《DL-光伏发电站逆变器电能质量检测技术规程》

ICS

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DL

中华人民共和国电力行业标准

DL/TXXXXX—XXXX

光伏发电站逆变器电能质量检测技术规程

Testprocedureforpowerqualityofinverterinphotovoltaicpowerstation

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（征求意见稿）

（本稿完成日期：2012-4-18）

201X-XX-XX发布201X-XX-XX实施

XXXXX发布

DL/TXXXXX—XXXX

目次

前言.................................................................................II

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4检测设备...........................................................................2

5检测方法...........................................................................3

6检测文件...........................................................................7

附录A（资料性附录）检测记录.........................................................8

I

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光伏发电站逆变器电能质量检测技术规程

1范围

本标准规定了光伏发电站逆变器出口侧电能质量的检测条件、检测设备和检测方法等。

本标准适用于并网型光伏逆变器，不适用于离网型光伏逆变器。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T12325—2008电能质量供电电压偏差

GB/T14549—1993电能质量公用电网谐波

GB/T15543—2008电能质量三相电压不平衡

GB/T15945—2008电能质量电力系统频率偏差

GB/T17626.7—2008电磁兼容-试验和测量技术：供电系统及所连设备谐波、间谐波的测量和测量

仪器导则

IEC61000-4-15电磁兼容性（EMC）第4部分：试验和测量技术第15节：闪变仪功能和设计规范

IEC61000-4-30电磁兼容性（EMC）第4部分：试验和测量技术第30节：电能质量测量方法

3术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1

并网型光伏逆变器grid-connectedphotovoltaicinverter

光伏发电系统中将直流电转换成交流电后馈入电网的变流设备。

3.2

光伏方阵模拟器photovoltaicarraysimulator

用来模拟光伏方阵输出特性的可控直流电源。

3.3

光伏方阵photovoltaicarray

由若干个太阳电池组件或太阳电池板在机械和电气上按一定方式组装在一起并且有固定的支撑结

构而构成的直流发电单元。地基、太阳跟踪器、温度控制器等类似的部件不包括在方阵中。

3.4

谐波子群的有效值r.m.s.valueofaharmonicsubgroup

1

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Gsg,n

某一谐波的均方根值以及与其紧邻的两个频谱分量之和的平方根。在测量研究过程中，为顾及电压

波动的影响，通过对所求谐波以及与其紧邻的频谱分量的能量累加而得到离散傅立叶变换（DFT）输出

分量的一个子群。其阶数由所考虑的谐波给出。

3.5

时间窗timewindow

Tw

对于50Hz电力系统，时间窗Tw取10个基波周期，即为200ms。两条连续的频谱线之间的频率间隔是

时间窗的倒数，因此两条连续的频谱线之间的频率间隔是5Hz。

3.6

间谐波中心子群的有效值r.m.s.valueofainterharmoniccentralsubgroup

Cisg,n

位于两个连续的谐波频率之间、且不包括与谐波频率直接相邻的频谱分量的全部间谐波分量的均方

根值。

注1：间谐波分量的频率由频谱线的频率决定，该频率不是基波频率的整数倍。

注2：谐波阶数n和n+1之间的间谐波中心子群用Cisg,n表示；例如，5次和6次谐波之间的间谐波中心子群用Cisg,5

表示。

3.7

直流分量directcurrentcomponent

逆变器出口侧向电网注入电流中的直流量。

4检测设备

测试中应使用光伏方阵模拟器或光伏方阵。

光伏方阵模拟器应满足4.2中的要求，光伏方阵应满足4.3中的要求。

