一种光伏发电多级联合状态评估系统及评估方法技术方案

本发明专利技术涉及一种光伏发电多级联合状态评估系统及评估方法，评估系统包括数据监测与采集模块、集中数据存储模块、历史数据挖掘模块、关键设备状态动态评估模块、光伏发电站实时状态估计模块、光伏发电站状态预测模块和调度中心全网状态估计模块，本发明专利技术从估计对象和时间两个维度，能够实现含新能源发电电网的准确状态评估，实现光伏发电模型参数的在线识别与修正，准确评估光伏发电站的实时调节性能掌握其对电网的动态支撑能力。在对象维度，采用光伏发电站‑调度中心两层的分层状态估计，能够实现光伏发电组件、光伏发电单元、光伏发电站和电网的联合运行状态评估；在时间维度，应实现历史数据、实时数据和预测数据等不同时间范畴信息的衔接。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏发电多级联合状态评估系统及评估方法
本专利技术涉及新能源发电技术中的光伏发电状态评估
，具体涉及一种光伏发电多级联合状态评估系统及评估方法。
技术介绍
状态估计是电力系统调度和运行控制的重要基础，已经成为能量管理系统的核心模块。预测系统未来一段时间可能的运行状态和变化趋势是状态估计的一项基本功能，能够为电力系统调度运行提供辅助决策。早期，利用固定参数模型难以满足系统负荷的动态特性描述的要求，状态预测性能和精度较低，导致状态预测的应用受到限制。随着超短期负荷预测技术发展和精度提升，将超短期负荷预测数据引入状态估计，状态预测精度大幅提高，其实用性也得到大幅提升。传统电力系统状态估计中发电机节点和负荷节点状态的边界条件相对可控，是较为确定的。新能源发电并网会引入不确定性，当新能源发电渗透率还较低时，通常将新能源发电当做负负荷，视为PQ节点处理。然而，近年，国内新能源发电迅猛发展，截至2015年底，我国风力发电装机约1.29亿千瓦，光伏发电装机4318万千瓦，其中，在甘肃、新疆、内蒙古等部分省区，新能源发电渗透率已经超过30％，新能源发电的不确定性对电力系统安全稳定运行的影响已经显现，包括调峰调频难度增加、电压控制难度增大、电力系统安全稳定运行风险提升等。根据规划，至2020年，我国风力发电装机将达到2亿千瓦，光伏发电装机将达到1亿千瓦，上述问题将更加严峻。新能源发电渗透率如此之高，传统状态估计的确定性边界条件将不再适用，极大制约了状态估计应用于含有大规模新能源并网的电力系统。因此，考虑新能源发电的不确定性，研究适应大规模新能源发电并网的电力系统状态估计模型及相应技术是亟需解决的重要问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种光伏发电多级联合状态评估系统及评估方法，本专利技术能够提高电网运行方式及发电计划制定的准确性，提升电网对光伏发电的消纳能力。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：本专利技术提供一种光伏发电多级联合状态评估系统，其改进之处在于，所述评估系统包括依次连接的数据监测与采集模块、集中数据存储模块、历史数据挖掘模块、关键设备状态动态评估模块、光伏发电站实时状态估计模块、光伏发电站状态预测模块和调度中心全网状态估计模块，光伏发电站实时状态估计模块和光伏发电站状态预测模块均与调度中心全网状态估计模块连接。进一步地，所述数据监测与采集模块采用数据采集与通讯终端实现；在光伏电池组件装设传感器监测电池运行数据，同时装设数据采集与通讯终端，并将监测数据上传至集中数据存储模块；在光伏逆变器、汇流箱、无功补偿装置和升压变压器装设数据采集与通讯终端，并将监测数据上传至集中数据存储模块；在馈线开关及并网开关装设状态监测采集与通讯终端，并将开关状态上传至集中数据存储模块。进一步地，所述集中数据存储模块包括数据库，其中数据库用于存储光伏电池组件测试与运行数据、光伏逆变器测试与运行数据、汇流箱运行数据、无功补偿装置运行数据、升压变运行数据和气象预测数据；所述集中数据存储模块用于接收光伏发电站各设备运行数据采集与通讯终端上传的数据，分析不同设备运行数据结构，根据定义的数据结构，实现不同结构数据的结构统一；完成数据结构统一后，对不同设备采集的冗余数据进行识别，剔除冗余数据；设定异常识别判据，识别异常数据，并对异常数据进行补充与修复；将经过处理的数据按统一数据结构存入数据库中。