DB31∕T 744-2013 智能电网储能系统并网装置测试技术规范

智能电网储能系统并网装置测试技术规范2013-10-30发布2014-01-01实施 I 1 1 2 3 5附录A(规范性附录)测试报告 I本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则编写。为推动和规范储能系统并网装置的测试工作，适应智能电网、储能系统技术和经济交流的需要，以及确保储能系统接入配电网的安全可靠运行，国网上海市电力公司组织制定了本标准。本标准由国网上海市电力公司提出并归口。本标准起草单位：国网上海市电力公司、上海电力学院。符杨。1智能电网储能系统并网装置测试1范围GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A:低温(eqvIEC60068-2-1:GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温(eqvIEC60068-2-2:GB/T2423.10电工电子产品基本环境试验规程试验Fc:振动(正弦)GB2894—2008安全标志及其使用导则GB/T12325电能质量供电电压偏差GB/Z17625.3电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.6电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度GB17799.4电磁兼容通用标准工业环境中的发射2IEEE1547.1分布式电源接入电力系统测试程序(StandardConformanceTestProceduresforIEC61000-4-30电磁兼容第4-30部分：试验和测量技术-电能质量(Electromagneticcompati-IEC62109光伏电力系统用电力变流器的安全(Safetyofpowerconvertersforuseinphotovoltaic下列术语和定义适用于本文件。通过电化学电池或电磁能量存储介质进行可循环电能存储、管理、转换及释放的设备系统。储能系统并网装置grid-connecteddeviceofenergystoragesystem连接电网与储能本体并实现电网与储能本体间能量双向流动的装置。属于储能系统的一部分。并网装置交流侧grid-connecteddeviceACside并网装置与电网的连接侧。并网装置直流侧grid-connecteddeviceDCside并网装置与储能本体的连接侧。用来模拟公共电网的测试装置，其电压和频率可调。储能本体模拟装置simulatedgridforenergystoragedevice用来模拟储能本体的测试装置，其直流电压可调。充电过程中电流保持恒定，当储能本体的电压升高到规定值，或者当最高单体电池电压大于或等于规定的电压值时，停止恒流充电。3并网充电状态grid-connectedchargingstate孤岛运行islandedoperation非计划性孤岛unintentionalislanding非计划、不受控地进入孤岛运行状态。防止非计划性孤岛的发生。4测试条件测试应在正常环境条件下进行，在特殊情况下还应保证所使用的测量工具的标准条件。如不能在4DB31/T744—2013正常环境条件下进行试验，应将试验结果进行折算。正常环境条件：a)温度：5℃~40℃;测试时应遵守GB/T29480、能源部颁发的《电气安全工作规程》,室内测试时还应遵守静电火花安全的要求。测试系统接地应符合GB14050和DL/T621的相关要求，并考虑周围电磁环境对测试结果的影响。被测并网装置应有可靠的安全保障系统。并网装置内配套使用的所有元器件在安装前应通过出厂试验；这些元器件应附有按各自技术标准通过出厂试验的合格证明。储能本体模拟装置既能够用于测试并网装置充电特性，又能够用于测试并网装置放电特性；至少能提供被测并网装置最大直流输入/输出功率的1.5倍，且输出电压可调，电压范围应与被测并网装置直流输入电压的工作范围相匹配。模拟电网的要求：a)模拟电网源的电压总畸变率应小于2%。b)模拟电网源的单次谐波电压应低于储能并网装置中各次谐波电压限值水平的50%。