运动发生偏向的力，称为地转偏向力，这种力使北半球南方吹向北方的风向东偏转，北方吹向南方的风向西偏转，南半球则相反。
所以地球大气运动除受气压梯度力外，还要受地转偏向力的影响，大气真实运动是这两种力综合影响的结果。
国能日新开发的风电功率预测系统SPWF-3000，具备高精度数值气象预报功能、风电信号数值净化、高性能物理模型、网络化实时通信、通用风电信息数据接口等高科技模块；可以准确预报风电场未来168小时功率变化曲线。
在即使没有测风塔的情况下，采用国能日新的虚拟测风塔技术，风功率系统短期预测精度超过80%，超短期预测精度超过90%。
风力发电培训课件
《风力发电培训》
12
风电场产品
十、CSC-850风电机组主控系统
CSC-850风电机组主控系统适用于兆瓦级双馈式变速 变桨恒频风力发电机组的控制，实现风电机组的变 距控制、状态控制、自动发电控制和安全保护控制 等功能，具备性能强大的PLC控制器，丰富的通信接 口，完善的机组状态监视、参数报警，实时/历史数 据的记录显示等功能，支持远程数据访问，实现对 风力发电机组信息采集与监控。
CSC-800WV（自动电压控制器）无功控制器，通过调 节逆变器和SVG，作用在电压上。（AVC）
CSC-861F
《风力发电培训》
8
风电场产品
六、CSD-361同步相量测量装置（PMU）
CSD-361同步相量测量装置适用于WAMS广域实时动态 监测系统下的各电压等级的变电站、发电厂的PMU （Phasor Measurement Unit）子站工程
电能质量评价、调峰控制支持； ● 实现风电场全厂箱变智能监控，包括高低压侧电气量采集、开关的遥控分合功能； ●实现对全厂风力发电机的振动、温度、压力和电气参数等进行7×24小时连续不间断
在线监测，并完成分析与故障诊断； ● 提供一体化集中综合监控功能，包括实时数据采集、设备状态监控、历史数据存储、
数据统计计算等； ●实现风电场功能子系统的建设和接入，包括风机监控系统、无功补偿系统、风资源
升压站监控系统系统结构
《风力发电培训》
5
《风力发电培训》
6
《风力发电培训》
7
风电场产品
五、风电场功率控制
通过对分接头、逆变器、风机、ＳＶＣ／ＳＶＧ无 功补偿设备的协调控制，完成对风电场并网点有有 功无功的自动控制
CSC-800WG（自动发电控制器）有功控制器，通过调 节逆变器来调节有功功率，作用在频率上。（AGC）
风电场VMP系统无功控制策略研究
风电场VMP系统无功控制策略研究李自明;姚秀萍;王海云;常喜强;苗长越【期刊名称】《电力电容器与无功补偿》【年(卷),期】2016(037)002【摘要】目前风电作为新能源发电技术最具成熟化、规模化的一种发电方式,他在给中国电力行业带来快速发展的同时,也给电网的调压带来许多困难.大量动态无功补偿装置集中接入,缺乏协调,新问题不断出现,电网运行难度增大.针对风电接入后的电压控制问题,通过对目前现有的风电场无功电压管理控制系统进行研究,分析其优缺点,进一步提出了基于分层管理的无功功率/电压控制手段,将风电无功电压分层控制策略嵌入到风电场无功功率/电压自动控制平台(VMP),对风电场的风电机组、变电站、无功补偿设备(SVC/SVG)以及升压站主变分接头进行适时调整,并将无功控制策略应用于新疆某风电场进行现场试验.验证结果表明提出的风电场无功控制策略能较好地调整风电场电压,有效控制电网无功的合理流动,优化电网内无功潮流的分布,保证了电网安全稳定经济运行.【总页数】6页(P67-71,88)【作者】李自明;姚秀萍;王海云;常喜强;苗长越【作者单位】新疆大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐830047;新疆电力调度控制中心,新疆乌鲁木齐830006;新疆大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐830047;新疆电力调度控制中心,新疆乌鲁木齐830006;新疆大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐830047【正文语种】中文【相关文献】1.风电场升压站无功控制策略研究 [J], 王亮;张磊2.计及风电场静态电压稳定性的VMP系统无功电压控制策略研究 [J], 李自明;姚秀萍;王海云;王维庆;常喜强;郭小龙3.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 [J], 张铁龙4.风电场无功控制系统研究报告 [J], 郭金龙5.风电场无功控制系统研究报告 [J], 郭金龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
