《風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力自動分析系統(tǒng)技術規(guī)范》

T/CPSS(L)2023—007

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件由中國電源學會提出并歸口。

本文件起草單位：國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院、山西世紀中試電力科學技術有限公司、山

西合力創(chuàng)新科技股份有限公司、四川大學電氣工程學院、深圳市中電電力技術股份有限公司、國網(wǎng)福建

省電力有限公司電力科學研究院、云南電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院、中國電力科學研究院有限公

司、廈門奕昕科技有限公司、國網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學研究院、南京燦能電力自動化股份有限

公司、深圳市三和電力科技有限公司、廣西電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院、國網(wǎng)遼寧省電力有限公

司電力科學研究院、遼寧東科電力有限公司、國網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學研究院、廣東電網(wǎng)有限

責任公司廣州供電局電力試驗研究院。

本文件主要起草人：常瀟、李慧蓬、張敏、高曉梅、汪穎、王昕、林芳、奚鑫澤、蔡勇、孔新亮、

李金中、俞友誼、張庭詳、陳衛(wèi)東、李勝輝、張瀟桐、程子瑋、許中。

本文件為首次發(fā)布。

中國電源學會團體標準征求意見稿

II

T/CPSS(L)2023—007

風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力自動分析系統(tǒng)技術規(guī)范

1范圍

本標準規(guī)定了風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力自動分析系統(tǒng)的通用要求，包括系統(tǒng)架構(gòu)與組成、系

統(tǒng)運行環(huán)境要求、系統(tǒng)功能要求、系統(tǒng)性能要求、測試流程和第三方檢測要求。

本標準適用于對風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力進行自動分析的系統(tǒng)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T6587—2012電子測量儀器通用規(guī)范

GB/T12325電能質(zhì)量供電電壓偏差

GB/T12326電能質(zhì)量電壓波動和閃變

GB/T14549電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波

GB/T15543電能質(zhì)量三相電壓不平衡

GB/T15945電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差

GB/T19862-2016電能質(zhì)量監(jiān)測設備通用要求

GB/T19963.1風電場接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定第1部分：陸上風電

GB/T24337電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波

NB/T31005風電場電能質(zhì)量測試方法

NB/T31099風力發(fā)電場無功配置及電壓控制技術規(guī)定

NB/T31110風電場有功功率調(diào)節(jié)與控制技術規(guī)定

Q/GDW630風電場功率調(diào)節(jié)能力和電能質(zhì)量測試規(guī)程

3術語和定義

GB/T中國電源學會團體標準19963.1—2021界定的以及以下術語和定義適用于本文件。征求意見稿

3.1

風電場windfarm，windpowerplant

由一批風電機組或風電機組群（包括機組單元變壓器）、匯集線路、主升壓變壓器及其他設備組成

的發(fā)電站。

[來源：GB/T19963.1—2021，3.1]

4系統(tǒng)架構(gòu)與組成

4.1系統(tǒng)架構(gòu)

風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力自動分析系統(tǒng)主要包括測試設備、文件存儲設備、安全隔離裝置和

數(shù)據(jù)分析處理設備，其典型架構(gòu)如圖1所示。

1

T/CPSS(L)2023—007

電網(wǎng)

測試設備文件存儲設備安全隔離裝置數(shù)據(jù)分析處理設備

可開放接口數(shù)據(jù)庫

測試設備服務器

數(shù)據(jù)

安全

文件

防護

服務

裝置

器

不可開放接口應用服

的測試設備務器

風電場

圖1典型風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力自動分析系統(tǒng)架構(gòu)圖

4.2測試設備

測試設備用于開展風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力測試，測試點為風電場并網(wǎng)點，信號取自并網(wǎng)點

電壓互感器和電流互感器的二次側(cè)，能夠記錄風電場電能質(zhì)量、有功功率、無功功率等數(shù)據(jù)。

對于可開放接口的測試設備，可通過設備內(nèi)部自帶無線通信設備、外接無線通信設備或有線專用網(wǎng)

絡通道等方式將試驗數(shù)據(jù)傳輸至文件存儲設備；對于不可開放接口的測試設備，采用離線上傳的方式，

將測試數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)分析處理設備。

4.3文件存儲設備

文件存儲設備包括數(shù)據(jù)文件服務器和安全防護裝置。數(shù)據(jù)文件服務器用于對測試設備遠程傳輸數(shù)