d)在进行电压保护试验时，模拟电网源的电压改变分辨率应小于0.5aUN,其中UN为额定电压，α为被测设备的稳态准确度。e)在进行频率保护试验时，模拟电网源的频率改变分辨率应小于0.5afn,其中fn为额定频率。f)对于三相系统，模拟电网源的三相不平衡度应小于±3%,相位误差应小于3°。于1%的并网装置脱离时间)从U₁升到U₁+0.5(U₂-U₁),其中U₁为初始电压值；U₂为目标h)在进行频率保护试验时，模拟电网源频率的步进值应在规定的时间内(小于1个电压周期或小于1%的并网装置脱离时间)从f₁上升到f₁+0.5(f₂-f₁),其中f₁为初始频率；f₂为目标跳闸频率。i)模拟电网容量应大于被测并网装置额定功率的5倍。j)由于并网装置输出交流电流的总谐波畸变率与模拟电网短路阻抗有关，为使测试结果具有可比性，测试报告中应注明该项试验时的模拟电网短路阻抗。5测试仪器符合GB/T19862、DL/T1028的技术要求，并符合IEC61000-4-30ClassA测量精度要效率测试包括：储能系统并网装置交流侧到直流侧能量转换效率测试和储能系统并网装置直流侧图1给出了效率测试示意图。Ka)参考图1接线，其直接测量量为并网装置直流侧直流电压、直流电流、交流侧电压、交流侧电b)通过控制系统设置储能系统并网装置输出功率为额定有功功率输出20%、50%、70%、80%、100%和-20%、-50%、-70%、-80%、-100%(负号表示充电),测试各工作点下的直流功率、交流功率；c)记录并网装置充电和放电时各个工作点效率。5.2并网电能质量测试并网装置输入电网电能质量测试指标应满足NB/T31016等相关要求。6图2给出了并网装置并网电能质量测试的参考电路。RK波仪被测并网装置图2并网电能质量测试示意图注：A类电能质量在线监测装置应满足IEC61000-4-30的要求。测试方法：a)参考图2接线，闭合开关K,测试点应设在储能系统并网装置并网点；b)设置并网装置为并网放电或并网充电状态；c)在并网装置额定功率运行时，运用电能质量测试装置测量测试点的电压/电流谐波总畸变率和各次谐波电压/电流含有率；d)测量功率为额定有功功率33%,66%的各次电压/电流谐波值，其值不得超过额定功率运行时并网装置注入电网的各次谐波值；e)读取电能质量测试设备测试数据并进行分析，输出统计报表和测量曲线。测试方法：a)参考图2接线，闭合开关K,测试点应设在储能系统并网装置并网点；b)设置并网装置为并网放电或并网充电状态；c)测量并网装置启停和正常运行时电压波动和闪变；d)记录最大长时间闪变值作为测量值。测试方法：a)参考图2接线，闭合开关K,测试点应设在储能系统并网装置并网点；b)设置并网装置为并网放电或并网充电状态；c)测量并网装置在额定功率正常运行时的电流不平衡度和停机时的电流不平衡度；d)记录正常运行时和停机时三相电流不平衡度。5.2.6直流分量测试测试方法：a)参考图2接线，闭合开关K,测试点应设在储能系统并网装置并网点；b)设置并网装置为并网放电或并网充电状态；7c)测量并网装置在额定功率，33%和66%额定功率并网放电时输出交流电流中的直流电流分量；测试方法：术要求；态特性是否满足规定要求。并网装置的启停和充放电切换不应引起所并入电网的电能质量指标超出规有功功率与被测并网装置输出的有功功率相当。被测并网装置并网点开关模拟电网并网点开关模拟电网RLC负荷功率分析测功率分析测试装置具有根据指令调节储能系统的有功功率输人、输出的功能，确保输入、输出功率及变化率不超过给定值。测试方法：b)通过控制系统设置储能系统并网装置输出功率为额定有功功率输出20%、50%、70%、80%、100%和-20%、-50%、-70%、-80%、-100%(负号表示充电),测量储能系统并网装置接受指令后的稳定运行时实际输出有功功率；8c)记录测量点实际输出有功功率和功率变化曲线；d)分析计算有功功率稳态精度；e)储能系统并网装置稳定工作在10%额定有功功率输出状态下，通过控制系统设置并网装置输出功率阶跃变化为90%额定有功功率；测试方法：a)参考图3接线，通过控制系统向并网装置下发启动和停机指令，在不同设定功率下进行启停实b)储能系统并网装置在额定功率充电状态下稳定工作，通过控制系统设置并网装置输出功率阶跃变化为额定功率放电，测试并记录额定功率充电转额定功率放电转换时间及动态响应过程；c)储能系统并网装置在额定功率放电状态下稳定工作，通过控制系统设置并网装置输出功率阶跃变化为额定功率充电，测试并记录额定功率放电转额定功率充电转换时间及动态响应过程。