4.1测量装置

本规程涉及的电能质量测量装置应符合IEC61000-4-30的要求。

测量设备仪器规格至少应满足表1的要求，数据采集系统的采样频率应不小于20kHz。

表1测量设备仪器规格要求

设备仪器精度要求

电压互感器0.5级

电流互感器0.5级

数据采集装置0.2级

4.2光伏方阵模拟器

光伏方阵模拟器应能模拟光伏方阵的电压-电流特性和时间响应特性。光伏发电站逆变器测试可在

表2规定的可控直流输入源条件下进行，且输入电流不超过逆变器额定电流的1.5倍。

2

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表2光伏方阵模拟器参数要求

参数要求

输出功率使被测逆变器产生最大输出功率以及检测方法中涉及的其他功率等级

除了由被测逆变器最大功率跟踪引起的变化外，光伏方阵模拟器输出功率在整个测试期

稳定度

间应稳定在规定的功率等级，允许偏差±2％

注：一定的响应速度可避免MPPT控制系统或被测逆变器直流侧脉动频率造成的影响。

4.3光伏方阵

光伏发电站逆变器测试可在表3规定的光伏方阵输入源条件下进行，且输入电流不超过逆变器额定

电流的1.5倍。

表3光伏阵列参数要求

参数要求

输出功率使被测逆变器产生最大输出功率以及检测方法中涉及的其他功率等级

气候条件辐照度，环境温度等

注：为了实现平衡负载条件，光伏方阵的输出应该保持稳定。因此，必须在辐照度稳定的时间段内进行测试。

5检测方法

5.1检测电路

电能质量的检测电路应如图1所示，电能质量测量装置应接在被测光伏逆变器出口侧。

图1电能质量检测示意图

5.2三相电流不平衡度

本测试目的是测量光伏发电站逆变器运行时出口侧三相电流不平衡度。

a)在被测逆变器出口侧接入电能质量测量装置；

b)被测逆变器运行在33%额定功率，测试期间被测逆变器输出功率应保持稳定，运行功率允许±

5%的偏差；

c)每个负序电流不平衡度的测量间隔为1min，仪器记录周期应为3s，测量次数应满足数理统计

的要求，一般不少于100次，按方均根取值；

d)应分别记录其负序电流不平衡度测量值的95%概率大值以及所有测量值中的最大值；

e)以66%和100%的额定功率分别运行被测逆变器，重复步骤a)至d)。

3

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注：对于离散采样的测量仪器推荐按如下公式计算：

m

12

k.........................................................................(1)

mk1

式中：

εk——3s内第k次测得的电流不平衡度；

m——3s内均匀间隔取值次数（m≥6）。

5.3闪变

电网中的变动负荷会引起被测逆变器出口侧电压波动，本测试目的是通过测量被测逆变器出口侧电

压和输出电流来模拟一个虚拟电网，以排除电网本身的闪变。

5.3.1虚拟电网

如图2所示，虚拟一个单相电网，由电感Lfic、电阻Rfic、理想电压源u0(t)以及电流源im(t)串联而成，

通过改变阻抗比，实现虚拟电网阻抗角ψk的调节。

图2虚拟电网

虚拟瞬时电压ufic(t)表达式如下：

dim(t)

u(t)u(t)Ri(t)L...........................................(2)

fic0ficmficdt

式中：

im(t)——被测逆变器出口侧测量的瞬时电流；

理想电压源u0(t)没有任何波动或闪变，且与被测逆变器出口侧测量电压的基波拥有同样的相位角

αm(t)。为满足这些特性，理想电压源u0(t)表达式如下：

2

u(t)Usin((t))...........................................................(3)

03nm

式中：

Un——电网额定电压的方均根值；

αm(t)——逆变器出口侧所测电压基波的相位角；

4

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所测电压基波的相位角表达式如下：

t

m(t)2f(t)dt0..............................................................(4)

0

式中：

f(t)——随时间波动的频率；

t——自录波起经过的时间；

α0——初始相位角；

通过改变Lfic和Rfic，调节虚拟电网阻抗角ψk的表达式如下：

2fgLficXfic

tan(k).......................................................(5)

RficRfic

式中：

fg——电网标称频率（50Hz）。

虚拟电网三相短路视在功率Sk,fic的表达式如下：

U2

Sn

k,fic22....................................................................(6)