據(jù)進行解密并保存；安全防護裝置用于攔截系統(tǒng)惡意攻擊，保證數(shù)據(jù)文件服務器數(shù)據(jù)安全。

4.4安全隔離裝置

安全隔離裝置將文件存儲設備與系統(tǒng)軟件進行隔離，保證文件存儲設備與系統(tǒng)軟件安全。

4.5數(shù)據(jù)分析處理設備

數(shù)據(jù)分析處理設備包括數(shù)據(jù)庫服務器和應用服務器。數(shù)據(jù)庫服務器用于存儲試驗過程數(shù)據(jù)、試驗結(jié)

果數(shù)據(jù)，支撐整個試驗流程；應用服務器用于安裝自動分析系統(tǒng)軟件，解析測試設備數(shù)據(jù)，對報告試驗

流程進行管理和控制，具備對數(shù)據(jù)自動進行計算分析、圖表繪制、結(jié)果校驗并生成試驗報告等功能。

5系統(tǒng)運行環(huán)境要求

5.1中國電源學會團體標準測試設備運行環(huán)境要求征求意見稿

測試設備運行環(huán)境應滿足GB/T19862-2016中5.4.1設備工作電源、5.5氣候環(huán)境條件的要求。

5.2系統(tǒng)軟件運行環(huán)境要求

系統(tǒng)軟件宜運行在64位Windows或者Linux操作系統(tǒng)，CPU宜為2核及以上，內(nèi)存宜為16G及以上，

磁盤宜為1TB及以上。

5.3系統(tǒng)服務器運行環(huán)境要求

系統(tǒng)服務器宜放置于機房內(nèi)，供電電源一般采用交流220V供電，宜配置不間斷電源。系統(tǒng)額定工

作環(huán)境如表1所示。

表1額定工作環(huán)境

環(huán)境參數(shù)要求

溫度10℃～30℃

濕度20%～75%RH

2

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供電電壓220×（1±10%）V

供電頻率50×（1±5%）Hz

注：本表中數(shù)據(jù)參見GB/T6587-2012中4.7、4.10

6系統(tǒng)功能要求

6.1測試設備功能要求

6.1.1測試設備應滿足NB/T31005、NB/T31110等標準對測試設備記錄數(shù)據(jù)的功能要求。

6.1.2可開放接口的測試設備需要具備穩(wěn)定的通信連接、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸能力，應對數(shù)據(jù)進行加密

傳輸，確保數(shù)據(jù)安全。

6.2系統(tǒng)兼容性

系統(tǒng)應兼容符合測試設備標準的各類電能質(zhì)量測試設備和功率調(diào)節(jié)能力測試設備，可與各類測試

設備正常進行數(shù)據(jù)傳輸、信息交互等。

6.3系統(tǒng)軟件功能要求

6.3.1電能質(zhì)量分析模塊

6.3.1.1背景電能質(zhì)量分析

系統(tǒng)應能夠讀取測試設備記錄的被測風電場的測試數(shù)據(jù)，根據(jù)NB/T31005中規(guī)定的方法自動計算

被測風電場退出運行時的背景電能質(zhì)量指標（包括但不限于電壓總諧波畸變率、各次諧波電壓、間諧波

電壓、長時間閃變值、運行頻率、三相電壓不平衡度、電壓偏差等），判斷其是否滿足GB/T14549、

GB/T24337、GB/T12326、GB/T15945、GB/T15543、GB/T12325的要求。

6.3.1.2運行電能質(zhì)量分析

系統(tǒng)應能夠讀取測試設備記錄的被測風電場的測試數(shù)據(jù)，根據(jù)NB/T31005中規(guī)定的方法自動計算

被測風電場并網(wǎng)運行于不同有功功率區(qū)間時的電能質(zhì)量指標（包括但不限于各次諧波電壓、諧波電流、

電壓總諧波畸變率、間諧波電壓、長時間閃變值、運行頻率、三相電壓不平衡度、電壓偏差等），判斷

其是否滿足GB/T14549、GB/T24337、GB/T12326、GB/T15945、GB/T15543、GB/T12325的要求。

6.3.2功率調(diào)節(jié)能力分析模塊

6.3.2.1有功功率變化分析

系統(tǒng)應能夠讀取測試設備記錄的被測風電場的測試數(shù)據(jù)，根據(jù)NB/T31110中規(guī)定的方法自動計算

被測風電場正常運行、并網(wǎng)和正常停機時的有功功率變化（包括中國電源學會團體標準征求意見稿1min有功功率變化和10min有功功率變

化），判斷其是否滿足GB/T19963.1的要求。

6.3.2.2有功功率設定值/限值控制分析

在風電場輸出功率大于75%額定功率時測試風電場跟蹤設定值/限值運行的能力。系統(tǒng)應能夠讀取

測試設備記錄的被測風電場的測試數(shù)據(jù)，根據(jù)NB/T31110中規(guī)定的方法繪制出測試曲線，自動計算被

測風電場跟蹤有功功率設定值/限值運行的能力（包括控制精度、響應時間、調(diào)節(jié)時間等），判斷其是

否滿足NB/T31110的要求。

6.3.2.3無功功率調(diào)節(jié)能力分析

風電場能夠根據(jù)電力系統(tǒng)調(diào)度機構(gòu)指令，自動調(diào)節(jié)其發(fā)出（或吸收）的無功功率，實現(xiàn)對并網(wǎng)點電

