DB31∕T 744-2013 智能電網儲能系統(tǒng)并網裝置測試技術規(guī)范

智能電網儲能系統(tǒng)并網裝置測試技術規(guī)范2013-10-30發(fā)布2014-01-01實施 I 1 1 2 3 5附錄A(規(guī)范性附錄)測試報告 I本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則編寫。為推動和規(guī)范儲能系統(tǒng)并網裝置的測試工作，適應智能電網、儲能系統(tǒng)技術和經濟交流的需要，以及確保儲能系統(tǒng)接入配電網的安全可靠運行，國網上海市電力公司組織制定了本標準。本標準由國網上海市電力公司提出并歸口。本標準起草單位：國網上海市電力公司、上海電力學院。符楊。1智能電網儲能系統(tǒng)并網裝置測試1范圍GB/T2423.1電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗A:低溫(eqvIEC60068-2-1:GB/T2423.2電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗B:高溫(eqvIEC60068-2-2:GB/T2423.10電工電子產品基本環(huán)境試驗規(guī)程試驗Fc:振動(正弦)GB2894—2008安全標志及其使用導則GB/T12325電能質量供電電壓偏差GB/Z17625.3電磁兼容限值對額定電流大于16A的設備在低壓供電系統(tǒng)中產生的電壓波GB/T17626.2電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗GB/T17626.3電磁兼容試驗和測量技術射頻電磁場輻射抗擾度試驗GB/T17626.4電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗GB/T17626.6電磁兼容試驗和測量技術射頻場感應的傳導騷擾抗擾度GB17799.4電磁兼容通用標準工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射2IEEE1547.1分布式電源接入電力系統(tǒng)測試程序(StandardConformanceTestProceduresforIEC61000-4-30電磁兼容第4-30部分：試驗和測量技術-電能質量(Electromagneticcompati-IEC62109光伏電力系統(tǒng)用電力變流器的安全(Safetyofpowerconvertersforuseinphotovoltaic下列術語和定義適用于本文件。通過電化學電池或電磁能量存儲介質進行可循環(huán)電能存儲、管理、轉換及釋放的設備系統(tǒng)。儲能系統(tǒng)并網裝置grid-connecteddeviceofenergystoragesystem連接電網與儲能本體并實現電網與儲能本體間能量雙向流動的裝置。屬于儲能系統(tǒng)的一部分。并網裝置交流側grid-connecteddeviceACside并網裝置與電網的連接側。并網裝置直流側grid-connecteddeviceDCside并網裝置與儲能本體的連接側。用來模擬公共電網的測試裝置，其電壓和頻率可調。儲能本體模擬裝置simulatedgridforenergystoragedevice用來模擬儲能本體的測試裝置，其直流電壓可調。充電過程中電流保持恒定，當儲能本體的電壓升高到規(guī)定值，或者當最高單體電池電壓大于或等于規(guī)定的電壓值時，停止恒流充電。3并網充電狀態(tài)grid-connectedchargingstate孤島運行islandedoperation非計劃性孤島unintentionalislanding非計劃、不受控地進入孤島運行狀態(tài)。