光伏电站自动化技术及其应用
作者：祁太元 主编
出版时间： 2017年版
内容简介
《光伏电站自动化技术及其应用》紧密联系光伏电站自动化专业工程实际，遵循理论与实践相结合、侧重实际应用的原则，全面系统地介绍了光伏电站自动化系统的原理、构成、运行维护及故障处理等方面的内容。本书主要内容和工程案例均来自于工程实际应用和光伏电站现场运维经验。 本书共十章，分别为概述、光伏电站计算机监控系统、光伏电站同步相量测量技术、光伏电站功率预测技术、光伏电站功率控制技术、数据通信及规约、调度数据网、二次系统安全防护、光伏电站自动化并网验收管理、光伏电站自动化现场运维管理。
目 录
前 言 1
第一章 概述 1
第一节 太阳能资源分布 1
一、全球太阳能资源分布 1
二、我国太阳能资源分布 2
第二节 光伏发电现状与趋势 2
一、光伏发电现状 3
二、我国光伏发电现状及发展趋势 3
第三节 光伏电站自动化技术 3
一、电力系统自动化技术的发展与应用 3
二、光伏电站自动化技术概述 4
三、光伏电站自动化技术面临的挑战 9
第四节 小结 10
第二章 光伏电站计算机监控系统 11
第一节 概述 11
一、计算机监控系统的形成与发展 11
二、计算机监控系统的基本概念及特点 12
第二节 计算机监控系统基本结构 12
一、集中式计算机监控系统的结构及特点 12
二、分层分布式计算机监控系统的结构及特点 14
第三节 分层分布式计算机监控系统网络结构 16
一、通信方式 17
二、布置形式及其特点 23
第四节 光伏电站计算机监控系统基本架构及构成 25
一、光伏电站计算机监控系统架构 25
二、光伏电站计算机监控系统站控层 26
三、光伏电站计算机监控系统间隔层 30
四、光伏电站计算机监控系统的主要功能 45
五、光伏电站计算机监控系统配置案例 51
第五节 计算机监控系统内部通信 52
一、串口通信 53
二、以太网通信 53
三、站内数据通信实例 53
第六节 光伏电站计算机监控系统日常运维 56
一、常见故障查找方法 56
二、常见装置故障类型及处理方法 57
第七节 小结 60
第三章 光伏电站同步相量测量技术 62
第一节 概述 62
一、同步相量测量技术发展现状 62
二、同步相量测量系统基本概念 63
三、同步相量测量技术 63
四、同步相量测量装置 65
五、电力系统实时动态监测系统 65
第二节 同步相量测量装置 66
一、基本原理 66
二、功能结构 68
三、技术要求 71
四、数据采集 76
五、装置的通信 79
第三节 同步相量测量装置的运行维护 87
一、日常运行要点 87
二、装置日常维护及检测 87
三、故障处理要点 89
四、典型设备的故障处理 90
第四节 相量测量系统发展展望 96
一、未来同步相量技术发展的几个阶段 96
二、实时动态监测系统技术的发展趋势 96
三、我国电力系统需重点开展的工作 97
第五节 小结 97
第四章 光伏电站功率预测技术 99
第一节 概述 99
第二节 光伏发电功率输出影响因素 99
一、太阳辐照强度 100
二、太阳能电池板类型 102
三、太阳能电池板温度 102
四、现场方阵安装方式 102
五、其他因素 103
第三节 光伏发电功率预测基础 103
一、数值天气预报基本概念 103
二、功率预测方法分类 104
三、短期功率预测方法 106
四、超短期功率预测方法 107
五、功率预测误差评价 109
第四节 光伏电站功率预测系统 112
一、系统组成 112
二、系统建设要求 113
三、系统功能 117
四、资料收集 119
第五节 光伏电站功率预测系统日常运维 121
一、系统日常运维必要性 121
二、系统日常运维要点 121
三、系统日常运维流程 123
四、系统常见故障处理 125
五、系统预测准确率专项维护 129
第六节 小结 132
第五章 光伏电站功率控制技术 134
第一节 光伏电站并网控制系统 134
一、逆变器 134
二、无功补偿装置 136
三、光伏并网控制系统 141
第二节 光伏电站有功功率控制 144
