双十科技光伏电站自动化系统功能概述
    光伏电站现场自动化系统涉及子系统多，运行工况复杂。与光伏电站生产及
日常运行密切相关的主要有计算机监控系统、功率预测系统、并网控制系统、相
量测量装置及二次系统安全防护设备等.
计算机监控系统
(，)系统概述。
    计算机监控系统主要实现光伏电站发电过程主要信号的自动采集、监视和数
据处理，同时实现调度运行信息的自动上传，满足电网调度运行需要，是调度运
行人员对现场电力生产过程最直接、最重要的监视工具。计算机监控系统通常采
用分层分布式结构，由间隔层和站控层两部分组成。站控层设备包括各类面向全
站管理的服务器、操作员站、远动通信装置及其他接口设备等;间隔层设备包括
光伏逆变器、汇流箱、太阳跟踪系统、气象监测系统及辅助系统的通信控制单
元，光伏发电单元规约转换器，保护和测控装置等设备.光伏电站升压站采用智
能变电站设计的，监控系统由站控层、间隔层、过程层设备组成，过程层设备包
括合并单元、智能终端、智能组件等。
(2)系统组成及功能。
    光伏电站计算机监控系统按其功能由数据采集，规约转换数据处理，信息的
发送、接收和执行，人机联系和时钟同步子系统5个子系统组成。
    1)数据采集。数据可分为开关量和测量量两大类。开关量包括断路器和隔离
开关位置、自动装置和继电保护的工作状态等。电网运行状态信息主要通过保护
测控装置采集，信息源为一次设备辅助触点、保护测控装置及自动装置自身的工
作状态及信号。电网运行量测数据通过保护测控装置采集，信息源为互感器;光
伏区升压站内大部分自动装置和继电保护的运行状态信息可基于I EC60870-5-103
或IEC61850等协议直接接入到站内监控网络，部分不能支持这些通信协议的自动
装置基于通信管理机的规约转换接入。
    光伏发电单元数据采集通常采用保护测控通信一体化装置，支持箱式变压器
保护测控、支持规约转换、光纤环网通信接口等功能，实现发电单元内箱式变压
器、逆变器、汇流箱的统一通信接入以及信息上传，支持对各逆变器的控制。
    2)规约转换数据处理。对于采集到的数据，通常根据不同要求，加以适当的
处理，如数字滤波、乘系数、越限判别、测量量越MY值检测、开关量变位检测
等。
    3)信息的发送、接收和执行。光伏电站端和调度端之间采用远动通信规约进
行数据传输。光伏电站端接收的主要是调度端下达的遥控、遥调命令，执行结果
分别由遥信和遥测反馈给调度端。
    4)人机联系。人机联系是监控系统的重要组成部分，采用可视化技术，实现
电网运行信息、气象数据、保护信息、一、二次设备运行状态等信息的运行监视
和综合展示，并接受工作人员操作命令。
    5)时钟同步子系统。光伏电站站内配置统一的同步时钟设备，对站控层各工
作站及间隔层各测控单元等有关设备的时钟进行校正。一般情况下，站控层设备
采用N下P/SN丁P网络对时，间隔层、过程层设备通常采用直流IRIG-B码对时。
2.相量测量装置
(1)装置概述。
    电力系统运行状态为各母线电压向量(幅值和相角)，由网络元件参数、表
征网络拓扑连接特性的开关状态和边界条件(发电和负荷水平)决定。要实现对
电力系统有效广域实时监控，就要建立一套完备的量测系统，以达到系统完全可
观测。基于时间同步技术的同步相量测量单元能够以高精度直接测量测点的电压
幅值和相角，为调度端电网运行动态监视与分析应用提供动态信息来源。
(2)装置组成及功能。
    同步相量测量装置包括数据集中器和相量采集单元。相量采集单元可分布安
装于各个继电保护小室或就地箱式变电站，用于采集母线、主变压器、线路的电
压、电流和开关量信号，数据集中器对多台采集单元输出的同步相量信息进行汇
集上送和本地存储，满足电网对光伏电站并网要求，光伏电站相量测量系统组成
如图1-2所示。
    通过同步相量测量系统，可实现所接电器元件的三相电压、三相电流、有功/
无功功率、系统频率、开关状态、GPS同步状态实时数据记录及暂态数据的离线
分析、谐波分析.