RficXfic

式中：

Sk,fic——虚拟电网的短路视在功率。

注：虚拟电网中短路容量比Sk,fic/Sn建议取20～50之间，Sn是被测逆变器的额定视在功率。

5.3.2持续运行

持续运行状态下的闪变值Pst应通过测量结合虚拟电网确定，在整个测试过程中，应控制被测逆变器

无功功率输出Q=0，并执行下列测量：

a)应在被测逆变器出口侧进行测量，测量电压和电流的截止频率应至少为400Hz；

b)被测逆变器从10%到100%额定功率运行，每递增10%额定功率记录一组三相瞬时电流im(t)，

每组记录周期为10min；

c)至少测量5次，得到15组10min瞬时电流im(t)，运行功率允许±5%的偏差。

虚拟电网用于确定被测逆变器持续运行状态下的闪变值Pst,fic，应按规定的电网阻抗角ψk=30°、

50°、70°和85°（允许±2°的偏差）分别重复下面的步骤。

a)所测的10min瞬时电流im(t)应与ufic(t)的表达式结合，得到电压ufic(t)的曲线函数；

b)电压ufic(t)随时间变化的曲线函数应导入符合IEC61000-4-15的闪变算法以得到每10min时

序的闪变值Pst,fic；

c)闪变值Pst,fic通过代入下式计算闪变值Pst：

Sk,fic

PstPst,fic........................................................................(7)

Sn

5.3.3停机操作

对于光伏发电站逆变器，最恶劣的电压闪变发生在满功率停机操作状态下，其闪变值Pst,fic应通过测

量结合虚拟电网确定，在整个测试过程中，应控制被测逆变器无功功率输出Q=0，并执行下列测量：

a)应在被测逆变器出口侧进行测量，测量电流的截止频率应至少为1500Hz；

5

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b)运行被测逆变器，测量从100%额定功率切除过程中的三相瞬时电流im(t)，测量时段T应足够

长以确保停机操作引起的电流瞬变已经减弱；

c)至少测量5次，每相得到5组T时段内的瞬时电流im(t)，运行功率等级允许±5%的偏差。

虚拟电网用于确定被测逆变器停机操作状态下的闪变值Pst,fic，应按规定的电网阻抗角ψk=30°，

50°，70°和85°（允许±2°的偏差）分别重复下面的步骤。

a)所测T时段内的瞬时电流im(t)应与ufic(t)的表达式结合，得到电压ufic(t)的曲线函数；

b)电压ufic(t)随时间变化的曲线函数应导入符合IEC61000-4-15的闪变算法，每相得到至少5

次每T时段时序的闪变值Pst,fic；

c)闪变值Pst,fic通过代入下式计算闪变值Pst：

Sk,fic

PstPst,fic.....................................................................(8)

Sn

注：对具有冲击电流抑制的被测逆变器，电流互感器等级应是额定电流的2～4倍；对于没有冲击电流抑制的被测逆

变器，电流互感器等级应是额定电流的10～20倍。

5.4谐波、间谐波及高频分量

光伏发电站逆变器出口侧的电流谐波、间谐波及高频分量应测量并记录作为电能质量的评判依据。

注：由于电压畸变可能会导致更严重的电流畸变，使得谐波测试存在一定的问题。注入谐波电流应排除公共电网谐

波电压畸变引起的谐波电流。

5.4.1电流谐波

h次电流谐波子群的有效值可采用以下公式计算：

1

2

IhC10hi..........................................................................(9)

i1

式中：

C10h+i——DFT输出对应的第10h+i根频谱分量的有效值；

a)在逆变器交流出口侧接入电能质量测量装置。

b)控制逆变器无功功率输出Q=0，分别测量逆变器10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、

90%及100%额定功率时的电流谐波，测量时间为10min；

c)取时间窗Tw测量电流谐波中心子群的有效值，取3s内15次输出结果的平均值；

d)计算10min内所包含的各3s电流谐波子群的平均值，记录最大值；

e)电流谐波子群应记录到第50次，计算电流谐波子群总畸变率并记录；

注1：电流谐波子群总畸变率：

2

50

Ih

THDSi100%........................................................(10)

h2I1

式中：

Ih——在10min内h次电流谐波子群的最大值；

I1——在10min内电流基波子群的最大值；

6

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注2：持续在短暂周期内的谐波可以认为是对公用电网无害的。因此，这里不要求测量因逆变器启停操作而引起的

