《風電場電能質量和功率調節(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：標準化文件的結構和起草規(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、國網福建

省電力有限公司電力科學研究院、云南電網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、廣西電網有限責任公司電力科學研究院、國網遼寧省電力有限公

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

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

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

1范圍

本標準規(guī)定了風電場電能質量和功率調節(jié)能力自動分析系統(tǒng)的通用要求，包括系統(tǒng)架構與組成、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量和功率調節(jié)能力進行自動分析的系統(tǒng)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構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電能質量供電電壓偏差

GB/T12326電能質量電壓波動和閃變

GB/T14549電能質量公用電網諧波

GB/T15543電能質量三相電壓不平衡

GB/T15945電能質量電力系統(tǒng)頻率偏差

GB/T19862-2016電能質量監(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電能質量公用電網間諧波

NB/T31005風電場電能質量測試方法

NB/T31099風力發(fā)電場無功配置及電壓控制技術規(guī)定

NB/T31110風電場有功功率調節(jié)與控制技術規(guī)定

Q/GDW630風電場功率調節(jié)能力和電能質量測試規(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)架構與組成

4.1系統(tǒng)架構

風電場電能質量和功率調節(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

數據分析處理設備，其典型架構如圖1所示。

1

T/CPSS(L)2023—007

電網

測試設備文件存儲設備安全隔離裝置數據分析處理設備

可開放接口數據庫

測試設備服務器

數據

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典型風電場電能質量和功率調節(jié)能力自動分析系統(tǒng)架構圖

4.2測試設備

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

電壓互感器和電流互感器的二次側，能夠記錄風電場電能質量、有功功率、無功功率等數據。

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

絡通道等方式將試驗數據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，

將測試數據傳輸至數據分析處理設備。

4.3文件存儲設備

文件存儲設備包括數據文件服務器和安全防護裝置。數據文件服務器用于對測試設備遠程傳輸數

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

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數據分析處理設備

數據分析處理設備包括數據庫服務器和應用服務器。數據庫服務器用于存儲試驗過程數據、試驗結

果數據，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，解析測試設備數據，對報告試驗

流程進行管理和控制，具備對數據自動進行計算分析、圖表繪制、結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，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：本表中數據參見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據的功能要求。

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、高質量的數據傳輸能力，應對數據進行加密

傳輸，確保數據安全。

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量測試設備和功率調節(jié)能力測試設備，可與各類測試

設備正常進行數據傳輸、信息交互等。

6.3系統(tǒng)軟件功能要求

6.3.1電能質量分析模塊

6.3.1.1背景電能質量分析

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

被測風電場并網運行于不同有功功率區(qū)間時的電能質量指標（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據，根據NB/T31110中規(guī)定的方法自動計算

被測風電場正常運行、并網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據，根據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無功功率調節(jié)能力分析

風電場能夠根據電力系統(tǒng)調度機構指令，自動調節(jié)其發(fā)出（或吸收）的無功功率，實現對并網點電

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據，根據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運行時無功電壓控制系統(tǒng)的性能（包括調節(jié)時間、控制精度

等），判斷其是否滿足NB/T31099的要求。

3

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6.3.3數據管理功能

6.3.3.1數據管理應在契合測試設備生成數據的基礎上，建立一套系統(tǒng)化的數據讀取、處理、存儲、

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

應進行生命周期管理等策略。

6.3.3.2數據以試驗原始數據、試驗過程數據、試驗結果數據等多個維度構成的數據架構進行管理；

以場站、試驗類型、試驗測試項為數據標簽進行分類存儲；為數據分析、試驗結論提供數據支撐。

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

算分析結果進行存儲、展示、下載，并記錄數據訪問信息等。

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，可根據需要配置不同類型測試設備的通信接口和通

信協議，用于測試數據讀取。

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容量、并網電壓等級、并網點短路容量等內容。

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

6.3.5.3測試任務結束時，系統(tǒng)應通過分析測試設備測試數據，得到試驗結果，根據用戶所選部分或

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)應能夠對所有用戶的賬號、密碼及使用權限進行配置，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)單項測試數據計算分析時間≤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絡安全相關規(guī)定。

4

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

長、測試次數等要求開展風電場電能質量和功率調節(jié)能力測試數據采集。

8.2自動分析階段

8.2.1數據讀取

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

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

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

8.2.2數據預處理

自動分析系統(tǒng)軟件應能自動校驗測試數據的數值和間隔，對異常數據（例如數據值缺失、數據格式

錯誤等）進行剔除、錯誤提示，提取正確數據并保存。

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

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

手動標記出不同功率區(qū)間的數據段。

8.2.4技術指標計算

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

得出風電場電能質量和功率調節(jié)能力的相關技術指標，并生成相應圖表。

8.2.5結果校驗

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

風電場電能質量和功率調節(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。

5

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9.2功能性檢測

風電場電能質量和功率調節(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、數據管理功能測試、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

風電場電能質量和功率調節(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)并行訪問用戶數測試等，并在測試大綱中規(guī)定性能檢測方法。

中國電源學會團體標準征求意見稿

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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。

功率數據原始數據獲取

差分處理并構建Hankel矩陣X數據處理

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據自動分段

過渡段邊界修正數據分段修正

數據分段結果

圖A.1功率區(qū)間自動識別方法流程

步驟一：數據預處理。讀取功率測試數據，記為P，P由N個采樣點構成，可以表示為

。進行差分處理并構造其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。當數據處于突變位置時，其奇

Xλi

異值表現為劇烈突變，可以計算出數據突變點的邊界。

步驟三：構建自適應閾值進行數據自動分段?；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據分段流程，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據可以認為是

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)間自動識別結果

中國電源學會團體標準征求意見稿

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B

B

附錄B

（資料性）

風電場電能質量和功率調節(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

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

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)軟件架構如圖B.1所示。

圖B.1系統(tǒng)軟件架構圖

B.2系統(tǒng)軟件運行環(huán)境

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

Jdk8，數據庫為mysql5.7。

B.3系統(tǒng)功能

B.3.1中國電源學會團體標準數據管理功能征求意見稿

試驗原始數據文件上傳、下載、查看、刪除，如圖B.2所示。

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T/CPSS(L)2023—007

圖B.2數據管理功能示意圖

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數據預處理

B.4.2.1獲取A4.1數據文件，對原始文件進行解析。

B.4.2.2對數據進行預處理。

B.4.2.3使用統(tǒng)一定義的數據映射關系處理數據并將數據渲染至圖表。

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B.4.3功率區(qū)間識別與技術指標計算

B.4.3.1系統(tǒng)根據測試數據進行功率區(qū)間自動識別，識別出不同功率區(qū)間的測試數據起始時間和結束

時間，用于技術指標計算。

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