風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊京渝，嚴(yán)文交，羅隆福，陽(yáng)同光，田 野，龐 濤

風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊京渝1,2，嚴(yán)文交3，羅隆福1，陽(yáng)同光2，田 野1，龐 濤1

(1.湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410000；2.智慧城市能源感知與邊緣計(jì)算湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(湖南城市學(xué)院)，湖南 益陽(yáng) 413000；3.湖南華大紫光科技股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

針對(duì)新型山地式風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)存在的電壓波動(dòng)、諧波污染等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于感應(yīng)濾波技術(shù)風(fēng)儲(chǔ)集成系統(tǒng)的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，為解決風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)成組方式各異、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、設(shè)備融合部署不實(shí)用等問(wèn)題，提出了風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能站和升壓站“三站合一”的智能監(jiān)控系統(tǒng)，給出了智能監(jiān)控系統(tǒng)的總體建設(shè)方案。詳細(xì)闡釋了各模塊的主要功能，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電場(chǎng)廠站端系統(tǒng)的高度集成與一體化設(shè)計(jì)。搭建了“三站合一”仿真測(cè)試平臺(tái)，對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了測(cè)試，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性和有效性，為下一步示范工程的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電；感應(yīng)濾波；三站合一；智能監(jiān)控；域控；群控

0 引言

當(dāng)前，加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，持續(xù)推進(jìn)碳減排，已經(jīng)成為能源電力行業(yè)的共識(shí)[1-2]。風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔能源而日益受到重視并得到了長(zhǎng)足的發(fā)展[3-5]，但由于風(fēng)電功率受氣象因素影響較大，其出力曲線呈現(xiàn)較強(qiáng)的波動(dòng)性和隨機(jī)性，此類特性會(huì)使得在大量風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行和調(diào)度產(chǎn)生巨大沖擊和影響[6-7]。儲(chǔ)能技術(shù)在提高間歇式電源的可控性方面具有廣闊的前景，它的成功應(yīng)用將突破間歇性電源與電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制的技術(shù)瓶頸，顯著提高間歇性電源的接入能力[8-10]。

國(guó)內(nèi)外已有不少學(xué)者對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)分別開(kāi)展了深入的研究和應(yīng)用實(shí)踐，涌現(xiàn)出一批新能源應(yīng)用的研究成果[11-13]。文獻(xiàn)[14]設(shè)計(jì)了一套完整的風(fēng)電場(chǎng)集成監(jiān)控平臺(tái)，將風(fēng)機(jī)、升壓站、預(yù)測(cè)系統(tǒng)等風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)所有設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)整體；文獻(xiàn)[15]提出了基于統(tǒng)一平臺(tái)的風(fēng)電場(chǎng)中央監(jiān)控系統(tǒng)，解決了不同版本監(jiān)控系統(tǒng)難以兼容的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的統(tǒng)一監(jiān)控；文獻(xiàn)[16]優(yōu)化了風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，精簡(jiǎn)了風(fēng)電場(chǎng)二次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了功率控制、能量管理及風(fēng)機(jī)監(jiān)控等不同功能模塊的融合統(tǒng)一，提升了控制效率。在儲(chǔ)能方面，文獻(xiàn)[17]從源網(wǎng)荷互動(dòng)、一次調(diào)頻、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、自動(dòng)電壓控制(AVC)等功能方面，研究了儲(chǔ)能系統(tǒng)參與調(diào)度的運(yùn)行模式和控制策略；文獻(xiàn)[18]全方位對(duì)比分析了當(dāng)前3種主流的儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)，針對(duì)系統(tǒng)構(gòu)架存在的問(wèn)題，提出了協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方案，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了方案的可行性；文獻(xiàn)[19]研究了吉瓦級(jí)儲(chǔ)能電站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特性，提出了基于大數(shù)據(jù)的儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控云平臺(tái)構(gòu)架。

風(fēng)電場(chǎng)、升壓站、儲(chǔ)能站雖有各自的監(jiān)控系統(tǒng)，但三者在配置標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議、設(shè)計(jì)規(guī)范等方面不統(tǒng)一，互不兼容，處于“各自為政”的狀態(tài)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的信息采集和處理，影響調(diào)度決策的制定和實(shí)施[20]。為此，業(yè)內(nèi)開(kāi)展了新能源、儲(chǔ)能聯(lián)合發(fā)電控制的技術(shù)研究。文獻(xiàn)[21]介紹了國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)示范工程聯(lián)合監(jiān)控系統(tǒng)的總體建設(shè)方案，對(duì)系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集監(jiān)視、AGC控制方案、AVC控制方案等內(nèi)容進(jìn)行了闡釋；在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[22]設(shè)計(jì)了可靈活組態(tài)的聯(lián)合控制模式和場(chǎng)站控制模式以及相應(yīng)的控制策略，實(shí)現(xiàn)了各模式之間的無(wú)縫切換，滿足了實(shí)踐工程中聯(lián)合發(fā)電一體化協(xié)調(diào)運(yùn)行和多樣化控制。

