电力系统自动化包括生产过程的自动检测、调节和控制,系统和元件的自动安全保护,网络信息的自动传输,系统生产的自动调度,以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量(频率和电压),保证系统运行的安全可靠,提高经济效益和管理效能。我国大部分光伏电站建在太阳能资源比较丰富的地区,这类地区电网结构较薄弱,地区负荷小,而单个并网点光伏发电接入容量很大,给光伏发电并网运行带来很大挑战。借助自动化技术,可以有效降低光伏发电功率随机性对电网带来的不利影响,提高电力系统运行的安全性和稳定性。

电力系统自动化技术的发展与应用

(一)电力系统自动化技术的发展

20世纪50年代以前,电力系统容量在几百万千瓦左右,单机容量不超过10万kw,电力系统自动化多限于单项自动装置,且以安全保护和过程自动调节为主。例如电网和发电机的各种继电保护、汽轮机的危急保安器、锅炉的安全阀、汽轮机转速和发电机电压的自动调节、并网的自动同期装置等。20世纪50-60年代,电力系统规模发展到上千万千瓦,单机容量超过20万kw,并形成区域联网,在系统稳定、经济调度和综合自动化方面提出了新的要求。厂内自动化方面开始采用机、炉、电单元式集中控制。系统开始装设模拟式调频装置和以离线计算为基础的经济功率分配装置,并广泛采用远动通信技术。各种新型自动装置如晶体管保护装置、可控硅励磁调节器、电气液压式调速器等得到推广使用。20世纪70~

80年代,以计算机为主体配有功能齐全的整套软硬件的电网实时监控系统(SCADA)开始出现。20万kW以上大型火力发电机组开始采用实时安全监控和闭环自动起停全过程控制。

水力发电站的水库调度、大坝监测和电厂综合自动化的计算机监控开始得到推广,各种自动调节装置和继电保护装置中广泛采用微型计算机。 21世纪初,风电、光伏蓬勃发展,为有效应对风电、光伏规模化发展对电网运行带来的不利影响,新能源功率预测、功率控制技术得到电网企业和发电企业的高度重视,其产品应用在实践中也取得良好效果。

(二)电力系统自动化技术在光伏电站中的应用

与常规电源不同,光伏电站的输出功率具有波动性和间歇性的特点,光伏电站将所发的电能像常规发电站一样,全部输入电网,使得电网结构越来越复杂。为此,光伏电站必须通过光伏电站自动化系统与电网调度自动化系统有效衔接,实现光伏电站实时监测、功率控制、自动电压控制、安全稳定控制及信息申报等站端信息的上传、下发,满足安全并网运行要求,实现最优调度。

把光伏发电功率纳入电网的调度计划和实时运行调控,是保证大规模光伏接入、电网稳定经济运行的重要措施。同时,将光伏电站的运行状态和环境参数纳入到调度端光伏电站实时监测模块中,实现光伏电站监测、预测与控制功能的有机结合,有助于合理安排常规机组发电计划,解决电网调峰调频问题,提高电网新能源消纳能力,从而为电网大规模光伏电站并网的安全性和经济性提供有力的技术保障。

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