[發明專利]基于逆變器和通信專網的光伏發電站無功補償系統及方法

在審

• 申請號: 201611178136.7
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN108206525A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 丁杰;張軍軍;周鄴飛;鄭飛;黃晶生;曹磊;秦筱迪;張曉琳;董瑋;李紅濤
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/38;H02S40/32
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明涉及一種基于逆變器和通信專網的光伏發電站無功補償系統及方法，電站逆變器群中的每臺逆變器均通過自身以太網接口接收來自光纖環網的無功補償器的無功補償指令值數據包，逆變器i與光纖交換機i的以太網接口協議均為自定義的收/發協議，逆變器i能直接通過自身以太網接口接收的電平比特流信號硬件解析無功補償指令值數據包，而不通過傳統的TCP/IP協議棧或MODBUS協議轉換和操作系統來解析數據包，能極大減少無功補償指令的通信延遲時間，進一步提高現有電站中各分散式逆變器的整體無功快速調節性能。

技術領域

本發明涉及光伏發電系統控制領域，具體涉及一種基于逆變器和通信專網的光伏發電站無功補償系統及方法。

背景技術

2011年以來，我國“三北”地區發生多起風電大規模脫網事故，無功補償裝置的運行及管理是造成風電事故擴大的主要原因。以甘肅酒泉風電基地2.24事故為例，該事故共造成598臺840MW風電脫網，西北主網頻率從50.034Hz下降到49.854Hz，給電網的穩定運行造成了較嚴重的影響。其中由于風電場無功配置不合理及響應時間較慢，導致了故障的進一步擴大。因此，近年來我國陸續出臺了新能源并網的國家、行業及電網公司企業標準，標準中對風電場、光伏電站及其無功補償裝置的無功容量、無功動態能力等方面都提出了相關要求。

GB/T 19964-2012《光伏發電站接入電力系統技術規定》中對光伏電站靜態無功支撐能力的要求如下：通過10kV～35kV電壓等級接入電網的光伏發電站在其無功輸出范圍內，應具備根據光伏發電站并網點電壓水平調節無功輸出，參與電網電壓調節的能力，其調節方式和參考電壓、電壓調差率等參數應由電網調度機構設定；通過110(66)kV及以上電壓等級接入電網的光伏發電站應配置無功/電壓控制系統，具備無功功率調節及電壓控制能力。根據電網調度機構指令，光伏發電站自動調節其發出(或吸收)的無功功率，實現對并網點電壓的控制，其調節速度和控制精度應滿足電力系統電壓調節的要求。目前光伏電站一般依據電站總容量配置一定比例的靜止無功補償發生裝置(SVG)，以滿足標準要求。光伏逆變器自身具有很強的無功調節能力，但受制于傳統電站通信方式和控制模式，其無功調節能力未能得到充分利用，帶來巨大的投資浪費和后期運維成本。

發明內容

為解決上述現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種基于逆變器和通信專網的光伏發電站無功補償系統及方法，本發明不僅充分利用光伏逆變器自身無功調節容量，而且通過所構建的集并網點實時監測、光纖通信專網UDP廣播指令傳輸和逆變器硬件解析指令數據包功能于一體的基于逆變器的快速無功補償指令通信專網，充分提高現有電站中各分散式逆變器的整體無功快速調節性能。實現光伏發電站僅依靠逆變器的無功調節能力即可滿足國標GB/T 19964-2012對光伏發電站無功電壓調節的精度和快速響應性能的要求。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發明提供一種基于逆變器和通信專網的光伏發電站無功補償系統，其改進之處在于，所述系統包括依次連接的無功控制系統、無功補償器、光纖環網和光伏電站逆變器群。

進一步地，所述無功補償器位于電站并網點，用于通過以太網接口接收光伏電站無功控制系統(AVC)調度指令，并且實時采集光伏電站并網點的三相電壓電流信號，設置光伏電站內分散式電站逆變器群的運行模式，根據當前運行模式計算出當前電站總無功補償值，通過平均值分配方式，采用光纖環網的通信專網和UDP廣播方式下發無功補償指令值至各逆變器，最終響應光伏電站并網點電壓波動事件或光伏電站AVC調度指令。

進一步地，所述光纖環網由光纖交換機1、光纖交換機2、光纖交換機3，……，光纖交換機n依次通過光纖連接構成，每臺光纖交換機i與光伏電站逆變器群中相對應的逆變器i通過以太網接口進行對接；i＝1、2、3……n。