在新能源、儲(chǔ)能聯(lián)合發(fā)電一體化監(jiān)控及控制等方面雖然取得了一定的研究成果并應(yīng)用于實(shí)際工程，但風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)正處于發(fā)展初期，電站成組方式各異、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、一二次系統(tǒng)能量信息流交叉耦合，控制繁瑣。同時(shí)，當(dāng)前電站層級(jí)劃分和建設(shè)模式中，不同設(shè)備融合部署，功能分區(qū)不清晰，且各子系統(tǒng)運(yùn)行管理分散設(shè)置，調(diào)度決策的制定以及系統(tǒng)運(yùn)維管理難度大，運(yùn)維人員工作任務(wù)重，安全風(fēng)險(xiǎn)高。對(duì)于實(shí)際運(yùn)行中風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能站、升壓站的系統(tǒng)構(gòu)架及功能應(yīng)用，三者之間的互補(bǔ)運(yùn)行機(jī)制、聯(lián)合控制模式以及控制策略等方面還有待進(jìn)一步研究。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了升壓站、儲(chǔ)能站和風(fēng)電場(chǎng)“三站合一”的一體化智能監(jiān)控系統(tǒng)，其主要工作體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

1) 提出了基于感應(yīng)濾波技術(shù)的風(fēng)儲(chǔ)集成系統(tǒng)新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，升壓站變壓器采用感應(yīng)濾波技術(shù)，著重解決新能源發(fā)電的電能質(zhì)量問(wèn)題；

2) 提出了升壓站、儲(chǔ)能站和風(fēng)電站的三站合一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)廠站端系統(tǒng)的高度集成與一體化設(shè)計(jì)，統(tǒng)一通信協(xié)議，統(tǒng)一設(shè)計(jì)風(fēng)格，統(tǒng)一配置標(biāo)準(zhǔn)；

3) 搭建了三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)功能開(kāi)展了一系列相關(guān)調(diào)試驗(yàn)證工作，為實(shí)際三站合一監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)掛網(wǎng)運(yùn)行提供了寶貴的參考數(shù)據(jù)和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。

1 風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中存在大量的電力電子裝置，給風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)帶來(lái)了諧波污染、電壓波動(dòng)等復(fù)雜的電能質(zhì)量問(wèn)題[23-24]。相對(duì)無(wú)源濾波和有源濾波技術(shù)，基于感應(yīng)濾波技術(shù)的風(fēng)儲(chǔ)集成系統(tǒng)新型結(jié)構(gòu)具有良好的綜合性能，不僅能夠改善風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)中的諧波、電壓波動(dòng)及閃變、低電壓穿越等電能質(zhì)量問(wèn)題，而且具有動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償效果[25]。通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)與濾波裝置(FC)的協(xié)調(diào)控制，既可提供有功能量，同時(shí)可以取代靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)為系統(tǒng)提供無(wú)功支撐。因此，在常規(guī)風(fēng)電場(chǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用感應(yīng)濾波裝置，并加裝儲(chǔ)能系統(tǒng)，其總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合拓?fù)淇傮w結(jié)構(gòu)

圖1中，110 kV等級(jí)主變壓器采用感應(yīng)濾波變壓器[26]，風(fēng)機(jī)接入35 kV母線，并與感應(yīng)變壓器繞組(繞組3)連接。每個(gè)儲(chǔ)能單元采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)變流升壓一體化集裝箱進(jìn)行集成，變流升壓一體化集裝箱將柔性儲(chǔ)能變流器、升壓變壓器、環(huán)網(wǎng)柜、單元配電、就地監(jiān)控集成在一個(gè)集裝箱內(nèi)，并聯(lián)后通過(guò)35 kV母線接在變壓器35 kV側(cè)感應(yīng)濾波繞組(繞組3)一側(cè)，該側(cè)同時(shí)接入FC，給系統(tǒng)提供無(wú)功支撐和濾波。110 kV母線與感應(yīng)變壓器繞組(繞組1)連接，通過(guò)110 kV線路接入主網(wǎng)。

2 三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 三站合一系統(tǒng)構(gòu)架

三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)是為滿足大規(guī)模風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)域控、群控柔性調(diào)度要求而設(shè)置的廠站端系統(tǒng)，包括風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能站以及升壓站。該系統(tǒng)作為調(diào)度系統(tǒng)與能量管理系統(tǒng)(EMS)、AGC/AVC控制系統(tǒng)、升壓站綜自系統(tǒng)、風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)以及感應(yīng)濾波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(或?yàn)镾VG等無(wú)功補(bǔ)償監(jiān)控系統(tǒng))5個(gè)子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)上傳和指令下達(dá)中樞。三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)總的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)主要由4套工作站、同步時(shí)鐘對(duì)時(shí)裝置、調(diào)度通信管理機(jī)組成，站控層網(wǎng)絡(luò)采用雙星型網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。

監(jiān)控系統(tǒng)配置主服務(wù)器、備用服務(wù)器、操作員工作站和工程師工作站，均通過(guò)高速以太網(wǎng)連接，提供系統(tǒng)監(jiān)控和維護(hù)、一次調(diào)頻和AGC/AVC等功能。其中，主、備服務(wù)器采用冗余配置，能實(shí)現(xiàn)雙機(jī)無(wú)縫自動(dòng)切換。