防止非計劃性孤島的發(fā)生。4測試條件測試應在正常環(huán)境條件下進行，在特殊情況下還應保證所使用的測量工具的標準條件。如不能在4DB31/T744—2013正常環(huán)境條件下進行試驗，應將試驗結果進行折算。正常環(huán)境條件：a)溫度：5℃~40℃;測試時應遵守GB/T29480、能源部頒發(fā)的《電氣安全工作規(guī)程》,室內測試時還應遵守靜電火花安全的要求。測試系統(tǒng)接地應符合GB14050和DL/T621的相關要求，并考慮周圍電磁環(huán)境對測試結果的影響。被測并網裝置應有可靠的安全保障系統(tǒng)。并網裝置內配套使用的所有元器件在安裝前應通過出廠試驗；這些元器件應附有按各自技術標準通過出廠試驗的合格證明。儲能本體模擬裝置既能夠用于測試并網裝置充電特性，又能夠用于測試并網裝置放電特性；至少能提供被測并網裝置最大直流輸入/輸出功率的1.5倍，且輸出電壓可調，電壓范圍應與被測并網裝置直流輸入電壓的工作范圍相匹配。模擬電網的要求：a)模擬電網源的電壓總畸變率應小于2%。b)模擬電網源的單次諧波電壓應低于儲能并網裝置中各次諧波電壓限值水平的50%。d)在進行電壓保護試驗時，模擬電網源的電壓改變分辨率應小于0.5aUN,其中UN為額定電壓，α為被測設備的穩(wěn)態(tài)準確度。e)在進行頻率保護試驗時，模擬電網源的頻率改變分辨率應小于0.5afn,其中fn為額定頻率。f)對于三相系統(tǒng)，模擬電網源的三相不平衡度應小于±3%,相位誤差應小于3°。于1%的并網裝置脫離時間)從U?升到U?+0.5(U?-U?),其中U?為初始電壓值；U?為目標h)在進行頻率保護試驗時，模擬電網源頻率的步進值應在規(guī)定的時間內(小于1個電壓周期或小于1%的并網裝置脫離時間)從f?上升到f?+0.5(f?-f?),其中f?為初始頻率；f?為目標跳閘頻率。i)模擬電網容量應大于被測并網裝置額定功率的5倍。j)由于并網裝置輸出交流電流的總諧波畸變率與模擬電網短路阻抗有關，為使測試結果具有可比性，測試報告中應注明該項試驗時的模擬電網短路阻抗。5測試儀器符合GB/T19862、DL/T1028的技術要求，并符合IEC61000-4-30ClassA測量精度要效率測試包括：儲能系統(tǒng)并網裝置交流側到直流側能量轉換效率測試和儲能系統(tǒng)并網裝置直流側圖1給出了效率測試示意圖。Ka)參考圖1接線，其直接測量量為并網裝置直流側直流電壓、直流電流、交流側電壓、交流側電b)通過控制系統(tǒng)設置儲能系統(tǒng)并網裝置輸出功率為額定有功功率輸出20%、50%、70%、80%、100%和-20%、-50%、-70%、-80%、-100%(負號表示充電),測試各工作點下的直流功率、交流功率；c)記錄并網裝置充電和放電時各個工作點效率。5.2并網電能質量測試并網裝置輸入電網電能質量測試指標應滿足NB/T31016等相關要求。6圖2給出了并網裝置并網電能質量測試的參考電路。RK波儀被測并網裝置圖2并網電能質量測試示意圖注：A類電能質量在線監(jiān)測裝置應滿足IEC61000-4-30的要求。測試方法：a)參考圖2接線，閉合開關K,測試點應設在儲能系統(tǒng)并網裝置并網點；b)設置并網裝置為并網放電或并網充電狀態(tài)；c)在并網裝置額定功率運行時，運用電能質量測試裝置測量測試點的電壓/電流諧波總畸變率和各次諧波電壓/電流含有率；d)測量功率為額定有功功率33%,66%的各次電壓/電流諧波值，其值不得超過額定功率運行時并網裝置注入電網的各次諧波值；e)讀取電能質量測試設備測試數據并進行分析，輸出統(tǒng)計報表和測量曲線。