使新能源发电单元支持快速通讯与常规通讯的接口装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种使新能源发电单元支持快速通讯与常规通讯的接口装置,该装置可使光伏等新能源发电单元满足系统一次调频的快速通讯要求，装置主要包含高速通讯接口，通信管理和对下通讯接口三大模块。硬件包含主CPU插件、串口通讯插件、电源插件、总线板卡、显示板卡、面板及箱体；所述高速通讯接口模块与新能源站内的上级厂站快速功率控制装置高速通讯，接收它的控制指令并计算处理向下转发。该接口装置为常规不具备高速通讯能力的新能源发电单元提供百毫秒级与上级系统的高速通讯响应速度，为常规新能源电站参与电力系统一次调频创造通讯接口条件。

【技术实现步骤摘要】
使新能源发电单元支持快速通讯与常规通讯的接口装置
本技术涉及发电自动化控制领域，尤其涉及一种在大型新能源光伏电站或风电场中应用的发电单元参与一次调频的通讯接口装置。
技术介绍
为保障大规模新能源接入下电网运行的安全稳定，2011年以来，国家电网公司颁布了企业标准《光伏电站接入电网技术规定》和《风电场接入电网技术规定》，提出了在光伏电站、风电场配置有功功率控制系统(以下简称AGC系统)的要求，同类的还有电压控制AVC的要求。以光伏电站为例，站内功率和电压调节通常是由AGC/AVC系统完成的。该系统通常通过常规TCP/IP网络通讯方式与汇集多个光伏逆变器发电单元(以下简称逆变器)信息的通信管理装置进行通讯，这些通信管理装置再通过网络或串口MODUBS协议与下面的各逆变器通讯；通信管理装置将对下的MODBUS通讯转换为IEC104、IEC103等网络TCP/IP通讯协议后再通过光纤环网接入到站内环网总交换机，然后再经过2～3级交换机再接入到站内AGC/AVC服务器。当前行业内，光伏、风电等新能源电站的AGC/AVC控制启动响应时间一般为20s，而从调度中心角度整个闭环控制响应时间长达2分钟以上，这种系统一般只能参与电力系统的几分钟级的二次调频，主要进行电力系统长周期计划功率调节，无法达到电力系统一次调频的速度和性能要求。近年来，随着我国可再生新能源尤其是光伏新能源发电技术的推广，新能源发电容量以及其在整个电网中的比例均在大幅上升。由于光伏、风电等新能源发电出力不确定性造成电网调峰困难尤为突出，传统AGC/AVC系统因响应速度慢已无法满足目前电网运行调整的需求，为提高电网的安全稳定性以及对新能源出力调整的合理性，迫切需要新能源电站主动参与电力系统一次调频，成为电网“友好型”电源，当系统故障或紧急事故发生时，协助系统快速进行功率平衡调节以便尽快使系统进入稳定状态。需要指出的是，目前新能源电厂站内的通讯网络协议和发电单元通讯接口多不支持上述协调控制方案的通讯快速性要求，需要按新的方案的要求设计通讯协议和接口，对于新建新能源工程的风光场站按新要求进行建设，对于已有新能源厂站则应有计划地分批进行逆变器和相关通讯网络的通讯功能改造。对于其中一些逆变器产品，通过功能升级可以直接支持快速通讯协议，这种方式可以使得新能源厂站的新能源快速功率控制装置或系统通过网络直接进行快速通讯。而对于其它一些厂家的逆变器产品，由于这些逆变器产品固有的硬件或软件的不足，难以通过软硬件升级满足快速功率控制通讯要求，这就需要我们研发一款可以为这些不能支持快速通讯的逆变器提供快速通许接口的装置。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：1)传统新能源发电单元不支持快速通讯，不能满足系统一次调频的快速功率调节的通讯需求。2)在没有快速接收发电单元上送功率时，传统新能源发电缺少快速功率反馈，不能实现快速的功率闭环控制。3)当传统新能源发电单元接收到多种不同需求等级功率调节命令和多种来源功率调节命令时，很可能出现功率执行选择与执行冲突的问题。4)作为传统新能源发电单元的接口装置，在不同应用场景如组串式逆变器光伏方阵和集中式逆变器光伏方阵不同应用场景中，存在单台功率命令下达和多台功率调节命令总值下达情况时，接口装置很可能出现转发执行混乱的问题。为解决上述问题，本技术的作法是：提供一种使新能源发电单元支持快速通讯与常规通讯的接口装置。装置主要包含高速通讯接口，通信管理和对下通讯接口三大功能。所述装置包含主CPU插件、串口通讯插件、电源插件、总线板卡、显示板卡、面板及箱体；所述的总线板卡包括定时复用同步通讯总线、电源总线、模拟量总线、I/O总线；各插件通过总线板卡电源总线与电源插件板连接，获得供电电源，并通过总线板卡通讯总线相互连接，实现相互之间信息报文交换；主CPU插件通过总线板与扩展串口通讯插件相连，与目标发电单元或其它智能设备进行网络或串口通讯；显示板卡与主CPU插件基于总线板通讯连接，提供通讯连接调试口和人机信息接口，显示定值和信息，提供装置状态指示灯。所述接口装置对上与上级快速功率控制装置或系统进行高速组播通讯，接收上级一次调频快速功率控制指令，并与其它来源功率调节命令执行策略判断后形成统一功率调节决策，再经快速计算分解后经对下通讯模块转发至所辖各新能源发电单元；同时该接口装置也对上与新能源电站自动化监控和AGC/AVC、功率预测等各常规系统进行常规TCP/IP网络通讯，将对下采集到的各发电单元信息通讯上送。