1) 三合一智能監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)千兆以太網(wǎng)與各子系統(tǒng)通信：與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)通信，采集每臺(tái)風(fēng)機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)如風(fēng)速、風(fēng)向、輸出有功功率、無(wú)功功率、電壓、電流等；與感應(yīng)濾波系統(tǒng)通信，采集無(wú)功補(bǔ)償裝置的投切狀態(tài)、輸出無(wú)功功率、無(wú)功功率可調(diào)范圍等；與升壓站綜自系統(tǒng)通信，采集升壓站并網(wǎng)點(diǎn)的電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、主變分接頭位置以及斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的狀態(tài)等；與儲(chǔ)能系統(tǒng)通信，采集儲(chǔ)能站并網(wǎng)點(diǎn)的頻率、電壓、注入電網(wǎng)電流、注入有功功率和無(wú)功功率、功率因數(shù)、電池可充放電量、充電電量、放電電量、荷電狀態(tài)、充放電狀態(tài)等。

圖3 三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2) 調(diào)度通信管理機(jī)采用雙套專用獨(dú)立設(shè)備，直采直送，通過(guò)專用通道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式以及站內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備向各級(jí)調(diào)度傳送遠(yuǎn)動(dòng)信息，上傳風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)能站電池和無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)接收調(diào)度下發(fā)的AGC/AVC調(diào)節(jié)指令。調(diào)度通信管理機(jī)經(jīng)二次安防設(shè)備接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，二次安防設(shè)備包括防火墻，交換機(jī)等。

3) 主、備服務(wù)器根據(jù)調(diào)度下發(fā)的有功功率或電壓目標(biāo)值以及風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償裝置、升壓站、儲(chǔ)能電站電池的運(yùn)行情況，考慮電網(wǎng)和設(shè)備的各種安全約束，通過(guò)優(yōu)化計(jì)算確定風(fēng)電場(chǎng)的有功功率和無(wú)功功率目標(biāo)值、無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率目標(biāo)值、儲(chǔ)能站有功功率和無(wú)功功率目標(biāo)值、主變分接頭的升擋/降擋指令，并下發(fā)給風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、感應(yīng)濾波監(jiān)控系統(tǒng)、儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)和升壓站綜自系統(tǒng)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)主電網(wǎng)與風(fēng)電及儲(chǔ)能系統(tǒng)的聯(lián)合控制。

4) 系統(tǒng)配置和設(shè)備選型符合計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速的特點(diǎn)，充分利用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，采用向上兼容的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)達(dá)到當(dāng)前的國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

2.2 三站合一系統(tǒng)功能

三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)采用統(tǒng)一的模型管理、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)界面以及系統(tǒng)管理等服務(wù)。融入風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)的協(xié)調(diào)調(diào)度體系，一方面為上級(jí)調(diào)控中心提供運(yùn)行分析數(shù)據(jù)，另一方面為風(fēng)電場(chǎng)、升壓站、儲(chǔ)能站的調(diào)度及控制提供分析和決策。實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)、升壓站、儲(chǔ)能站監(jiān)控各項(xiàng)應(yīng)用功能，使之具備良好的穩(wěn)定性和實(shí)用性。風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)功能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)功能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

智能監(jiān)控系統(tǒng)作為風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的控制核心，采用一體化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)一協(xié)調(diào)分配風(fēng)電、儲(chǔ)能發(fā)電資源，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電、儲(chǔ)能及電網(wǎng)之間的友好互動(dòng)和智能調(diào)度。系統(tǒng)支持離線、當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方3種調(diào)節(jié)模式，且這3種模式間支持人工切換，也支持自動(dòng)切換。

1) 離線模式：系統(tǒng)離線，不接收調(diào)度主站指令，不進(jìn)行功率調(diào)節(jié)與控制，只監(jiān)視新能源電站出力等信息。

2) 當(dāng)?shù)啬Ｊ剑合到y(tǒng)在當(dāng)?shù)匕凑疹A(yù)先設(shè)定的策略進(jìn)行功率調(diào)節(jié)與控制。

3) 遠(yuǎn)方模式：系統(tǒng)自動(dòng)接收并執(zhí)行調(diào)度主站定期下發(fā)的調(diào)節(jié)指令。

三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)具有完善的調(diào)節(jié)策略，采取分層的調(diào)節(jié)策略，對(duì)于功率需求整定層、控制設(shè)備選擇層和功率分配層都有完善的計(jì)算規(guī)則，且充分考慮系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求。同時(shí)，系統(tǒng)具有完善的閉鎖措施，涉及閉鎖的對(duì)象包含但不限于：AVC系統(tǒng)、AGC系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組/逆變器、儲(chǔ)能系統(tǒng)、升壓變壓器和感應(yīng)濾波系統(tǒng)等。

三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)支持場(chǎng)控、域控、群控3種控制模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視、自動(dòng)發(fā)電控制、自動(dòng)電壓控制、虛擬同步、感應(yīng)濾波等各類功能業(yè)務(wù)的一體化運(yùn)行。