PowerWIND 3000风电AGC／AVC控制系统20120919
PowerWIND 3000 风电 AGC/AVC 控制系统
上海惠安系统控制有限公司 2012年10月
MKT-2039-1.00-0
General Release Full
PowerWIND 3000 风电 AGC/AVC 控制系统
NOTICE OF COPYRIGHT & PROPRIETARY RIGHTS
2. 系统配置方案…………………………………………………………………………………....3
2.1 系统配置 ........................................................................................................................................... 3 2.2 GS100 风电 AGC/AVC 控制装置 ...................................................................................................... 4 2.3 UC630 控制输出装置 ........................................................................................................................ 5
Gene-2039-1.00-0
PowerWIND 3000 风电 AGC/AVC 控制系统
目
1. 概
录
述…..………………..………………………………………………………………………1
1.1 概况 .................................................................................................................................................. 1 1.2 系统特点 ........................................................................................................................................... 1
国能日新资料
国能日新资料风电场自动发电控制、自动电压控制系统（SPWGC-3000）：风电场自动发电控制、自动电压控制系统（SPWGC-3000）是北京国能日新系统控制技术有限公司开发的一款对风电场有功功率和无功功率自动控制的系统，系统接收调度主站定期下发的调节目标指令或当地预定的调节目标计算风电场功率需求，选择控制设备并进行功率分配，并将最终控制指令自动下达给被控制设备，最终实现风电场有功功率、并网点电压的监测和控制，达到风电场并网技术要求。
1、风电场自动发电控制、自动电压控制系统（SPWGC-3000）总体设计AGC、AVC系统硬件部署结构如图所示，该系统部署电场安全1区，采用双网结构，系统硬件主要由智能通讯终端、AGC、AVC服务器、操作员工作站、交换机组成。
AGC、AVC系统与现场升压站监控系统、风机监控系统、无功补偿装置等设备通讯获取实时运行信息，数据通信采用网络模式，也可采用串口通信模式。
并将实时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/无功控制指令，转发给风机监控系统、无功补偿装置等进行远方调节和控制。
AGC、AVC控制系统一体化设计，集中组屏。
整个风电场的实时数据仅通过一套AGC、AVC控制管理终端与主站通信，完成数据采集、处理、通信、风机有功、无功自动控制功能。
2、基本功能有功自动控制（AGC）：1）能够自动接收调度主站系统下发的有功控制指令或调度计划曲线，根据计算的可调裕度，优化分配调节风机的有功功率，使整个风电场的有功出力，不超过调度指令值；2）具备人工设定、调度控制、预定曲线等不同的运行模式、具备切换功能。
正常情况下采用调度控制模式，异常时可按照预先形成的预定曲线进行控制；3）向调度实时上传当前AGC系统投入状态、增力闭锁、减力闭锁状态、运行模式、电场生产数据等信息；4）能够对电场出力变化率进行限制，具备1分钟、10分钟调节速率设定能力，具备风机调节上限、调节下限、调节速率、调节时间间隔等约束条件限制，以防止功率变化波动较大时对风电机组和电网的影响；5）确获取调节裕度、控制策略算法合理、保障风电机组少调、微调。