一、有功功率控制要求 144
二、有功功率控制系统 145
三、有功功率特性测试 150
四、基于日前发电计划的功率控制 151
第三节 光伏电站无功功率控制 152
一、电压控制要求 152
二、无功电源和无功容量 153
三、自动电压控制原理与实现流程 154
四、光伏电站AVC系统配置及控制原则 158
五、光伏电站AVC接入及调试 160
第四节 光伏电站安全稳定控制与柔性功率控制 162
一、大规模光伏发电接入后对电力系统稳定性的影响 162
二、光伏发电安全稳定控制系统 165
三、柔性功率控制系统 168
第五节 光伏电站功率控制系统日常运维 172
一、系统结构及组成 172
二、系统功能与日常运维 176
三、系统常见故障解决方法 186
第六节 小结 188
第六章 数据通信及规约 190
第一节 数据通信 190
一、数据通信的基本概念 190
二、数据通信系统构成 190
三、通信系统的分类 191
四、光伏电站数据通信 192
五、光伏电站数据通信基本故障及处理方法 198
第二节 规约 198
一、ISO-OSI模型 199
二、IEC-60870-5-101规约 199
三、IEC-60870-5-102规约 207
四、IEC-60870-5-103规约 208
五、IEC-60870-5-104规约 212
六、数据通信规约常见故障及处理方法 218
七、数据通信故障处理常用办法 219
第三节 小结 219
第七章 调度数据网 221
第一节 计算机网络概述 221
一、计算机网络的定义 221
二、计算机网络的基本功能 222
三、计算机网络中的基本概念 222
四、衡量计算机网络的主要指标 224
五、IP地址 224
第二节 调度数据网 226
一、网络技术体制 226
二、调度数据网络组成 226
三、接入网技术体制和要求 227
四、虚拟子网（VPN）划分 228
五、网络性能指标 228
六、设备配置及业务接入方式 229
七、网络管理 229
第三节 网络设备 229
一、路由器 230
二、交换机 236
三、调度数据网的配置原则 242
第四节 调度数据网日常运维 242
一、调度数据网故障排除 242
二、日常运维要点 244
第五节 小结 245
第八章 二次系统安全防护 247
第一节 二次系统 247
一、二次系统概述 247
二、二次系统安全风险 247
第二节 二次系统安全防护 248
一、防护目标及重点 248
二、电力二次系统安全防护策略 249
三、电力二次系统安全区域的划分 249
四、业务系统分置原则 250
五、光伏电站二次系统安全区的划分 250
第三节 安全防护设备 250
一、横向隔离装置 251
二、硬件防火墙 252
三、纵向加密认证装置 253
四、安全防护设备的配置原则 254
第四节 光伏电站二次系统安全防护重点 254
一、规范电力二次系统建设前期工作 254
二、规范二次安防现场运维管理 255
第五节 小结 256
第九章 光伏电站自动化系统并网验收 257
第一节 光伏电站自动化系统并网验收的前期准备 257
一、光伏电站并网必备条件 257
二、自动化系统设备自验收 260
三、自动化信息接入 261
第二节 光伏电站自动化现场验收 263
一、验收程序 263
二、现场验收内容及要求 264
三、验收报告 271
第三节 光伏电站并网试运行及注意事项 272
一、运行数据积累 272
二、试运行期间易发缺陷 273
三、光电功率预测系统试运行注意事项 274
四、光伏电站改扩建后验收注意问题 274
第四节 小结 274
第十章 光伏发电站自动化现场运维管理 276
第一节 光伏电站自动化运维管理机制 276
一、组织机构的建立 276
二、建立健全规章制度 276
三、制度落实 277
第二节 光伏电站自动化人员管理 278
一、人员配备 278
二、职责划分 278
三、人员培训 279
第三节 光伏电站自动化运行管理 279
一、自动化设备资料管理 280
二、自动化设备安全管理 280