进一步地，所述历史数据挖掘模块，用于分析影响光伏电池组件、逆变器、汇流箱和无功补偿装置运行的关键因素，通过对光伏电池组件、逆变器、汇流箱和无功补偿装置的测试数据、历史运行数据进行数据挖掘，建立不同关键因素和光伏电池组件、逆变器、汇流箱和无功补偿装置运行特性的关联关系，建立特征库，并根据运行特性的特征和规律分类建模。进一步地，所述的关键设备状态动态评估模块，用于基于历史数据挖掘模块生成的光伏电池组件、逆变器、汇流箱关键设备运行特性的规律及特征，通过实时提取不同设备关键特征匹配辅助识别设备运行状态。进一步地，所述光伏发电站实时状态估计模块，包括光伏发电站信息集成模块和光伏发电站实时状态估计模块；所述光伏发电站实时状态估计模块用于实现光伏发电站信息集成、光伏发电站实时状态估计、光伏发电站实时拓扑结构、参数估计和不良数据辨识及修复功能；所述光伏发电站信息集成模块能够实现SCADA数据、PMU数据、测控保护数据、设备检修信息和设备运行特征信息的融合；所述光伏发电站实时状态估计模块利用融合后的光伏发电站实时数据、光伏发电站静态模型及参数实施状态估计得到光伏发电站拓扑结构及参数，并辨识和修复不良数据得到熟数据。进一步地，所述光伏发电站状态预测模块，利用气象预测数据、设备检修计划信息和开关故障概率模型实现光伏发电设备及光伏发电站站运行状态预测、光伏发电站拓扑结构预测及参数修正和光伏发电站功率调节能力评估功能。进一步地，所述的调度中心全网状态估计模块，包括：调度中心能量管理系统EMS信息拼接模块、全网实时状态估计模块和全网状态预测模块；所述调度中心全网状态估计模块用于实现调度中心能量管理系统EMS信息拼接、全网实时状态估计和全网状态预测功能；其中，调度中心能量管理系统信息拼接模块用于将来自光伏发电站的实时状态估计信息有效衔接，组成全网拓扑并生成相应的参数；所述全网实时状态估计模块基于全网拓扑、各光伏发电站状态信息和电网其它量测信息实时全网状态估计；所述全网状态预测模块结合光伏发电站状态预测、负荷预测、发电机组及设备检修计划信息实施全网状态预测。本专利技术还提供一种如权利要求1-8中任一项所述的光伏发电多级联合状态评估系统的评估方法，其改进之处在于，所述评估方法包括下述步骤：(1)数据监测与采集；(2)集中数据存储；(3)历史数据挖掘；(4)关键设备状态动态评估；(5)光伏发电站实时状态估计；(6)光伏发电站状态预测；(7)调度中心全网状态估计。进一步地，所述步骤(1)中，数据监测和采集采用数据监测与采集模块实现，在数据监测和采集时，在光伏电池组件装设传感器监测电池运行数据，同时装设数据采集与通讯终端，并将监测数据上传至集中数据存储模块；在光伏逆变器、汇流箱、无功补偿装置和升压变压器装设数据采集与通讯终端，并将监测数据上传至集中数据存储模块；在馈线开关及并网开关装设状态监测采集与通讯终端，并将开关状态上传至集中数据存储模块。进一步地，所述步骤(2)中，集中数据存储采用集中数据存储模块实现，集中数据存储模块接收光伏发电站各设备运行数据监测采集与通讯终端上传的数据，分析不同设备运行数据结构，根据定义的数据结构，实现不同结构数据的结构统一；完成数据结构统一后，对不同设备采集的冗余数据进行识别，剔除冗余数据；设定异常识别判据，识别异常数据，并对异常数据进行补充与修复；最终，将经过处理的数据按统一数据结构存入数据库中。进一步地，所述步骤(3)中，历史数据挖掘采用历史数据挖掘模块实现，所述历史数据挖掘模块分析影响光伏电池组件、逆变器、汇流箱和无功补偿装置设备运行的关键因素(如太阳辐照、温度、电压、电流等)，通过对上述设备的测试数据、历史运行数据进行数据挖掘，建立不同关键因素和上述设备运行特征的关联关系，建立特征库，并根据设备运行特征和规律分类建模。