1) 場(chǎng)控：針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能站的場(chǎng)站控制對(duì)象，實(shí)時(shí)優(yōu)化風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制，滿足平抑功率波動(dòng)、跟蹤計(jì)劃曲線以及削峰填谷等運(yùn)行模式。支持各種控制策略，可實(shí)現(xiàn)提高風(fēng)電的并網(wǎng)消納、經(jīng)濟(jì)效益最大化等控制目標(biāo)。同時(shí)，也支持各種控制模式和策略來(lái)協(xié)調(diào)控制風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)能、FC等多種無(wú)功源。

2) 域控：風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)作為子系統(tǒng)支持上級(jí)調(diào)控中心的自動(dòng)電壓控制，實(shí)現(xiàn)地區(qū)電網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)群的無(wú)功電壓控制，提高整個(gè)分區(qū)電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3) 群控：風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率可作為一個(gè)整體支持調(diào)控中心AGC調(diào)度，對(duì)外可接收電網(wǎng)的調(diào)度指令，對(duì)內(nèi)可進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)多個(gè)風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)群之間的廣域協(xié)調(diào)。同時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)和儲(chǔ)能站也可處于單獨(dú)運(yùn)行模式，其有功功率分別接受調(diào)控中心的直接控制。

2.2.1通信與數(shù)據(jù)采集

三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)作為調(diào)度主站、風(fēng)電場(chǎng)、升壓站及儲(chǔ)能站通信的中心樞紐，支持網(wǎng)絡(luò)電纜、串口電纜、光纖等多種傳輸方式。與各系統(tǒng)之間支持MODBUS、部頒CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、IEC61850等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議或其他約定規(guī)約進(jìn)行通信，具有很好的兼容性。實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)/逆變器運(yùn)行信息的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸，并能夠與遠(yuǎn)動(dòng)通信終端(RTU)設(shè)備進(jìn)行無(wú)縫對(duì)接；實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行信息的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸，并能夠與RTU設(shè)備進(jìn)行無(wú)縫對(duì)接；實(shí)現(xiàn)與升壓站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，互通互聯(lián)。突破風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能站、升壓站不同廠家監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的信息交換瓶頸，執(zhí)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集和處理，實(shí)現(xiàn)風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)和主站無(wú)縫連接。數(shù)據(jù)采集點(diǎn)和功能包括：

1) 采集點(diǎn)包括三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)(含AGC/ AVC控制功能)、儲(chǔ)能EMS系統(tǒng)、升壓站綜自系統(tǒng)、風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)、感應(yīng)濾波系統(tǒng)；

2) 自動(dòng)采集功率控制系統(tǒng)所需所有信息，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性和正確性檢查，更新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，使其能夠正確反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際狀況；

3) 自動(dòng)接收并執(zhí)行調(diào)度主站下發(fā)的調(diào)節(jié)指令，接收并執(zhí)行操作員手動(dòng)輸入的數(shù)據(jù)信息；

4) 對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)存盤(pán)，方便對(duì)比控制調(diào)節(jié)效果，保證數(shù)據(jù)的連續(xù)；

5) 生成各類事故報(bào)警記錄，置有發(fā)出事故報(bào)警音響、事件順序記錄及處理等功能。

2.2.2安全運(yùn)行監(jiān)視

通過(guò)三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)操作員工作站的人機(jī)接口完成實(shí)時(shí)的監(jiān)視、控制調(diào)節(jié)和參數(shù)設(shè)置等操作。監(jiān)控對(duì)象包括：

1) 各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行方式及系統(tǒng)狀況監(jiān)視；

2) 監(jiān)視整站關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)，譬如公共耦合點(diǎn)(PCC)節(jié)點(diǎn)電壓、電流、無(wú)功功率、有功功率、風(fēng)機(jī)風(fēng)速、風(fēng)機(jī)風(fēng)向、風(fēng)機(jī)輸出功率、風(fēng)機(jī)輸出電流、儲(chǔ)能站電池電量、儲(chǔ)能電站的實(shí)時(shí)生產(chǎn)過(guò)程狀況、主變壓器溫升、擋位等數(shù)據(jù)；

3) 通信通道監(jiān)視，功率控制系統(tǒng)能監(jiān)視通信通道，對(duì)冗余通道能自動(dòng)切換。

操作員監(jiān)視的手段多樣化，如屏幕顯示數(shù)據(jù)、文字、圖形和表格等；事故或故障的音響報(bào)警等。

2.2.3自動(dòng)發(fā)電控制

AGC子站主界面如圖5所示，AGC內(nèi)置于三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)中，能對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行控制進(jìn)而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)所輸出的有功功率，同時(shí)改變儲(chǔ)能電池的充放電狀態(tài)進(jìn)而控制儲(chǔ)能電站所輸出的有功功率，具有以下功能。

圖5 AGC子站主界面

1) 自動(dòng)接收調(diào)度主站系統(tǒng)下發(fā)的風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能站發(fā)電出力計(jì)劃曲線，并控制風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能站有功按計(jì)劃曲線發(fā)電。