接口装置包含高速通讯接口，通信管理和对下通讯接口三大功能。高速通讯接口提供对上高速组播或广播接收通讯，通信管理提供对上常规TCP通讯；对下通讯接口提供对下向新能源发电单元快速通讯转发功能；接口装置布置在传统新能源发电单元与上级系统之间，物理位置靠近传统新能源发电单元，对下通过串口或以太网口与传统新能源发电单元通讯，对上通过以太网口与上级各系统通讯。接口装置不提供发电单元功率执行状态快速反馈功能，上级相应装置或系统通过对新能源电站并网点电流电压直接采集计算全站当前功率获得全站实时调节效果，从而形成快速闭环控制，解决接口装置不高速回传发电单元状态如何实现闭环的难题。接口装置包含功率调节命令执行策略模块环节，将快速一次调频功率调节命令与其它来源如AGC/AVC等二次或三次调频功率调节命令进行选择判断，之后形成统一功率调节决策的方法，解决功率调节命令兼容性与多命令执行冲突难题。接口装置中包含功率分解模块，针对性处理不同类型如组串式方阵和集中式方阵的单台目标值和多台总目标值功率调节命令，进行相应的分解分配，解决转发功率值不当可能导致的新能源发电单元功率执行混乱的问题。采用上述技术后，有益效果是：1、采用本技术后，可解决新能源电站大批传统发电单元因自身不能满足快速通讯需求而难以满足新能源快速功率调节而参与电力系统一次调频的难题，还能满足常规新能源通讯和信息采集的需求，这些降低新能源参与电力系统一次调频的技术门槛，提高新能源的快速调节水平，这有利于提高新能源在电网中的接入消纳能力。2、采用本技术后，通过快速组播一对多直接通讯下发，而无需高速状态回传，有效降低相关系统、装置与设备性能需求，从而降低相关经济成本；同时采用并网点功率采集计算实现闭环控制，高准确度与高可靠性，功能实现更为简单。3、采用本技术后，通过功率调节命令执行策略环节解决功率命令执行混乱的问题，提高发电单元运行稳定与可靠性；通过功率分解功能环节解决功率转发或分解功能选择问题，提高针对集中式和组串式等不同光伏的适应性。4、本技术装置直接集成安装于新能源方阵中的箱式升压变中，无需常规方案中的屏柜或就地柜，降低了安装设备成本；5、传统新能源电站尤其是光伏电站采用本技术接口装置进行一次调频功能升级改造，能够与原上级各系统通讯接口兼容，可以保留原有通讯网络系统架构和原有相关系统设备，有利于降低升级成本需求。6、采用本技术，传统新能源发电单元具备快速功率命令通讯的能力，这还有利于快速挖掘各新能源单元的无功潜力，可以减少甚至取消当前新能源电站所需的无功补偿SVC/SVG设备和配置容量，减少新能源电站相关设备电力损耗，减少相关设备投资和运维成本，提高新能源电站建本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使新能源发电单元支持快速通讯与常规通讯的接口装置，其特征在于：所述装置包括高速通讯接口、通信管理模块和对下通讯接口；还包括主CPU插件、串口通讯插件、电源插件、总线板卡、显示板卡、面板及箱体；所述的总线板卡包括定时复用同步通讯总线、电源总线、模拟量总线、I/O总线；各插件通过总线板卡电源总线与电源插件板连接，获得供电电源，并通过总线板卡通讯总线相互连接，实现相互之间信息报文交换；主CPU插件通过总线板与扩展串口通讯插件相连，与目标发电单元或其它智能设备进行网络或串口通讯；显示板卡与主CPU插件基于总线板通讯连接，提供通讯连接调试口和人机信息接口，显示定值和信息，提供装置状态指示灯。

【技术特征摘要】
1.一种使新能源发电单元支持快速通讯与常规通讯的接口装置，其特征在于：所述装置包括高速通讯接口、通信管理模块和对下通讯接口；还包括主CPU插件、串口通讯插件、电源插件、总线板卡、显示板卡、面板及箱体；所述的总线板卡包括定时复用同步通讯总线、电源总线、模拟量总线、I/O总线；各插件通过总线板卡电源总线与电源插件板连接，获得供电电源，并通过总线板卡通讯总线相互连接，实现相互之间信息报文交换；主CPU插件通过总线板与扩展串口通讯插件相连，与目标发电单元或其它智能设备进行网络或串口通讯；显示板卡与主CPU插件基于总线板通讯连接，提供通讯连接调试口和人机信息接口，显示定值和信息，提供装置状态指示灯。2.根据权利要求1所述的一种使新能源发电单元支持快速通讯与常规通讯的接口装置，其特征在于，接口装置采用快速组播接收与常规网络上送相结合的方式满足相关各功能、性能需求；其中，快速组播接收功能由装置的高速通讯接口模块实现，该模块采用IEC61850标准系列中的GOOSE或者UDP组播通讯方式接收上级快速功率控制装置的组播功率调节报文；常规网络通讯上送功能由装置的通信管理模块实现，该模块采用基于TCP/IP的IEC104、IEC103、MODBUS或者OPC协议将下行采集到的相关发电单元信息向上级各系统进行信息上传通讯。3.根据权利要求1所述的一种使新能源发电单元支持快速通讯与常规通讯的接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淑超，王仁斌，段胜朋，米高祥，侯炜，王文龙，陈俊，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32