自动电压控制装置在风电场的应用
自动电压控制装置在风电场的应用X孙庆海1,张 琳2(1.内蒙古呼和浩特白塔国际机场有限责任公司动力能源保障部;2.内蒙古电力勘测设计院,内蒙古呼和浩特 010010) 摘 要:文章主要论述了风电场自动电压控制系统开发的背景、结构组成、方案实施与应用的意义。
关键词:自动电压控制装置;应用 中图分类号:T M761+.12∶TM614 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)03—0031—021 风电场自动电压控制装置开发的背景风力发电近年来在国家的大力扶持下获得了巨大的发展,随着风电并网容量的不断增加,由于风能的随机性、间歇性特点以及风机的运行特性,对电网电压稳定性的影响也越来越显著,尤其在大规模风电接入薄弱的末端电网时电压稳定问题更为突出。
风电机组的连接方式、风电的长距离输送以及风电机组无功调节能力差,是风电无功和电压调整困难的主要因素。
当风电小出力运行时,风电场接入系统的线路轻载运行,充电功率较大导致系统电压偏高;当风电大出力运行时,无功损耗增加导致风电场和风电场接入点电压又有较大幅度下降。
风电场有功出力的增加还会导致风电场无功消耗成平方倍的增加。
因此,风电场如果不进行适当的无功补偿,汇集站至风电场升压站的架空线路将会大量传输无功而导致无法满足风电送出要求,同时会增加线路和变压器的损耗。
为解决风电大量入网引起的无功电压问题,电网公司曾多次对风电场的无功动态补偿装置及容量提出要求,但由于目前风电机组和无功动态补偿装置均独立运行,按各自的控制目标和策略进行控制,在调节母线电压方面还未做到协调控制,各自为战,调节效果非常不好,满足不了电网对风电并网点电压波动范围的要求,也会由于无功分布的不合理导致有功损耗的增加。
由于存在上述问题,国家电网公司2009年发布的《风电场接入电网技术规定》明确要求风电场应具备协调控制机组和无功补偿装置的能力,能够自动快速调整无功总功率。
因此在风电场建设自动电压控制系统,对风机、无功补偿装置、有载调压变压器进行统一协调控制,实现风电场并网点电压和无功功率的自动调控,合理协调和优化风电场无功分布,对保证电网安全稳定运行、提高电压质量、减少有功损耗和提高风电场经济效益具有重要意义。
风电场无功功率／电压控制与管理问题探讨
风电场无功功率／电压控制与管理问题探讨作者：艾斯卡尔刘少宇王海龙朱斯来源：《风能》2014年第09期随着风电比例的日益增长，如中国酒泉地区、新疆哈密地区等风电场群大规模集中接入电网并高电压远距离外送案例的不断增加，风电在电力系统中的“地位”在发生变化，风电对电网的影响已经不可忽视，其中风电场的无功功率/电压控制问题尤为突出，电压控制问题影响着整个区域电力系统的安全稳定性和区域电网的运行经济性。
目前市场上流行的风电机组都具备一定的无功调节能力，大多数风电场在其主变低压侧配置了集中型无功功率补偿装置，并实现了风电场的电压控制/无功功率平衡。
目的是为了应对系统安全/稳定运行要求和电网标准规定，同时减少网损。
国家标准GB/T 19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》明确规定：“风电场要充分利用风电机组的无功容量及无功调节能力”。
可见，结合风电场无功功率调节现状与需求，让风电机组参与电网的电压/无功功率调节以此增强风电场的电网适应性势在必行。
本文从直驱风电机组单机的无功调节性能出发，结合笔者相关的工作经验，探讨了风电场风电机组无功功率/电压控制与管理方面存在的一些问题，最终分享了一种最新的风电场无功功率和电压管理平台的开发运行经验。
直驱风电机组无功电压控制及存在的问题一、基本原理直驱风电机组输出的全部功率通过同等容量的交-直-交变流器注入电网，即通过全功率变流器并网，实现了变流器电机侧和电网侧的频率/电压解耦，风电机组的并网电气特性独立于发电机，因此风电机组的并网特性主要由变流器电网侧的技术性能决定。
另外，变流器采用了矢量控制技术，风电机组具备了电网侧有功功率和无功功率的解耦控制特性。
其电网侧控制原理图如图1所示。
二、直驱风电机组无功功率调节能力GB/T 19963-2011明确规定：“风电场安装的风电机组应满足功率因数在超前0.95-滞后0.95的范围内动态可调”。
因此直驱风电机组也具备了在额定功率、额定频率下，当电网侧电压在90%-110%额定电压之内时，超前0.95-滞后0.95的范围的无功功率调节能力。
风电场无功电压控制方法及系统[发明专利]
专利名称：风电场无功电压控制方法及系统
专利类型：发明专利
发明人：袁凌,曹扬,潘磊,于天笑,赵冰,丁亮,高静方申请号：CN202010589880.6