壓的控制。系統(tǒng)應能夠讀取測試設備記錄的被測風電場的測試數(shù)據(jù)，根據(jù)Q/GDW630中規(guī)定的方法繪

制出測試曲線，自動計算被測風電場并網(wǎng)運行時無功電壓控制系統(tǒng)的性能（包括調(diào)節(jié)時間、控制精度

等），判斷其是否滿足NB/T31099的要求。

3

T/CPSS(L)2023—007

6.3.3數(shù)據(jù)管理功能

6.3.3.1數(shù)據(jù)管理應在契合測試設備生成數(shù)據(jù)的基礎上，建立一套系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)讀取、處理、存儲、

分析和計算流程，規(guī)范數(shù)據(jù)使用和管理，保證試驗結(jié)果的可靠性和科學性。為應對大量數(shù)據(jù)存儲情況，

應進行生命周期管理等策略。

6.3.3.2數(shù)據(jù)以試驗原始數(shù)據(jù)、試驗過程數(shù)據(jù)、試驗結(jié)果數(shù)據(jù)等多個維度構(gòu)成的數(shù)據(jù)架構(gòu)進行管理；

以場站、試驗類型、試驗測試項為數(shù)據(jù)標簽進行分類存儲；為數(shù)據(jù)分析、試驗結(jié)論提供數(shù)據(jù)支撐。

6.3.3.3應對數(shù)據(jù)進行全流程管理，系統(tǒng)應能上傳、讀取、下載測試設備的原始測試數(shù)據(jù)，應能對計

算分析結(jié)果進行存儲、展示、下載，并記錄數(shù)據(jù)訪問信息等。

6.3.4設備管理功能

6.3.4.1測試設備臺賬信息包括設備型號、生產(chǎn)廠家、出廠編號、校準證書編號、有效期等。

6.3.4.2自動分析系統(tǒng)宜適配不同類型測試設備，可根據(jù)需要配置不同類型測試設備的通信接口和通

信協(xié)議，用于測試數(shù)據(jù)讀取。

6.3.5報告生成功能

6.3.5.1報告基礎信息包括風電場并網(wǎng)容量、并網(wǎng)電壓等級、并網(wǎng)點短路容量等內(nèi)容。

6.3.5.2系統(tǒng)應支持試驗報告模板定制功能，可根據(jù)實際使用情況修改、定制試驗報告格式。

6.3.5.3測試任務結(jié)束時，系統(tǒng)應通過分析測試設備測試數(shù)據(jù)，得到試驗結(jié)果，根據(jù)用戶所選部分或

全部測試項目的試驗報告模板自動生成試驗報告。

6.3.6系統(tǒng)管理功能

6.3.6.1系統(tǒng)應具有測試工作日志記錄功能，并提供系統(tǒng)工作的檢索和統(tǒng)計，監(jiān)控并反饋系統(tǒng)運行情

況。

6.3.6.2系統(tǒng)應能夠監(jiān)測并記錄系統(tǒng)中的硬、軟件信息，當系統(tǒng)運行發(fā)生異常時應及時提供報警信息。

6.3.6.3系統(tǒng)應能夠?qū)λ杏脩舻馁~號、密碼及使用權(quán)限進行配置，以滿足系統(tǒng)安全運行需要。

7系統(tǒng)性能要求

7.1測試設備性能

測試設備應滿足NB/T31005、NB/T31110等標準對測試設備性能的要求。

7.2系統(tǒng)軟件性能

系統(tǒng)其他性能指標應滿足下列規(guī)定：

a)系統(tǒng)具備多任務并行處理功能，可滿足多用戶同時接入并生成報告，允許同時接入的用戶數(shù)應

中國電源學會團體標準不小于20個；征求意見稿

b)單項測試數(shù)據(jù)計算分析時間≤10s；

c)平均故障間隔時間≥1440h；

d)使用壽命≥5年。

7.3系統(tǒng)服務器性能

系統(tǒng)服務器性能指標應滿足下列規(guī)定：

a)CPU利用率≤60%；

b)內(nèi)存使用率≤70%。

8測試流程

8.1準備階段

該階段需要人工介入，主要工作包括：系統(tǒng)功能測試、測試設備接線及配置、系統(tǒng)參數(shù)配置。系統(tǒng)