測試方法：a)參考圖2接線，閉合開關K,測試點應設在儲能系統(tǒng)并網裝置并網點；b)設置并網裝置為并網放電或并網充電狀態(tài)；c)測量并網裝置啟停和正常運行時電壓波動和閃變；d)記錄最大長時間閃變值作為測量值。測試方法：a)參考圖2接線，閉合開關K,測試點應設在儲能系統(tǒng)并網裝置并網點；b)設置并網裝置為并網放電或并網充電狀態(tài)；c)測量并網裝置在額定功率正常運行時的電流不平衡度和停機時的電流不平衡度；d)記錄正常運行時和停機時三相電流不平衡度。5.2.6直流分量測試測試方法：a)參考圖2接線，閉合開關K,測試點應設在儲能系統(tǒng)并網裝置并網點；b)設置并網裝置為并網放電或并網充電狀態(tài)；7c)測量并網裝置在額定功率，33%和66%額定功率并網放電時輸出交流電流中的直流電流分量；測試方法：術要求；態(tài)特性是否滿足規(guī)定要求。并網裝置的啟停和充放電切換不應引起所并入電網的電能質量指標超出規(guī)有功功率與被測并網裝置輸出的有功功率相當。被測并網裝置并網點開關模擬電網并網點開關模擬電網RLC負荷功率分析測功率分析測試裝置具有根據指令調節(jié)儲能系統(tǒng)的有功功率輸人、輸出的功能，確保輸入、輸出功率及變化率不超過給定值。測試方法：b)通過控制系統(tǒng)設置儲能系統(tǒng)并網裝置輸出功率為額定有功功率輸出20%、50%、70%、80%、100%和-20%、-50%、-70%、-80%、-100%(負號表示充電),測量儲能系統(tǒng)并網裝置接受指令后的穩(wěn)定運行時實際輸出有功功率；8c)記錄測量點實際輸出有功功率和功率變化曲線；d)分析計算有功功率穩(wěn)態(tài)精度；e)儲能系統(tǒng)并網裝置穩(wěn)定工作在10%額定有功功率輸出狀態(tài)下，通過控制系統(tǒng)設置并網裝置輸出功率階躍變化為90%額定有功功率；測試方法：a)參考圖3接線，通過控制系統(tǒng)向并網裝置下發(fā)啟動和停機指令，在不同設定功率下進行啟停實b)儲能系統(tǒng)并網裝置在額定功率充電狀態(tài)下穩(wěn)定工作，通過控制系統(tǒng)設置并網裝置輸出功率階躍變化為額定功率放電，測試并記錄額定功率充電轉額定功率放電轉換時間及動態(tài)響應過程；c)儲能系統(tǒng)并網裝置在額定功率放電狀態(tài)下穩(wěn)定工作，通過控制系統(tǒng)設置并網裝置輸出功率階躍變化為額定功率充電，測試并記錄額定功率放電轉額定功率充電轉換時間及動態(tài)響應過程。儲能系統(tǒng)參與電網電壓調節(jié)的方式包括調節(jié)其無功功率、調節(jié)無功補償量等。對于接入10kV及以下電壓等級的儲能系統(tǒng)，無功控制對電網電壓的支撐作用有限，只需要測試功率因數能夠在0.98(超前)～0.98(滯后)之間連續(xù)可調即可。測試方法：a)參考圖3接線，閉合開關K1額定運行條件下，并網裝置設定的無功輸出為零時，電網側的功率因數應不低于0.98;b)儲能系統(tǒng)在10%～100%額定有功功率范圍并網放電時，通過控制系統(tǒng)連續(xù)調節(jié)儲能系統(tǒng)并網裝置無功控制信號，測量的功率因數應能夠在0.98(超前)～0.98(滯后)范圍內。對具有并網和離網雙模式運行的被測儲能系統(tǒng)并網裝置在離網運行時，儲能系統(tǒng)并網裝置應能保圖4給出了離網電能質量及特性測試示意圖，K2為被測并網裝置的負載分離開關。負載采用可變RLC諧振電路，諧振頻率為被測并網裝置的額定頻率(50Hz),其消耗的有功功率與被測并網裝置輸出的有功功率相當。裝置RLC負荷試裝置圖4離網電能質量及特性測試示意圖9測試方法：b)在對稱負載下，調整負載電流等于額定值，測量輸出交流電壓不平衡度；c)記錄并網裝置離網放電時三相電壓的幅值不平衡度和相位不平衡度。