三、自动化系统可靠性管理 282
第四节 光伏电站自动化设备维护及检修管理 282
一、自动化设备维护管理 282
二、自动化设备检修管理 284
第五节 光伏电站自动化应急管理 287
一、应急组织 287
二、处理流程 287
三、预案编制 288
四、预案演练 289
第六节 小结 289
目 录
前 言 1
第一章 概述 1
第一节 太阳能资源分布 1
一、全球太阳能资源分布 1
二、我国太阳能资源分布 2
第二节 光伏发电现状与趋势 2
一、光伏发电现状 3
二、我国光伏发电现状及发展趋势 3
第三节 光伏电站自动化技术 3
一、电力系统自动化技术的发展与应用 3
二、光伏电站自动化技术概述 4
三、光伏电站自动化技术面临的挑战 9
第四节 小结 10
第二章 光伏电站计算机监控系统 11
第一节 概述 11
一、计算机监控系统的形成与发展 11
二、计算机监控系统的基本概念及特点 12
第二节 计算机监控系统基本结构 12
一、集中式计算机监控系统的结构及特点 12
二、分层分布式计算机监控系统的结构及特点 14
第三节 分层分布式计算机监控系统网络结构 16
一、通信方式 17
二、布置形式及其特点 23
第四节 光伏电站计算机监控系统基本架构及构成 25
一、光伏电站计算机监控系统架构 25
二、光伏电站计算机监控系统站控层 26
三、光伏电站计算机监控系统间隔层 30
四、光伏电站计算机监控系统的主要功能 45
五、光伏电站计算机监控系统配置案例 51
第五节 计算机监控系统内部通信 52
一、串口通信 53
二、以太网通信 53
三、站内数据通信实例 53
第六节 光伏电站计算机监控系统日常运维 56
一、常见故障查找方法 56
二、常见装置故障类型及处理方法 57
第七节 小结 60
第三章 光伏电站同步相量测量技术 62
第一节 概述 62
一、同步相量测量技术发展现状 62
二、同步相量测量系统基本概念 63
三、同步相量测量技术 63
四、同步相量测量装置 65
五、电力系统实时动态监测系统 65
第二节 同步相量测量装置 66
一、基本原理 66
二、功能结构 68
三、技术要求 71
四、数据采集 76
五、装置的通信 79
第三节 同步相量测量装置的运行维护 87
一、日常运行要点 87
二、装置日常维护及检测 87
三、故障处理要点 89
四、典型设备的故障处理 90
第四节 相量测量系统发展展望 96
一、未来同步相量技术发展的几个阶段 96
二、实时动态监测系统技术的发展趋势 96
三、我国电力系统需重点开展的工作 97
第五节 小结 97
第四章 光伏电站功率预测技术 99
第一节 概述 99
第二节 光伏发电功率输出影响因素 99
一、太阳辐照强度 100
二、太阳能电池板类型 102
三、太阳能电池板温度 102
四、现场方阵安装方式 102
五、其他因素 103
第三节 光伏发电功率预测基础 103
一、数值天气预报基本概念 103
二、功率预测方法分类 104
三、短期功率预测方法 106
四、超短期功率预测方法 107
五、功率预测误差评价 109
第四节 光伏电站功率预测系统 112
一、系统组成 112
二、系统建设要求 113
三、系统功能 117
四、资料收集 119
第五节 光伏电站功率预测系统日常运维 121
一、系统日常运维必要性 121
二、系统日常运维要点 121
三、系统日常运维流程 123
四、系统常见故障处理 125
五、系统预测准确率专项维护 129
第六节 小结 132
第五章 光伏电站功率控制技术 134
第一节 光伏电站并网控制系统 134
一、逆变器 134
二、无功补偿装置 136
三、光伏并网控制系统 141
第二节 光伏电站有功功率控制 144
一、有功功率控制要求 144
二、有功功率控制系统 145
三、有功功率特性测试 150
四、基于日前发电计划的功率控制 151
第三节 光伏电站无功功率控制 152
一、电压控制要求 152
二、无功电源和无功容量 153
三、自动电压控制原理与实现流程 154
四、光伏电站AVC系统配置及控制原则 158