功能測試主要為通信狀態(tài)確認，對于采用無線或有線通信方式的，應確認滿足風電場網(wǎng)絡安全相關規(guī)定。

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系統(tǒng)功能確認后，將測試設備接至風電場并網(wǎng)點，并按相關標準規(guī)定設置測試項目、測試工況、測試時

長、測試次數(shù)等要求開展風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力測試數(shù)據(jù)采集。

8.2自動分析階段

8.2.1數(shù)據(jù)讀取

自動分析系統(tǒng)測試軟件應能自動讀取測試設備的數(shù)據(jù)，可開放通信協(xié)議的測試設備，測試數(shù)據(jù)通過

通信設備傳輸至系統(tǒng)；不可開放通信協(xié)議的測試設備，測試數(shù)據(jù)通過離線文件上傳至系統(tǒng)。若不同測試

設備的測試數(shù)據(jù)格式有差異，自動分析系統(tǒng)軟件應能正確識別、解析、存儲相應數(shù)據(jù)。

8.2.2數(shù)據(jù)預處理

自動分析系統(tǒng)軟件應能自動校驗測試數(shù)據(jù)的數(shù)值和間隔，對異常數(shù)據(jù)（例如數(shù)據(jù)值缺失、數(shù)據(jù)格式

錯誤等）進行剔除、錯誤提示，提取正確數(shù)據(jù)并保存。

8.2.3功率區(qū)間識別

自動分析系統(tǒng)測試軟件功率區(qū)間識別包括自動識別和人工識別，功率區(qū)間自動識別應能從一段時

間的測試數(shù)據(jù)中識別出不同功率區(qū)間的數(shù)據(jù)時間段，功率區(qū)間人工識別應能從一段時間的測試數(shù)據(jù)中

手動標記出不同功率區(qū)間的數(shù)據(jù)段。

8.2.4技術指標計算

自動分析系統(tǒng)測試軟件應根據(jù)相關標準規(guī)定的測試項和計算方法對測試數(shù)據(jù)進行自動計算分析，

得出風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力的相關技術指標，并生成相應圖表。

8.2.5結(jié)果校驗

自動分析系統(tǒng)測試軟件應對計算出的各項技術指標與相關標準要求進行校驗比對，判斷其是否滿

足相關標準要求，給出具體的合格項、不合格項等信息。

8.3報告生成階段

該階段允許人工介入，主要包括：自動生成測試報告、下載測試報告、人工審核測試報告。

中國電源學會團體標準征求意見稿

圖2檢測流程示意圖

9第三方檢測要求

9.1安全性檢測

風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力自動分析系統(tǒng)應進行第三方安全性檢驗，安全性檢驗項包括功能

安全、滲透測試、源代碼安全測試，并在測試大綱中規(guī)定安全性檢測方法。

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T/CPSS(L)2023—007

9.2功能性檢測

風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力自動分析系統(tǒng)應進行第三方功能性檢驗，功能性檢測項包括系統(tǒng)

登錄測試、數(shù)據(jù)管理功能測試、設備管理功能測試、報告生成功能測試、系統(tǒng)管理功能測試，并在測試

大綱中規(guī)定功能性檢測方法。

9.3性能檢測

風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力自動分析系統(tǒng)應進行第三方性能檢驗，性能檢測項包括系統(tǒng)響應

時間測試、系統(tǒng)并行訪問用戶數(shù)測試等，并在測試大綱中規(guī)定性能檢測方法。

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A

A

附錄A

（資料性）

功率區(qū)間自動識別方法示例

自動分析系統(tǒng)測試流程中的功率區(qū)間自動識別方法流程如圖A.1所示。

功率數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)獲取

差分處理并構(gòu)建Hankel矩陣X數(shù)據(jù)處理

對Hankel矩陣X進行奇異值分解奇異值分解

基于自適應閾值尋找過渡段邊界數(shù)據(jù)自動分段

過渡段邊界修正數(shù)據(jù)分段修正

數(shù)據(jù)分段結(jié)果

圖A.1功率區(qū)間自動識別方法流程

步驟一：數(shù)據(jù)預處理。讀取功率測試數(shù)據(jù)，記為P，P由N個采樣點構(gòu)成，可以表示為

。進行差分處理并構(gòu)造其Hankel矩陣，如下式(.1)所示：

P=[pp12,,...,pN]A

pp2-1p3??p2...pnn+1p

pp??pp...p?p

X=3243nn++21····································(A.1)