短暂谐波。

5.4.2电流间谐波

h次电流间谐波中心子群的有效值可采用以下公式计算：

8

2

IhC10hi

i2

a)在逆变器交流出口侧接入电能质量测量装置；

b)控制逆变器无功功率输出Q=0，分别测量逆变器10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、

90%及100%额定功率时的电流间谐波，测量时间为10min；

c)取时间窗Tw测量电流间谐波中心子群的有效值，取3s内15次输出结果的平均值；

d)计算10min内所包含的各3s电流间谐波中心子群的平均值，记录最大值；

e)分别记录10min平均功率落在每个功率区间的电流间谐波中心子群，电流间谐波测量最高频率

应达到2kHz；

5.4.3电流高频分量

应测量逆变器10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%及100%额定功率的电流高频分量。

参照GB/T17626.7中附录B的要求进行电流高频分量的检测，以200Hz为间隔，计算中心频率从

2.1kHz至8.9kHz的电流高频分量。

5.5直流分量

本测试目的是测量光伏发电站逆变器运行时出口侧的直流分量。应按下述步骤进行测量：

a)在被测逆变器出口侧接入电能质量测量装置；

b)被测逆变器运行在33%额定功率，测试期间被测逆变器的输出功率应保持稳定，运行功率允许

±5%的偏差；

c)在被测逆变器出口侧测量各相的直流分量，按每个时间窗Tw测量一次直流分量作为输出，取

5min内所有输出结果的平均值；

d)以66%和100%的额定功率分别运行被测逆变器，重复步骤a)至c)。

6检测文件

6.1检测文档内容

检测结果应记录并包括以下内容：

a)被测逆变器的基本信息；

a)检测设备的规格参数；

b)实验室检测环境参数；

c)检测条件下被测逆变器的检测结果；

d)其他相关内容；

检测结果应能够重复验证。在实验室将各项检测结果如实记入原始记录表，原始记录表应有检测人

员、校核人员和技术负责人签名。原始记录表应作为用户档案保存两年。

7

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6.2检测记录

参照附录A给出的检测记录填写。

8

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AA

附录A

（资料性附录）

检测记录

A.1被测逆变器基本情况

被测逆变器基本情况按表A.1要求填写。

表A.1

检测机构

样品名称

送检单位

建设地址：

经度：

电站地理位置信息

纬度：

海拔：

占地面积：

装机容量：

额定功率：

电站基本信息无功配置：

组件类型：

组件型号：

逆变器型号：

接入电压等级

电压谐波总畸变率

接入电网信息频率偏差（0.2s平均值）

电压偏差（10min平均值）

三相电压不平衡度

年均日照强度

年均日照小时数

气候条件年峰值日照小时数

夏季平均气温

冬季平均气温

A.2三相电流不平衡度

三相电流不平衡度的检测记录按表A.2格式。

表A.2

9

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运行功率(kW)实测最大值95%概率大值

A.3闪变

持续运行状态下闪变的检测记录按表A.3格式。

表A.3

□无功功率Q=0

□无功功率Q=

电压等级

电网阻抗角ψk=30°

A相闪变值Pst

测量次数运行功率(kW)

1

2

3

4

5

B相闪变值Pst

测量次数运行功率(kW)

1

2

3

4

5

C相闪变值Pst

测量次数运行功率(kW)

1

2

3

4

5

电网阻抗角ψk=50°

10

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A相闪变值Pst

测量次数运行功率(kW)

1

2

3

4

5

B相闪变值Pst

测量次数运行功率(kW)

1

2

3

4

5

C相闪变值Pst

测量次数运行功率(kW)

1

2

3

4

5

电网阻抗角ψk=70°

A相闪变值Pst

测量次数运行功率(kW)