測試方法：b)調節(jié)負載電阻使并網裝置穩(wěn)定工作在額定輸出功率下，測量輸出電壓偏差；c)記錄并網裝置離網放電時電壓偏差。5.4.5離網輸出電壓波形失真度測試方法：b)額定負載電阻下，測量輸出交流電壓波形；c)記錄并網裝置離網放電時輸出電壓波形，計算輸出電壓失真度。5.4.6離網電壓/頻率特性測試測試方法：b)設置交流側輸出電壓定值、設置交流側輸出頻率定值；c)調節(jié)負載使儲能系統(tǒng)并網裝置輸出功率為額定有功功率輸出，測量儲能系統(tǒng)并網裝置接受指d)記錄測量點實際輸出交流電壓和頻率；e)分析計算電壓、頻率穩(wěn)態(tài)精度及動態(tài)響應特性。5.4.7離網負載響應特性測試測試方法：c)調節(jié)負載電阻在100%階躍變化至30%負載電流時，測量輸出交流電輸出負載響應特性(包括d)記錄在階躍指令下的負載響應特性。5.4.8并網轉離網運行切換時間測試方法：a)參考圖3接線，通過監(jiān)控平臺模擬并網運行模式和計劃孤網運行模式的切換操作；b)記錄接收到切換指令后儲能并網裝置準確切換時間。5.5電網異常時的響應特性測試當配電網電壓過高或者過低時，與之相連的儲能系統(tǒng)并網裝置應做出響應。根據NB/T31016等相關規(guī)定，當接入點處電壓超出表1規(guī)定的范圍時，儲能系統(tǒng)并網裝置應在規(guī)定的時間內與電網斷開連接；儲能系統(tǒng)并網裝置同時應具備一定的耐受系統(tǒng)頻率異常的能力，應能按表2所示的要求運行。表1電壓響應時間要求接入點電壓最大分閘時間不超過0.2s最大分閘時間不超過2.0s正常充電或放電運行最大分閘時間不超過2.0s最大分閘時間不超過0.2s*Us為儲能系統(tǒng)并網裝置接入點的電網額定電壓；最大分閘時間是指異常狀態(tài)發(fā)生到并網裝置與電網切斷連接的時間；對于具有低電壓穿越功能的儲能系統(tǒng)并網裝置以低電壓穿越優(yōu)表2頻率響應時間要求頻率范圍f(Hz)儲能系統(tǒng)應根據并網裝置允許運行的最低頻率或電網調度部門的要求確定是否與處在充電狀態(tài)的儲能系統(tǒng)應在0.2s內轉為放電狀態(tài)，對于不具備放電條件或其他特殊情況，應在0.2s內與電網脫離。處于放電狀態(tài)的儲能系統(tǒng)應在0.2s內轉為充電狀態(tài)，對于不具備充電條件或其他特殊情況，應在0.2s內與電網脫離。儲能系統(tǒng)根據并網裝置允許運行的最高頻率確定是否電壓異常測試接線示意圖見圖5。裝置K示波器/錄波儀試被測并網裝置的跳閘時間。電壓響應時間要求需符合表1中相關要求。a)參考圖5接線，閉合開關K,電壓異常測試點應設置在被測并網裝置并網點處；c)將電網電壓，向<85%UN方向調節(jié)直至并網裝置保護動作，由波形記錄儀記錄、分析保護開關d)同理進行表1中規(guī)定的其他電壓限值的試驗。試被測并網裝置的跳閘時間，頻率響應時間要求需符合表2中相關要求。a)參考圖5接線，閉合開關K,頻率異常(擾動)測試點應設置在被測并網裝置并網點處；d)將電網頻率調回50Hz,使系統(tǒng)再并網；e)將電網的頻率由50Hz向50.5Hz調節(jié)，觀察并網裝置開關動作，并記錄動作時間和動作f)同理進行表2中規(guī)定的其他頻率限值的試驗。5.6低電壓耐受能力測試驗證具有低電壓穿越功能的被測并網裝置當電網故障或擾動引起的儲能系統(tǒng)并網點電壓波動時，a)參考圖5接線，閉合開關K,低電壓耐受能力測試點應設置在被測并網裝置并網點處；b)直流側輸出電壓在被測并網裝置正常工作電壓范圍內，調整直流側輸出功率達到被測并網裝c)在并網裝置并網工作穩(wěn)定后，按目標三相跌落電壓值進行測試，如圖6所示測試跌落目標電壓nUnU必須保持并網運行05.7孤島保護特性測試驗證具有并網模式運行的被測儲能系統(tǒng)并網裝置的防孤島效應保護功能。