pNn?+1??pNn?pNn?+2pNn?+1...ppN?N-1

中國電源學會團體標準征求意見稿

式中，n滿足1<<nN，可以令mNn=?，則易得XR∈mn×。

步驟二：奇異值分解。對矩陣進行奇異值分解，提取其奇異值。當數(shù)據(jù)處于突變位置時，其奇

Xλi

異值表現(xiàn)為劇烈突變，可以計算出數(shù)據(jù)突變點的邊界。

步驟三：構(gòu)建自適應閾值進行數(shù)據(jù)自動分段?；诓襟E二計算出奇異值，由于各風電場容量不固定，

若采用固定的閾值，會造成該閾值無法適用于所有數(shù)據(jù)分段流程，為克服固定閾值造成分段準確度較低

的缺陷，采用自適應閾值。

步驟四：過渡段修正。如果奇異值大于自適應閾值到奇異值小于自適應閾值這一段數(shù)據(jù)可以認為是

過渡段。而奇異值分解的輸入信號長度與過渡段邊界計算結(jié)果相關，如果輸入信號長度過長，則無法準

確計算出過渡段邊界，如果輸入信號長度太短，則會大大增加計算時間。由于計算得到的過渡段結(jié)束時

刻存在一定延時，故需要對其進行修正。

自動分析系統(tǒng)測試流程中的功率區(qū)間自動識別結(jié)果如圖A.2所示。

7

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5

最大奇異值

4

3

2自適應閾值

1

0

00.511.522.53

采樣點/點104

有功功率80

60

40

/MW

20

0

00.511.522.53

采樣點/點104

圖A.2功率區(qū)間自動識別結(jié)果

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B

B

附錄B

（資料性）

風電場電能質(zhì)量和功率調(diào)節(jié)能力自動分析系統(tǒng)技術方案示例

B.1系統(tǒng)軟件架構(gòu)

系統(tǒng)軟件采用微服務架構(gòu)，將系統(tǒng)拆分成多個獨立的服務，支持分布式部署，實現(xiàn)水平拓展和負載

均衡，提高系統(tǒng)的容錯性和彈性，保障系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、安全的運行。系統(tǒng)軟件架構(gòu)如圖B.1所示。

圖B.1系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖

B.2系統(tǒng)軟件運行環(huán)境

系統(tǒng)服務器采用雙核CPU、16G內(nèi)存、500G磁盤，系統(tǒng)軟件采用windows操作系統(tǒng)，JAVA環(huán)境為

Jdk8，數(shù)據(jù)庫為mysql5.7。

B.3系統(tǒng)功能

B.3.1中國電源學會團體標準數(shù)據(jù)管理功能征求意見稿

試驗原始數(shù)據(jù)文件上傳、下載、查看、刪除，如圖B.2所示。

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T/CPSS(L)2023—007

圖B.2數(shù)據(jù)管理功能示意圖

B.3.2設備管理功能

測試設備查看、編輯、刪除，如圖B.3所示。

中國電源學會團體標準圖B.3設備管理功能示意圖征求意見稿

B.4報告生成功能

B.4.1試驗信息錄入

B.4.1.1試驗文件上傳

登錄系統(tǒng)，選擇場站、報告類型，上傳試驗文件到對應的試驗項下。

B.4.1.2試驗基本信息填寫

進入基本信息填寫流程，填寫概述、測試時間、監(jiān)測點位置等基本信息，選取測試設備及軟件。

B.4.2數(shù)據(jù)預處理

B.4.2.1獲取A4.1數(shù)據(jù)文件，對原始文件進行解析。

B.4.2.2對數(shù)據(jù)進行預處理。

B.4.2.3使用統(tǒng)一定義的數(shù)據(jù)映射關系處理數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)渲染至圖表。

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T/CPSS(L)2023—007

B.4.3功率區(qū)間識別與技術指標計算

B.4.3.1系統(tǒng)根據(jù)測試數(shù)據(jù)進行功率區(qū)間自動識別，識別出不同功率區(qū)間的測試數(shù)據(jù)起始時間和結(jié)束

時間，用于技術指標計算。

B.4.3.2系統(tǒng)根據(jù)功率區(qū)間識別結(jié)果，分別計算出各功率區(qū)間中的技術指標，結(jié)果如圖B.4所示。