进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏发电多级联合状态评估系统，其特征在于，所述评估系统包括依次连接的数据监测与采集模块、集中数据存储模块、历史数据挖掘模块、关键设备状态动态评估模块、光伏发电站实时状态估计模块、光伏发电站状态预测模块和调度中心全网状态估计模块，光伏发电站实时状态估计模块和光伏发电站状态预测模块均与调度中心全网状态估计模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电多级联合状态评估系统，其特征在于，所述评估系统包括依次连接的数据监测与采集模块、集中数据存储模块、历史数据挖掘模块、关键设备状态动态评估模块、光伏发电站实时状态估计模块、光伏发电站状态预测模块和调度中心全网状态估计模块，光伏发电站实时状态估计模块和光伏发电站状态预测模块均与调度中心全网状态估计模块连接。2.如权利要求1所述的光伏发电多级联合状态评估系统，其特征在于，所述数据监测与采集模块采用数据采集与通讯终端实现；在光伏电池组件装设传感器监测电池运行数据，同时装设数据采集与通讯终端，并将监测数据上传至集中数据存储模块；在光伏逆变器、汇流箱、无功补偿装置和升压变压器装设数据采集与通讯终端，并将监测数据上传至集中数据存储模块；在馈线开关及并网开关装设状态监测采集与通讯终端，并将开关状态上传至集中数据存储模块。3.如权利要求1所述的光伏发电多级联合状态评估系统，其特征在于，所述集中数据存储模块包括数据库，其中数据库用于存储光伏电池组件测试与运行数据、光伏逆变器测试与运行数据、汇流箱运行数据、无功补偿装置运行数据、升压变运行数据和气象预测数据；所述集中数据存储模块用于接收光伏发电站各设备运行数据采集与通讯终端上传的数据，分析不同设备运行数据结构，根据定义的数据结构，实现不同结构数据的结构统一；完成数据结构统一后，对不同设备采集的冗余数据进行识别，剔除冗余数据；设定异常识别判据，识别异常数据，并对异常数据进行补充与修复；将经过处理的数据按统一数据结构存入数据库中。4.如权利要求1所述的光伏发电多级联合状态评估系统，其特征在于，所述历史数据挖掘模块，用于分析影响光伏电池组件、逆变器、汇流箱和无功补偿装置运行的关键因素，通过对光伏电池组件、逆变器、汇流箱和无功补偿装置的测试数据、历史运行数据进行数据挖掘，建立不同关键因素和光伏电池组件、逆变器、汇流箱和无功补偿装置运行特性的关联关系，建立特征库，并根据运行特性的特征和规律分类建模。5.如权利要求1所述的光伏发电多级联合状态评估系统，其特征在于，所述的关键设备状态动态评估模块，用于基于历史数据挖掘模块生成的光伏电池组件、逆变器、汇流箱关键设备运行特性的规律及特征，通过实时提取不同设备关键特征匹配辅助识别设备运行状态。6.如权利要求1所述的光伏发电多级联合状态评估系统，其特征在于，所述光伏发电站实时状态估计模块，包括光伏发电站信息集成模块和光伏发电站实时状态估计模块；所述光伏发电站实时状态估计模块用于实现光伏发电站信息集成、光伏发电站实时状态估计、光伏发电站实时拓扑结构、参数估计和不良数据辨识及修复功能；所述光伏发电站信息集成模块能够实现SCADA数据、PMU数据、测控保护数据、设备检修信息和设备运行特征信息的融合；所述光伏发电站实时状态估计模块利用融合后的光伏发电站实时数据、光伏发电站静态模型及参数实施状态估计得到光伏发电站拓扑结构及参数，并辨识和修复不良数据得到熟数据。7.如权利要求1所述的光伏发电多级联合状态评估系统，其特征在于，所述光伏发电站状态预测模块，利用气象预测数据、设备检修计划信息和开关故障概率模型实现光伏发电设备及光伏发电站站运行状态预测、光伏发电站拓扑结构预测及参数修正和光伏发电站功率调节能力评估功能。8.如权利要求1所述的光伏发电多级联合状态评估系统，其特征在于，所述的调度中心全网状态估计模块，包括：调度中心能量管理系统EMS信息拼接模块、全网实时状态估计模块和全网状态预测模块；所述调度中心全网状态估计模块用于实现调度中心能量管理系统EMS信息拼接、全网实时状态估计和全网状态预测功能；其中，调度中心能量管理系统信息拼接模块用于将来自光伏发电站...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宁，张磊，彭佩佩，姜达军，居蓉蓉，刘艳章，胡东平，王湘艳，何洁琼，于若英，韩华玲，钱敏慧，赵大伟，曲立楠，施涛，朱凌志，罗芳，吴福保，丁杰，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32