若儲能系統(tǒng)并網裝置并入的電網供電中斷，并網裝置應在2s內停止向電網供電，同時發(fā)出警示信號。相關測試應在表3規(guī)定條件被測并網裝置的輸出功率PEuT被測并網裝置的輸入電壓被測并網裝置跳閘設定值A100%額定交流輸出功率>直流輸入電壓范圍的90%制造商規(guī)定的電壓和頻率跳閘值B50%～66%額定交流輸出功率直流輸入電壓范圍的50%±10%設定電壓和頻率跳閘值為額定值C25%～33%額定交流輸出功率<直流輸入電壓范圍的10%設定電壓和頻率跳閘值為額定值若直流輸入電壓范圍為X~Y,則直流輸入電壓范圍的90%=X+0.9×(Y-X)。的有功功率與被測并網裝置輸出的有功功率相當。注：由于電網從并網裝置吸收有功功率和無功功率的不確定性，該項試驗使用實際電網比模擬電網更具有說服力。裝置RLC負荷測試方法包括：b)使并網裝置停機，斷開K1;c)通過以下步驟調節(jié)RLC電路使得Q+=1.0±0.05;②接入電感L,使其消耗的無功等于QL;R、L、C,直到流過K1的基頻電流小于穩(wěn)態(tài)時被測并網裝置額定輸出電流的1%;e)斷開K1,記錄K1斷開至被測并網裝置輸出電流下降并維持在額定輸出電流的1%以下之間f)調節(jié)有功負載(電阻R)和任一無功負載(L或C)以獲得表4中陰影部分參數表示的負載不匹配狀況；表4中的參數表示的是偏差的百分比，符號表示的是圖7中流經開關K1的有功功率流和無功功率流的方向，正號表示功率流從被測并網裝置到電網；每次調節(jié)后，都應記錄K1斷開至被測并網裝置輸出電流下降并維持在額定輸出電流的1%以下之間的時間；若記錄的時間有任何一項超過步驟e)中記錄的時間，則表4中非陰影部分參數也應進行試驗；g)對于試驗條件B和C,調節(jié)任一無功負載(L或C),使之按表5的規(guī)定每次變化1%。表5中的參數表示的是圖7中流經開關K1的無功功率流的方向，正號表示功率流從被測并網裝置斷開至被測并網裝置輸出電流下降并維持在額定輸出電流的1%以下之間的時間；若記錄的時間呈持續(xù)上升趨勢，則應繼續(xù)以1%的增量擴大調節(jié)范圍，直至記錄的時間呈下降趨勢；h)以上步驟都應滿足測試基本原則，否則即判定試驗不通過。表4表3中試驗條件A情況下的負載不匹配狀況試驗中負載消耗的有功功率、無功功率與額定值的偏差百分比/%表5表3中試驗條件B和試驗條件C情況下的負載不匹配狀況試驗中負載消耗的有功功率、無功功率與額定值的偏差百分比/%表5(續(xù))試驗中負載消耗的有功功率、無功功率與額定值的偏差百分比/%5.8保護與安全自動裝置測試儲能系統(tǒng)并網裝置的保護應符合GB/T14285和DL/T584的規(guī)定。儲能系統(tǒng)并網裝置應能檢測裝置，繼電保護的設定值應滿足表2的要求。頻率保護設定應滿足表1的要求。儲能系統(tǒng)并網裝置在直流側儲能本體異常時應有相應保護功能。測試方法同5.7孤島保護特性測試。短路保護測試方法：a)參考圖2接線；b)通過控制系統(tǒng)設置儲能系統(tǒng)并網裝置輸出功率為額定功率；d)在電網恢復正常時觀測并網裝置是否能重新啟動。a)參考圖2接線；b)將并網裝置任意火線及零線斷開；d)在電網恢復正常時觀測并網裝置是否能重新啟動。直流側極性反接保護測試方法：a)將儲能本體組極性反接至并網裝置直流輸入端，觀測并網裝置輸入反接保護裝置是否可靠工b)將儲能本體組正確接入后，觀測并網裝置是否能正常工作。直流過/欠壓保護測試方法：a)在并網裝置停機或待機狀態(tài)下，設定(查看)過/欠壓保護點；b)將直流輸入電壓緩慢調節(jié)至設定過/欠壓保護點；觀測并網裝置直流過壓/欠保護裝置是否可靠工作；c)當直流輸入電壓在大于欠壓點而小于過壓點時，觀測并網裝置是否能正常工作。過流保護測試方法：a)測試時，分別在直流側和交流側進行；b)在并網裝置停機或待機