储能系统参与电网电压调节的方式包括调节其无功功率、调节无功补偿量等。对于接入10kV及以下电压等级的储能系统，无功控制对电网电压的支撑作用有限，只需要测试功率因数能够在0.98(超前)～0.98(滞后)之间连续可调即可。测试方法：a)参考图3接线，闭合开关K1额定运行条件下，并网装置设定的无功输出为零时，电网侧的功率因数应不低于0.98;b)储能系统在10%～100%额定有功功率范围并网放电时，通过控制系统连续调节储能系统并网装置无功控制信号，测量的功率因数应能够在0.98(超前)～0.98(滞后)范围内。对具有并网和离网双模式运行的被测储能系统并网装置在离网运行时，储能系统并网装置应能保图4给出了离网电能质量及特性测试示意图，K2为被测并网装置的负载分离开关。负载采用可变RLC谐振电路，谐振频率为被测并网装置的额定频率(50Hz),其消耗的有功功率与被测并网装置输出的有功功率相当。装置RLC负荷试装置图4离网电能质量及特性测试示意图9测试方法：b)在对称负载下，调整负载电流等于额定值，测量输出交流电压不平衡度；c)记录并网装置离网放电时三相电压的幅值不平衡度和相位不平衡度。测试方法：b)调节负载电阻使并网装置稳定工作在额定输出功率下，测量输出电压偏差；c)记录并网装置离网放电时电压偏差。5.4.5离网输出电压波形失真度测试方法：b)额定负载电阻下，测量输出交流电压波形；c)记录并网装置离网放电时输出电压波形，计算输出电压失真度。5.4.6离网电压/频率特性测试测试方法：b)设置交流侧输出电压定值、设置交流侧输出频率定值；c)调节负载使储能系统并网装置输出功率为额定有功功率输出，测量储能系统并网装置接受指d)记录测量点实际输出交流电压和频率；e)分析计算电压、频率稳态精度及动态响应特性。5.4.7离网负载响应特性测试测试方法：c)调节负载电阻在100%阶跃变化至30%负载电流时，测量输出交流电输出负载响应特性(包括d)记录在阶跃指令下的负载响应特性。5.4.8并网转离网运行切换时间测试方法：a)参考图3接线，通过监控平台模拟并网运行模式和计划孤网运行模式的切换操作；b)记录接收到切换指令后储能并网装置准确切换时间。5.5电网异常时的响应特性测试当配电网电压过高或者过低时，与之相连的储能系统并网装置应做出响应。根据NB/T31016等相关规定，当接入点处电压超出表1规定的范围时，储能系统并网装置应在规定的时间内与电网断开连接；储能系统并网装置同时应具备一定的耐受系统频率异常的能力，应能按表2所示的要求运行。表1电压响应时间要求接入点电压最大分闸时间不超过0.2s最大分闸时间不超过2.0s正常充电或放电运行最大分闸时间不超过2.0s最大分闸时间不超过0.2s*Us为储能系统并网装置接入点的电网额定电压；最大分闸时间是指异常状态发生到并网装置与电网切断连接的时间；对于具有低电压穿越功能的储能系统并网装置以低电压穿越优表2频率响应时间要求频率范围f(Hz)储能系统应根据并网装置允许运行的最低频率或电网调度部门的要求确定是否与处在充电状态的储能系统应在0.2s内转为放电状态，对于不具备放电条件或其他特殊情况，应在0.2s内与电网脱离。处于放电状态的储能系统应在0.2s内转为充电状态，对于不具备充电条件或其他特殊情况，应在0.2s内与电网脱离。储能系统根据并网装置允许运行的最高频率确定是否电压异常测试接线示意图见图5。装置K示波器/录波仪试被测并网装置的跳闸时间。电压响应时间要求需符合表1中相关要求。a)参考图5接线，闭合开关K,电压异常测试点应设置在被测并网装置并网点处；c)将电网电压，向<85%UN方向调节直至并网装置保护动作，由波形记录仪记录、分析保护开关d)同理进行表1中规定的其他电压限值的试验。试被测并网装置的跳闸时间，频率响应时间要求需符合表2中相关要求。a)参考图5接线，闭合开关K,频率异常(扰动)测试点应设置在被测并网装置并网点处；d)将电网频率调回50Hz,使系统再并网；e)将电网的频率由50Hz向50.5Hz调节，观察并网装置开关动作，并记录动作时间和动作f)同理进行表2中规定的其他频率限值的试验。