2) 自動(dòng)接收調(diào)度主站系統(tǒng)下發(fā)的風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能站有功控制指令，主要包括功率下調(diào)指令(在一定時(shí)間內(nèi))及功率增加變化率限值等，并能夠控制風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能站出力滿足控制要求。

3) 根據(jù)所接收的調(diào)度主站系統(tǒng)下發(fā)的有功控制指令，對(duì)場(chǎng)內(nèi)新能源站進(jìn)行自動(dòng)停運(yùn)及開(kāi)機(jī)調(diào)整。

4) 采用自適應(yīng)算法，能動(dòng)態(tài)計(jì)算系統(tǒng)有功損耗，從而自動(dòng)修正AGC目標(biāo)值，保證調(diào)節(jié)精度符合調(diào)度設(shè)定值。

5) 具備平滑風(fēng)電出力功能，在風(fēng)電場(chǎng)輸出功率波動(dòng)分量超出波動(dòng)限定值時(shí)，控制儲(chǔ)能系統(tǒng)快速進(jìn)行充放電，抑制功率波動(dòng)。

6) 具備移峰功能，在風(fēng)電場(chǎng)出力高峰時(shí)段，以削峰為應(yīng)用目標(biāo)控制電池儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段控制電池儲(chǔ)能系統(tǒng)放電以輔助系統(tǒng)調(diào)峰。

2.2.4自動(dòng)電壓控制

AVC子站主界面如圖6所示，AVC內(nèi)置于三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)中，能對(duì)所有具有無(wú)功功率補(bǔ)償吸收設(shè)備的狀態(tài)及變壓器擋位進(jìn)行控制，以對(duì)整站各節(jié)點(diǎn)電壓、PCC節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有以下功能。

圖6 AVC子站主界面

1) 自動(dòng)接收調(diào)度AVC主站下達(dá)的高壓側(cè)母線電壓調(diào)整量指令，并上傳AVC子站相關(guān)信息至調(diào)度AVC主站。

2) 具有分析、計(jì)算功能，在充分考慮各種約束條件后分析、計(jì)算出各風(fēng)機(jī)/逆變器對(duì)應(yīng)的電壓值或無(wú)功出力、儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的電壓值或無(wú)功出力、FC等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的電壓控制目標(biāo)、主變分接頭位置。

3) 自動(dòng)接收風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、儲(chǔ)能站監(jiān)控系統(tǒng)、FC等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的信息，并負(fù)責(zé)按照計(jì)算結(jié)果將調(diào)控命令下發(fā)至風(fēng)機(jī)/逆變器監(jiān)控系統(tǒng)、儲(chǔ)能站監(jiān)控系統(tǒng)、FC等無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。

4) 綜合考慮升壓站內(nèi)連續(xù)、離散等無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備以及輻射網(wǎng)內(nèi)的新能源電場(chǎng)無(wú)功出力，進(jìn)行全場(chǎng)內(nèi)的二級(jí)電壓控制計(jì)算。

5) 全面計(jì)算出風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)接入點(diǎn)的無(wú)功調(diào)節(jié)能力范圍，上送至電網(wǎng)控制中心的AVC主站，保證AVC主站執(zhí)行基于全局的電壓控制策略時(shí)，能充分考慮各新能源電站自身的控制能力。

3 虛擬同步控制

虛擬同步裝置(DCAP-5260)基于32位高性能DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)和高速以太網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)設(shè)計(jì)，如圖4所示。通信方面該裝置采用MODBUS協(xié)議與三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，采用MODBUS協(xié)議與新能源站的EMS、風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換；同時(shí)該裝置還具備測(cè)量和執(zhí)行功能，通過(guò)直接采集母線電壓和線路電流來(lái)自行判斷和下達(dá)指令，將原有的一次調(diào)頻等功能由系統(tǒng)級(jí)完成放到了裝置級(jí)，提高了響應(yīng)速度。因此，虛擬同步裝置具備一次快速調(diào)頻、高低電壓穿越、AGC/AVC、AGC與一次調(diào)頻協(xié)調(diào)控制、通信管理、報(bào)警等功能。

1) 虛擬同步裝置具備執(zhí)行三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)指令(AGC/ACV)，完成指令的分解及下發(fā)并監(jiān)測(cè)功率設(shè)備的執(zhí)行情況。

2) 能靈活根據(jù)儲(chǔ)能單元的配置來(lái)設(shè)置虛擬同步裝置的虛擬慣性，下發(fā)有功功率調(diào)節(jié)指令給SCADA和EMS系統(tǒng)，參與一次調(diào)頻，增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3) 該裝置帶有母線電壓瞬變檢測(cè)及報(bào)警、低電壓和高電壓報(bào)警、與PCS配合完成高低電壓穿越等功能。