1

2

3

4

5

B相闪变值Pst

测量次数运行功率(kW)

1

2

3

4

11

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5

C相闪变值Pst

测量次数运行功率(kW)

1

2

3

4

5

电网阻抗角ψk=85°

A相闪变值Pst

测量次数运行功率(kW)

1

2

3

4

5

B相闪变值Pst

测量次数运行功率(kW)

1

2

3

4

5

C相闪变值Pst

测量次数运行功率(kW)

1

2

3

4

5

停机操作状态下闪变的检测记录按表A.4格式。

表A.4

□无功功率Q=0

□无功功率Q=

12

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电压等级

电网阻抗角ψk=30°

A相闪变值Pst

切除功率(kW)测量次数

12345

B相闪变值Pst

切除功率(kW)测量次数

12345

C相闪变值Pst

切除功率(kW)测量次数

12345

电网阻抗角ψk=50°

A相闪变值Pst

切除功率(kW)测量次数

12345

B相闪变值Pst

切除功率(kW)测量次数

12345

C相闪变值Pst

切除功率(kW)测量次数

12345

电网阻抗角ψk=70°

A相闪变值Pst

切除功率(kW)测量次数

12345

B相闪变值Pst

切除功率(kW)测量次数

12345

C相闪变值Pst

切除功率(kW)测量次数

12345

电网阻抗角ψk=85°

13

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A相闪变值Pst

切除功率(kW)测量次数

12345

B相闪变值Pst

切除功率(kW)测量次数

12345

C相闪变值Pst

切除功率(kW)测量次数

12345

A.4谐波、间谐波及高频分量

电流谐波子群的检测记录按表A.5格式。

表A.5

□无功功率Q=0

□无功功率Q=

电压等级

A相电流谐波子群有效值(A)

运行功率(kW)

谐波次数

1st

2nd

3rd

4th

5th

6th

7th

8th

9th

10th

11th

12th

13th

14th

15th

16th

14

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17th

18th

19th

20th

21st

22nd

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30th

31st

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36th

37th

38th

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40th

41st

42nd

43rd

44th

45th

46th

47th

48th

49th

50th

THDSi

B相电流谐波子群有效值(A)

运行功率(kW)

谐波次数

1st

2nd

15

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3rd

4th

5th

6th

7th

8th

9th

10th

11th

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22nd

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30th

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40th

41st

42nd

16

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43rd

44th

45th

46th

47th

48th

49th

50th

THDSi

C相电流谐波子群有效值(A)

运行功率(kW)

谐波次数

1st

2nd

3rd

4th

5th

6th

7th

8th

9th

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11th

12th

13th

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22nd

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17

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29th

30th

31st

32nd

33rd

34th

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38th

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40th

41st

42nd

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49th

50th

THDSi

电流间谐波中心子群的检测记录按表A.6格式。

表A.6

□无功功率Q=0

□无功功率Q=

电压等级

A相电流间谐波中心子群有效值(A)

运行功率(kW)

间谐波次数

1st

2nd

3rd

4th

5th

6th

7th

18

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8th

9th

10th

11th

12th

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20th

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30th

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34th

35th

36th

37th

38th

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40th

41st

42nd

43rd

44th

45th

46th

47th

19

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48th

49th

50th

B相电流间谐波中心子群有效值(A)

运行功率(kW)

间谐波次数

1st

2nd

3rd

4th

5th

6th

7th

8th

9th

10th

11th

12th

13th

14th

15th

16th

17th

18th

19th

20th

21st

22nd

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28th

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30th

31st

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33rd

34th

20

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35th

36th

37th

38th

39th

40th

41st

42nd

43rd

44th

45th

46th

47th

48th

49th

50th

C相电流间谐波中心子群有效值(A)

运行功率(kW)

间谐波次数

1st

2nd

3rd

4th

5th

6th

7th

8th

9th

10th

11th

12th

13th

14th

15th

16th

17th

18th

19th

20th

21st

21

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22nd

23rd

24th

25th

26th

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28th

29th

30th

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