申请日：20200624
公开号：CN111668883A
公开日：
20200915
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种风电场无功电压控制方法及系统。
该方法包括：获取风电场并网点出线的电压值U，获取风电场的电压调度目标值指令U；根据电压调度目标值指令U和并网点出线的电压值U，计算风电场电压偏差ΔU和电压偏差的变化率ΔU/Δt；根据模糊控制算法，计算得出风电场无功出力目标值Q，作为模糊控制的输出变量。
本发明提供的风电场无功电压控制方法及系统根据风电场出线的电压偏差自动调节风电场的无功出力，使风电场的电压偏差控制在电网的允许范围内，实现风电场的无功电压自动控制，保障风电场的安全稳定运行。
申请人：国电联合动力技术有限公司
地址：100000 北京市海淀区西四环中路16号院1号楼8层
国籍：CN
代理机构：北京方韬法业专利代理事务所(普通合伙)
代理人：党小林
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风电场自动发电控制、自动电压控制系统（SPWGC-3000）
风电场自动发电控制、自动电压控制系统（SPWGC-3000）是国能日新开发的一款对风电场有功功率和无功功率自动控制的系统，系统接收调度主站定期下发的调节目标指令或当地预定的调节目标计算风电场功率需求，选择控制设备并进行功率分配，并将最终控制指令自动下达给被控制设备，最终实现风电场有功功率、并网点电压的监测和控制，达到风电场并网技术要求。
1、总体设计
AGC、AVC系统硬件部署结构如图所示，该系统部署电场安全1区，采用双网结构，系统硬件主要由智能通讯终端、AGC、AVC服务器、操作员工作站、交换机组成。
AGC、AVC系统与现场升压站监控系统、风机监控系统、无功补偿装置等设备通讯获取实时运行信息，数据通信采用网络模式，也可采用串口通信模式。
并将实时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/无功控制指令，转发给风机监控系统、无功补偿装置等进行远方调节和控制。
AGC、AVC控制系统一体化设计，集中组屏。
整个风电场的实时数据仅通过一套AGC、AVC控制管理终端与主站通信，完成数据采集、处理、通信、风机有功、无功自动控制功能。
2、基本功能
有功自动控制（AGC）：
1）能够自动接收调度主站系统下发的有功控制指令或调度计划曲线，根据计算的可调裕度，优化分配调节风机的有功功率，使整个风电场的有功出力，不超过调度指令值；
2）具备人工设定、调度控制、预定曲线等不同的运行模式、具备切换功能。
正常情况下采用调度控制模式，异常时可按照预先形成的预定曲线进行控制；
3）向调度实时上传当前AGC系统投入状态、增力闭锁、减力闭锁状态、运行模式、电场生产数据等信息；
4）能够对电场出力变化率进行限制，具备1分钟、10分钟调节速率设定能力，具备风机调节上限、调节下限、调节速率、调节时间间隔等约束条件限制，以防止功率变化波动较大时对风电机组和电网的影响；
5）确获取调节裕度、控制策略算法合理、保障风电机组少调、微调。
无功自动控制（AVC）：
6）能够自动接收调度主站系统下发的电压控制指令，控制电场电压在调度要求的指标范围内，满足控制及考核指标要求；
7）具备人工设定、调度控制、预定曲线等不同的运行模式、具备切换功能。
正常情况下采用调度控制模式，异常时可按照预先形成的预定曲线进行控制；
8）向调度实时上传当前AVC系统投入状态、增闭锁、减闭锁状态、运行模式、电场生产数据等信息；
9）为了保证在事故情况下电场具备快速调节能力，对电场动态无功补偿装置预留一定的调节容量，即电场额定运行时功率因数0.97（超前）～0.97（滞后）所确定的无功功率容量范围。
电场的无功电压控制考虑了电场动态无功补偿装置与其他无功源的协调置换；
10）能够对电场无功调节变化率进行限制，具备风电机组、无功补偿装置调节上限、调节下限、调节速率、调节时间间隔等约束条件限制、具备主变压器分接头单次调节档位数、调节范围及调节时间间隔约束限制。
3、系统特点
1）信息安全性高，满足《电力二次系统安全防护规定》、《风电场接入电网技术规定》等相关要求；
2）引入空气动力模分析式分析、保证机组少调、微调诉求；
3) 采用双机冗余化设计，装置为低功耗、无旋转部件的嵌入式设备、EMC性能指标、LINUX系统；
4) 数据采集实时性强、具有数据异常处理、归档压缩功能；
5) 系统支持多种通讯规约（IEC101/102/103/104,ModbusTcp等），自动化程度高；
6) 具有人性化展示界面。