由圖4還可以看出，由于在智能監(jiān)控系統(tǒng)和風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能站之間分別加裝了DCAP-5260裝置，因此風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能站一次調(diào)頻等功能可獨(dú)立完成，調(diào)試簡(jiǎn)單、互不影響，兩者數(shù)據(jù)最終在智能監(jiān)控系統(tǒng)中匯集。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了通信的效率及速度，最重要的是該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)既便于功能和硬件的擴(kuò)充，又能充分保護(hù)已有資源和節(jié)省投資。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)及軟件模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)能適應(yīng)功能的增加和規(guī)模的擴(kuò)充。

3.1 一次調(diào)頻

一次調(diào)頻功能由DCAP-5260虛擬同步控制裝置實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)配置了兩套頻率快速控制設(shè)備。一套配置給風(fēng)電場(chǎng)，另一套配置給儲(chǔ)能站。DCAP-5260實(shí)時(shí)計(jì)算電網(wǎng)的頻率，采用下垂特性曲線(如圖7所示)計(jì)算出一次調(diào)頻的功率增量，然后發(fā)送給風(fēng)電場(chǎng)SCADA或儲(chǔ)能站EMS。

以風(fēng)電場(chǎng)為例，一次調(diào)頻計(jì)算如下。

圖7 下垂特性曲線

3.2 高低電壓穿越

當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓出現(xiàn)瞬時(shí)驟升/跌落時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組必須保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行，并從電網(wǎng)吸收/提供一定的無(wú)功功率，以支持電網(wǎng)電壓恢復(fù)，直至電網(wǎng)恢復(fù)正常。裝置設(shè)有兩段高/低電壓穿越報(bào)警功能。當(dāng)所有線電壓均大于/小于啟動(dòng)整定值時(shí)，出口延時(shí)動(dòng)作；當(dāng)所有線電壓均小于/大于返回整定值時(shí)，出口延時(shí)返回。

4 系統(tǒng)仿真測(cè)試分析

4.1 仿真系統(tǒng)搭建及參數(shù)設(shè)置

搭建了風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)綜合控制仿真系統(tǒng)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能及二次參數(shù)等完全參照示范工程設(shè)計(jì)，如圖8所示。仿真平臺(tái)主要由儲(chǔ)能站EMS系統(tǒng)(附圖1)、風(fēng)機(jī)SCADA系統(tǒng)(附圖2)、感應(yīng)濾波監(jiān)控系統(tǒng)(附圖3)、升壓站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)(附圖4)、AGC/AVC一體化智能監(jiān)控系統(tǒng)(附圖5)等組成。主要設(shè)備參數(shù)：濾波變壓器電壓等級(jí)為110/35/35 kV，容量為50 MVA；感應(yīng)濾波補(bǔ)償裝置配置2條FC濾波及補(bǔ)償支路，F(xiàn)C1(3次諧波濾波支路)補(bǔ)償容量為1200 kvar，F(xiàn)C2(5次諧波濾波支路)補(bǔ)償容量為2100 kvar；風(fēng)電場(chǎng)為25臺(tái)2000 kW的風(fēng)機(jī)；儲(chǔ)能站配置5000 kW/10 000 kWh磷酸鐵鋰電池，充放電倍率為0.5C。

圖8 仿真測(cè)試平臺(tái)

4.2 測(cè)試結(jié)果及分析

通過(guò)調(diào)度系統(tǒng)和三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)的各子系統(tǒng)，測(cè)試三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度、各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)上傳、功率調(diào)節(jié)與控制功能。對(duì)功能模塊掛接、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運(yùn)行、后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行、事故記錄與報(bào)警、AGC/AVC、虛擬同步裝置、故障電壓穿越等功能進(jìn)行了測(cè)試。主要測(cè)試結(jié)果如下。

1) AGC測(cè)試

風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率控制模式可設(shè)置為獨(dú)立調(diào)度和綜合調(diào)度。獨(dú)立調(diào)度模式下，風(fēng)電場(chǎng)和儲(chǔ)能站的有功功率分別接收群控的AGC指令；綜合調(diào)度模式下，風(fēng)電場(chǎng)和儲(chǔ)能站的有功功率統(tǒng)一接收群控的AGC指令，內(nèi)部通過(guò)跟蹤計(jì)劃曲線、平抑功率波動(dòng)等工況下的優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)全站的優(yōu)化控制，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 AGC試驗(yàn)結(jié)果

獨(dú)立調(diào)度測(cè)試，通過(guò)遠(yuǎn)方分別設(shè)定風(fēng)電、儲(chǔ)能調(diào)節(jié)目標(biāo)，風(fēng)電場(chǎng)AGC、儲(chǔ)能站AGC將功率設(shè)定值作為跟蹤目標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)。跟蹤發(fā)電計(jì)劃曲線測(cè)試，協(xié)調(diào)儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)修正各時(shí)刻實(shí)際風(fēng)電功率與計(jì)劃值之間的偏差，計(jì)劃允許偏差為±20%。平抑功率波動(dòng)測(cè)試，利用儲(chǔ)能平抑1 min的風(fēng)功率波動(dòng)，允許波動(dòng)范圍為±5000 kW。在表1跟蹤計(jì)劃曲線和平抑功率波動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，功率給定值視為當(dāng)前時(shí)刻計(jì)劃值，風(fēng)電場(chǎng)/儲(chǔ)能站初始值視為前一時(shí)刻風(fēng)電場(chǎng)/儲(chǔ)能的有功功率，風(fēng)電場(chǎng)/儲(chǔ)能站穩(wěn)定值視為當(dāng)前時(shí)刻風(fēng)電場(chǎng)/儲(chǔ)能的有功功率，總穩(wěn)定值視為風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合出力功率。