五、光伏电站AVC接入及调试 160
第四节 光伏电站安全稳定控制与柔性功率控制 162
一、大规模光伏发电接入后对电力系统稳定性的影响 162
二、光伏发电安全稳定控制系统 165
三、柔性功率控制系统 168
第五节 光伏电站功率控制系统日常运维 172
一、系统结构及组成 172
二、系统功能与日常运维 176
三、系统常见故障解决方法 186
第六节 小结 188
第六章 数据通信及规约 190
第一节 数据通信 190
一、数据通信的基本概念 190
二、数据通信系统构成 190
三、通信系统的分类 191
四、光伏电站数据通信 192
五、光伏电站数据通信基本故障及处理方法 198
第二节 规约 198
一、ISO-OSI模型 199
二、IEC-60870-5-101规约 199
三、IEC-60870-5-102规约 207
四、IEC-60870-5-103规约 208
五、IEC-60870-5-104规约 212
六、数据通信规约常见故障及处理方法 218
七、数据通信故障处理常用办法 219
第三节 小结 219
第七章 调度数据网 221
第一节 计算机网络概述 221
一、计算机网络的定义 221
二、计算机网络的基本功能 222
三、计算机网络中的基本概念 222
四、衡量计算机网络的主要指标 224
五、IP地址 224
第二节 调度数据网 226
一、网络技术体制 226
二、调度数据网络组成 226
三、接入网技术体制和要求 227
四、虚拟子网（VPN）划分 228
五、网络性能指标 228
六、设备配置及业务接入方式 229
七、网络管理 229
第三节 网络设备 229
一、路由器 230
二、交换机 236
三、调度数据网的配置原则 242
第四节 调度数据网日常运维 242
一、调度数据网故障排除 242
二、日常运维要点 244
第五节 小结 245
第八章 二次系统安全防护 247
第一节 二次系统 247
一、二次系统概述 247
二、二次系统安全风险 247
第二节 二次系统安全防护 248
一、防护目标及重点 248
二、电力二次系统安全防护策略 249
三、电力二次系统安全区域的划分 249
四、业务系统分置原则 250
五、光伏电站二次系统安全区的划分 250
第三节 安全防护设备 250
一、横向隔离装置 251
二、硬件防火墙 252
三、纵向加密认证装置 253
四、安全防护设备的配置原则 254
第四节 光伏电站二次系统安全防护重点 254
一、规范电力二次系统建设前期工作 254
二、规范二次安防现场运维管理 255
第五节 小结 256
第九章 光伏电站自动化系统并网验收 257
第一节 光伏电站自动化系统并网验收的前期准备 257
一、光伏电站并网必备条件 257
二、自动化系统设备自验收 260
三、自动化信息接入 261
第二节 光伏电站自动化现场验收 263
一、验收程序 263
二、现场验收内容及要求 264
三、验收报告 271
第三节 光伏电站并网试运行及注意事项 272
一、运行数据积累 272
二、试运行期间易发缺陷 273
三、光电功率预测系统试运行注意事项 274
四、光伏电站改扩建后验收注意问题 274
第四节 小结 274
第十章 光伏发电站自动化现场运维管理 276
第一节 光伏电站自动化运维管理机制 276
一、组织机构的建立 276
二、建立健全规章制度 276
三、制度落实 277
第二节 光伏电站自动化人员管理 278
一、人员配备 278
二、职责划分 278
三、人员培训 279
第三节 光伏电站自动化运行管理 279
一、自动化设备资料管理 280
二、自动化设备安全管理 280
三、自动化系统可靠性管理 282
第四节 光伏电站自动化设备维护及检修管理 282
一、自动化设备维护管理 282
二、自动化设备检修管理 284
第五节 光伏电站自动化应急管理 287
一、应急组织 287
二、处理流程 287
三、预案编制 288
四、预案演练 289
第六节 小结 289