    装置与主站之间采用电力调度数据网通信方式，按主站的功能要求提供相关
的实时数据、录波数据等，并且与多个主站(省调、分调、国调)通信时互不影
响。
3.功率预测系统
(1)系统概述。
    光伏发电功率预测技术是指研究分析光伏电站发电功率的影响因素及其变化
规律，同时根据现有气象条件和光伏电站运行状态，采用适当的数学预测模型预
测未来一定时段光伏电站功率的方法。
    光伏电站功率预测系统是基于上述方法，借助计算机手段开发的功率预测技
术支持系统。其能为光伏电站合理安排检修计划提供辅助分析决策手段，进而提
高光伏发电利用时间和发电量，有助于电网调度机构及时制定科学的日运行方
式，调整和优化常规电源的发电计划，提高电网的安全性和稳定性，同时降低因
光伏发电并网而额外增加的旋转备用容量，改善电网运行的经济性。
(2)系统结构及功能。
光伏电站功率预测系统主要由实时气象采集系统、功率预测计算系统组成。
    1)实时气象采集系统。实时气象采集系统实现对光伏电站现场实时辐照值、
风速、风向、温度、湿度、气压等气象要素的采集，并将实时采集的数据传输至
功率预测计算子系统，作为功率预测的重要数据来源，硬件设备主要包括辐照
仪、风速风向仪、温湿度传感器、数据采集通信设备等。一座光伏电站根据其覆
盖面积及地形地貌特征可以设置一座或者多座气象采集器。气象采集器的设置要
能准确反映整个光伏电站区的辐照强度等气象条件，满足光功率预测系统功能。
气象采集信息是电站功率预测的重要数据源。
    2)功率预测计算系统。功率预测计算系统包括数值天气预报子系统和功率预
测应用子系统。数值天气预报子系统主要提供多日气象预测信息如辐照量、气
温、日照时间等数据，并对其内部的天气预报数据进行进一步降尺度细化处理，
更好地提高数值天气预报的精度。数值天气预报数据是进行功率预测的重要数据
源。功率预测应用子系统用于接收实时气象和电站功率数据，依据系统预测模
型，预测短期和超短期功率预测结果，并将数据上传至调度。
4.并网控制系统
(1)系统概述。
    光伏电站功率控制是光伏发电并网控制的核心环节，其过程是通过光伏电站
并网控制系统实现光伏发电的有功功率控制和无功功率控制。光伏电站并网控制
系统是指安装于光伏电站内，自动接收调控(集控)中心下发的有功功率限制指
令、电压(无功)目标指令，并通过自动闭环调节站内逆变器、无功补偿设备
(SVC/SVG)等设备的有功/无功出力实时跟踪调控(集控)中心下发指令的系
统，包括有功功率控制系统(AGC)和无功电压控制系统(AVC)。通过功率控
制系统，电站可实现对电站发电功率的控制和电压的调整。
    (2)系统结构及功能。
    光伏电站功率控制系统结构如图，-3所示，其实现过程为:光伏AGC/AVC服
务器和远动机及站内逆变器、SVC/SVG等设备都是接在同一个网络上(如果不能
直接接入以太网，可以通过规约转换装置实现接入)，服务器通过远动机向调度
主站上送光伏电站AGC/AVC站内各种控制信息和实时数据;同时通过远动机接收
调度主站下发的有功/无功电压控制和调节指令，服务器根据接受的指令，按照预
先制定的控制策略进行计算，并将计算的结果或者命令通过网络下发到各个逆变
器或者SVC/SVG装置，最终实现全站有功功率、无功功率/并网点电压的控制，达
到电力系统并网技术要求。
    1)有功功率控制系统(AGC)。在光伏电站中，光伏有功功率控制系统接收
来自调度的指令或电站本地内的有功指令，并按照制定好的控制策略分配给光伏
电站内的逆变器，逆变器根据分配有功功率值，实时调节有功功率，从而实现整
个光伏电站有功分配和调节。
    2)无功电压控制系统(AVC).光伏电站自动电压控制系统接收来自调度的
并网点电压目标值，通过控制策略实时调节并网逆变器、无功补偿设备
(SVG/SVC)的无功补偿值或变电站升压变压器的分接头进行光伏电站内的整体
无功补偿，从而使并网点电压处在正常运行范围内。与常规电站AVC调节不同之
处是，光伏电站AVC调节首先调节逆变器的无功，其次调节无功补偿装置的无
功。
    3)柔性功率控制系统。柔性功率控制系统是在电站侧功率控制装置运行状态
信息、SCADA信息、状态估计数据、光伏预测数据等多源数据整合的基础上，实
现在电网各种运行方式下，满足各光伏送出断面和设备安全前提下，制订光伏实
时发电计划，使得光伏发电功率最大。
    与传统的有功功率控制系统相比，柔性功率控制系统在提高光伏发电的消纳
能力和电网的安全稳定运行水平方面具有明显的优势。突出特点是能够实现光伏
在线接纳能力评估、光伏电站发电计划执行情况、在线监视与涉网性能指标、在
线考核评估等功能，系统有很强的实时性，能够解决由于各种原因引起的受限断
面未充分利用问题。
5.二次系统安全防护
    电力二次系统是指各级电力监控系统和调度数据网络，以及各级电网管理信
息系统、电站管理信息系统、电力通信系统及电力数据通信网络等构成的大系
统。通过建立电力二次系统安全防护体系，有效抵御黑客、恶意代码等各种形式
的攻击，尤其是集团式攻击，重点是保障电力二次系统安全稳定，防止由此引起
电力系统事故。
    二次系统安全防护的总体策略为“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认
证”。光伏电站基于现场二次系统的重要程度，划分为生产控制大区和管理信息大
区，生产控制大区又分为控制区(安全区I)和非控制区(安全区II)。光伏电
站计算机监控系统、并网控制系统、相量测量装置位于安全工区，功率预测系
统、信息申报与发布系统位于安全II区，天气预报系统位于管理信息大区。二次
系统安全防护工作的重要措施是做好各业务系统的边界防护，光伏电站安全工区
和安全n区自动化系统之间设置防火墙，实现逻辑隔离，在生产控制大区与管理
信息大区之间设置电力专用横向单向安全隔离装置，光伏电站生产控制大区自动
化系统与调度主站通过电力调度数据网进行通信，且在纵向连接处设置有专用纵
向加密认证装置。
6.信息申报与发布
    信息申报与发布系统包含数据申报与信息发布两个功能模块，数据申报具备
电站主体信息及逆变器特性参数申报，日前及日内功率受阻等运行信息申报，市
场模式下电站各类竞价数据申报等;信息发布具备电网各类负荷预测信息发布，
日前及日内短期交易信息发布，年、月、周、日及临时检修计划信息发布，日前
及日内发电计划信息及计划校核信息发布，电站并网运行考核信息及辅助服务补
偿信息发布，通知公告发布与监视等功能。信息申报与发布系统解决了传统外网
Web或邮件传输导致的信息安全问题，为电站和调度机构信息沟通及数据交互搭
建了便捷桥梁。