從表1中可以看出，在獨(dú)立調(diào)度試驗(yàn)中，風(fēng)電場(chǎng)和儲(chǔ)能站的調(diào)節(jié)誤差分別為0.8%和0.5%，能精確地根據(jù)AGC指令進(jìn)行有功功率調(diào)節(jié)；在跟蹤計(jì)劃曲線2組試驗(yàn)中，風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合出力與計(jì)劃值之間的偏差分別為19.8%和-18.7%，均在允許偏差之內(nèi)，滿足相關(guān)要求；在平抑風(fēng)功率波動(dòng)試驗(yàn)中，經(jīng)儲(chǔ)能系統(tǒng)平抑后，1 min功率向下波動(dòng)由6135 kW下降到了3540 kW，1 min功率向上波動(dòng)由6330 kW下降到了4974 kW，均小于5000 kW，在允許范圍內(nèi)。測(cè)試結(jié)果表明，三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)可以很好地根據(jù)調(diào)度指令需求對(duì)風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)能電站進(jìn)行有功功率調(diào)節(jié)。

2) AVC測(cè)試

全站的無(wú)功功率統(tǒng)一接收域控的AVC指令?？刂茖?duì)象包括新能源站的SCADA系統(tǒng)、儲(chǔ)能PCS系統(tǒng)、無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)(包括SVG)及主變擋位調(diào)節(jié)等。

AVC接收調(diào)度(或當(dāng)?shù)?下達(dá)的風(fēng)電場(chǎng)高壓母線電壓(或總無(wú)功功率)控制目標(biāo)，在充分考慮各種約束條件并經(jīng)過(guò)分析計(jì)算后，估測(cè)出全場(chǎng)總無(wú)功出力需求，以風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)機(jī)組無(wú)功、儲(chǔ)能電站設(shè)備、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備和主變分接頭為調(diào)節(jié)手段，實(shí)現(xiàn)整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)與調(diào)度AVC主站系統(tǒng)的整體閉環(huán)調(diào)節(jié)。AVC試驗(yàn)通過(guò)改變PCC節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表2所示(所有電壓均為二次電壓)。

表2 AVC試驗(yàn)結(jié)果

從表2中可以看出，當(dāng)110 kV母線電壓初始值為99.8 V時(shí)，給定母線電壓目標(biāo)值為105 V，此時(shí)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功功率由初始值3260 kvar增加到了5820 kvar，儲(chǔ)能站、感應(yīng)濾波裝置輸出無(wú)功功率保持初始值不變，經(jīng)風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償后，110 kV母線穩(wěn)定電壓為104.6 V。以此狀態(tài)為初始狀態(tài)，修改母線電壓目標(biāo)值為100 V，此時(shí)濾波支路2退出運(yùn)行，同時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收無(wú)功功率149 kvar，系統(tǒng)總的無(wú)功功率由9420 kvar下降到了7170 kvar，母線電壓最終穩(wěn)定值為99.7 V。測(cè)試結(jié)果表明，三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)可以很好地根據(jù)調(diào)度指令需求對(duì)風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)能電站、感應(yīng)濾波補(bǔ)償裝置狀態(tài)進(jìn)行控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)無(wú)功功率及電壓。

3) 一次調(diào)頻測(cè)試

三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)110 kV母線電壓的頻率，測(cè)量精度為0.002 Hz，一旦頻率偏移超過(guò)一次調(diào)頻死區(qū)(0.05 Hz)，虛擬同步裝置立即依據(jù)下垂特性曲線進(jìn)行有功功率調(diào)節(jié)，當(dāng)頻率恢復(fù)至一次調(diào)頻動(dòng)作死區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，自動(dòng)退出本次一次調(diào)頻。在虛擬同步裝置的“設(shè)置試驗(yàn)”菜單設(shè)置系統(tǒng)頻率，通過(guò)“調(diào)頻試驗(yàn)”菜單啟動(dòng)一次調(diào)頻試驗(yàn)。風(fēng)電場(chǎng)的一次調(diào)頻試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，儲(chǔ)能站的一次調(diào)頻試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 儲(chǔ)能站一次調(diào)頻試驗(yàn)結(jié)果

如表3和表4所示，從風(fēng)電場(chǎng)一次調(diào)頻2組試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，功率變化試驗(yàn)值與計(jì)算值相比，調(diào)節(jié)誤差分別為1.86%和0.9%；在儲(chǔ)能系統(tǒng)一次調(diào)頻2組試驗(yàn)中，調(diào)節(jié)誤差分別為1.5%和1.2%。由此可知，風(fēng)電場(chǎng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)均能準(zhǔn)確跟蹤系統(tǒng)頻率的變化，驗(yàn)證了系統(tǒng)的有效性。