5.6低电压耐受能力测试验证具有低电压穿越功能的被测并网装置当电网故障或扰动引起的储能系统并网点电压波动时，a)参考图5接线，闭合开关K,低电压耐受能力测试点应设置在被测并网装置并网点处；b)直流侧输出电压在被测并网装置正常工作电压范围内，调整直流侧输出功率达到被测并网装c)在并网装置并网工作稳定后，按目标三相跌落电压值进行测试，如图6所示测试跌落目标电压nUnU必须保持并网运行05.7孤岛保护特性测试验证具有并网模式运行的被测储能系统并网装置的防孤岛效应保护功能。若储能系统并网装置并入的电网供电中断，并网装置应在2s内停止向电网供电，同时发出警示信号。相关测试应在表3规定条件被测并网装置的输出功率PEuT被测并网装置的输入电压被测并网装置跳闸设定值A100%额定交流输出功率>直流输入电压范围的90%制造商规定的电压和频率跳闸值B50%～66%额定交流输出功率直流输入电压范围的50%±10%设定电压和频率跳闸值为额定值C25%～33%额定交流输出功率<直流输入电压范围的10%设定电压和频率跳闸值为额定值若直流输入电压范围为X~Y,则直流输入电压范围的90%=X+0.9×(Y-X)。的有功功率与被测并网装置输出的有功功率相当。注：由于电网从并网装置吸收有功功率和无功功率的不确定性，该项试验使用实际电网比模拟电网更具有说服力。装置RLC负荷测试方法包括：b)使并网装置停机，断开K1;c)通过以下步骤调节RLC电路使得Q+=1.0±0.05;②接入电感L,使其消耗的无功等于QL;R、L、C,直到流过K1的基频电流小于稳态时被测并网装置额定输出电流的1%;e)断开K1,记录K1断开至被测并网装置输出电流下降并维持在额定输出电流的1%以下之间f)调节有功负载(电阻R)和任一无功负载(L或C)以获得表4中阴影部分参数表示的负载不匹配状况；表4中的参数表示的是偏差的百分比，符号表示的是图7中流经开关K1的有功功率流和无功功率流的方向，正号表示功率流从被测并网装置到电网；每次调节后，都应记录K1断开至被测并网装置输出电流下降并维持在额定输出电流的1%以下之间的时间；若记录的时间有任何一项超过步骤e)中记录的时间，则表4中非阴影部分参数也应进行试验；g)对于试验条件B和C,调节任一无功负载(L或C),使之按表5的规定每次变化1%。表5中的参数表示的是图7中流经开关K1的无功功率流的方向，正号表示功率流从被测并网装置断开至被测并网装置输出电流下降并维持在额定输出电流的1%以下之间的时间；若记录的时间呈持续上升趋势，则应继续以1%的增量扩大调节范围，直至记录的时间呈下降趋势；h)以上步骤都应满足测试基本原则，否则即判定试验不通过。表4表3中试验条件A情况下的负载不匹配状况试验中负载消耗的有功功率、无功功率与额定值的偏差百分比/%表5表3中试验条件B和试验条件C情况下的负载不匹配状况试验中负载消耗的有功功率、无功功率与额定值的偏差百分比/%表5(续)试验中负载消耗的有功功率、无功功率与额定值的偏差百分比/%5.8保护与安全自动装置测试储能系统并网装置的保护应符合GB/T14285和DL/T584的规定。储能系统并网装置应能检测装置，继电保护的设定值应满足表2的要求。频率保护设定应满足表1的要求。储能系统并网装置在直流侧储能本体异常时应有相应保护功能。测试方法同5.7孤岛保护特性测试。短路保护测试方法：a)参考图2接线；b)通过控制系统设置储能系统并网装置输出功率为额定功率；d)在电网恢复正常时观测并网装置是否能重新启动。a)参考图2接线；b)将并网装置任意火线及零线断开；d)在电网恢复正常时观测并网装置是否能重新启动。直流侧极性反接保护测试方法：a)将储能本体组极性反接至并网装置直流输入端，观测并网装置输入反接保护装置是否可靠工b)将储能本体组正确接入后，观测并网装置是否能正常工作。直流过/欠压保护测试方法：a)在并网装置停机或待机状态下，设定(查看)过/欠压保护点；b)将直流输入电压缓慢调节至设定过/欠压保护点；观测并网装置直流过压/欠保护装置是否可靠工作；c)当直流输入电压在大于欠压点而小于过压点时，观测并网装置是否能正常工作。过流保护测试方法：a)测试时，分别在直流侧和交流侧进行；b)在并网装置停机或待机