4) 故障電壓穿越測(cè)試

三站合一智能監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)檢測(cè)110 kV母線電壓的突變，一旦發(fā)生突降或突升，虛擬同步裝置立即啟動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS發(fā)出無(wú)功功率(無(wú)功功率dset可以設(shè)定)。在虛擬同步裝置的“設(shè)置試驗(yàn)”菜單設(shè)置母線電壓的突變，通過(guò)“電壓試驗(yàn)”菜單啟動(dòng)故障電壓穿越試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如表5所示(表內(nèi)所有電壓均為二次電壓)。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓出現(xiàn)瞬時(shí)驟升時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率；當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓出現(xiàn)跌落時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)向電網(wǎng)提供無(wú)功功率，以支持電網(wǎng)電壓恢復(fù)。

表5 故障電壓穿越試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)論

針對(duì)新能源風(fēng)力發(fā)電的消納和諧波等問(wèn)題，提出了升壓站、儲(chǔ)能站和風(fēng)電站的三站合一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其智能監(jiān)控系統(tǒng)。該智能監(jiān)控系統(tǒng)精簡(jiǎn)了風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的二次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)架的扁平化，不僅可以提升控制效率，而且降低了建設(shè)和運(yùn)維成本。通過(guò)仿真測(cè)試平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)的通信與數(shù)據(jù)采集、安全運(yùn)行監(jiān)視、AGC/AVC、調(diào)頻、調(diào)壓、高低電壓穿越等各項(xiàng)功能進(jìn)行了測(cè)試，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性和有效性。同時(shí)，該智能監(jiān)控系統(tǒng)同樣適用于光儲(chǔ)、風(fēng)光儲(chǔ)等新能源站，在后續(xù)的工作中，將進(jìn)一步開(kāi)展以下兩方面的研究：

1) 追求更為高效、經(jīng)濟(jì)的設(shè)備動(dòng)作，進(jìn)一步對(duì)各子系統(tǒng)的控制邏輯和算法進(jìn)行串聯(lián)和優(yōu)化精簡(jiǎn)，滿足較為快捷的響應(yīng)速度以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的一體化和高度集成；

2) 綜合考量新能源風(fēng)力發(fā)電的出力特性，進(jìn)一步研究足夠全面、合理且能滿足各種工況及電網(wǎng)需求下的電池充放電策略，促進(jìn)大規(guī)模新能源穩(wěn)定并網(wǎng)消納。

附錄

附圖1 儲(chǔ)能站EMS系統(tǒng)

Attached Fig. 1 Energy storage station EMS system

附圖2 風(fēng)機(jī)SCADA系統(tǒng)

Attached Fig. 2 Wind turbine SCADA system

附圖3 感應(yīng)濾波監(jiān)控系統(tǒng)

Attached Fig. 3 Inductive filtering SCADA system

附圖4 升壓站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

Attached Fig. 4 Comprehensive automation system for booster station

附圖5 AGC/AVC一體化智能監(jiān)控系統(tǒng)

Attached Fig. 5 AGC/AVC integrated intelligent monitoring system

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Design and implementation of an intelligent monitoring system for three-station integrated wind-storage power plants

YANG Jingyu1, 2,YAN Wenjiao3, LUO Longfu1, YANG Tongguang2, TIAN Ye1, PANG Tao1

(1. School of Electrical & Information Engineering, Hunan University, Changsha 410000, China; 2. Key Laboratory Energy Monitoring and Edge Computing for Smart City of Hunan Province (Hunan City University), Yiyang 413000, China;3. Hunan Huada Unisplendour Technology Co., Ltd., Changsha 410000, China)

There are problems of voltage fluctuation and harmonic pollution in the new mountain-type wind-storage combined power generation system. Thus a new topology of a wind-storage integrated system based on inductive filtering technology is designed. This solves the problems of different grouping methods of new mountain-type wind power storage power stations, non-uniform standards, and impractical deployment of equipment integration. An intelligent monitoring system of "three-station integration" for wind farms, energy storage stations and booster stations is proposed. The overall construction plan of the intelligent monitoring system is given, the main function of each module is explained in detail, and the highly integrated design of the wind farm station system is realized. A "three-station integration" test platform is built to test the topology and functions, verify the feasibility and effectiveness of the system, and lay a solid technical support for the application of the next demonstration project.

wind-storage power plants; inductive filtering; three-station integrated; intelligent monitoring; domain control; group control

10.19783/j.cnki.pspc.211567

湖南省科技重大專項(xiàng)資助(2020GK1013)；湖南省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目資助(2021JJ30079)

This work is supported by the Major Science and Technology Project of Hunan Province (No. 2020GK1013).

2021-11-20；

2022-01-12

楊京渝(1986—)，男，博士研究生，工程師，主要研究方向?yàn)樾履茉窗l(fā)電；E-mail: 443792056@qq.com

羅隆福(1962—)，男，通信作者，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)樾履茉窗l(fā)電、電能變換系統(tǒng)與裝備動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)、HVDC系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與裝備研制。E-mail: llf@hnu.edu.cn

(編輯 周金梅)