《风电场电能质量和功率调节能力自动分析系统技术规范》

T/CPSS(L)2023—007

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由中国电源学会提出并归口。

本文件起草单位：国网山西省电力公司电力科学研究院、山西世纪中试电力科学技术有限公司、山

西合力创新科技股份有限公司、四川大学电气工程学院、深圳市中电电力技术股份有限公司、国网福建

省电力有限公司电力科学研究院、云南电网有限责任公司电力科学研究院、中国电力科学研究院有限公

司、厦门奕昕科技有限公司、国网安徽省电力有限公司电力科学研究院、南京灿能电力自动化股份有限

公司、深圳市三和电力科技有限公司、广西电网有限责任公司电力科学研究院、国网辽宁省电力有限公

司电力科学研究院、辽宁东科电力有限公司、国网河北省电力有限公司电力科学研究院、广东电网有限

责任公司广州供电局电力试验研究院。

本文件主要起草人：常潇、李慧蓬、张敏、高晓梅、汪颖、王昕、林芳、奚鑫泽、蔡勇、孔新亮、

李金中、俞友谊、张庭详、陈卫东、李胜辉、张潇桐、程子玮、许中。

本文件为首次发布。

中国电源学会团体标准征求意见稿

II

T/CPSS(L)2023—007

风电场电能质量和功率调节能力自动分析系统技术规范

1范围

本标准规定了风电场电能质量和功率调节能力自动分析系统的通用要求，包括系统架构与组成、系

统运行环境要求、系统功能要求、系统性能要求、测试流程和第三方检测要求。

本标准适用于对风电场电能质量和功率调节能力进行自动分析的系统。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T6587—2012电子测量仪器通用规范

GB/T12325电能质量供电电压偏差

GB/T12326电能质量电压波动和闪变

GB/T14549电能质量公用电网谐波

GB/T15543电能质量三相电压不平衡

GB/T15945电能质量电力系统频率偏差

GB/T19862-2016电能质量监测设备通用要求

GB/T19963.1风电场接入电力系统技术规定第1部分：陆上风电

GB/T24337电能质量公用电网间谐波

NB/T31005风电场电能质量测试方法

NB/T31099风力发电场无功配置及电压控制技术规定

NB/T31110风电场有功功率调节与控制技术规定

Q/GDW630风电场功率调节能力和电能质量测试规程

3术语和定义

GB/T中国电源学会团体标准19963.1—2021界定的以及以下术语和定义适用于本文件。征求意见稿

3.1

风电场windfarm，windpowerplant

由一批风电机组或风电机组群（包括机组单元变压器）、汇集线路、主升压变压器及其他设备组成

的发电站。

[来源：GB/T19963.1—2021，3.1]

4系统架构与组成

4.1系统架构

风电场电能质量和功率调节能力自动分析系统主要包括测试设备、文件存储设备、安全隔离装置和

数据分析处理设备，其典型架构如图1所示。

1

T/CPSS(L)2023—007

电网

测试设备文件存储设备安全隔离装置数据分析处理设备

可开放接口数据库

测试设备服务器

数据

安全

文件

防护

服务

装置

器

不可开放接口应用服

的测试设备务器

风电场

图1典型风电场电能质量和功率调节能力自动分析系统架构图

4.2测试设备

测试设备用于开展风电场电能质量和功率调节能力测试，测试点为风电场并网点，信号取自并网点

电压互感器和电流互感器的二次侧，能够记录风电场电能质量、有功功率、无功功率等数据。

对于可开放接口的测试设备，可通过设备内部自带无线通信设备、外接无线通信设备或有线专用网

络通道等方式将试验数据传输至文件存储设备；对于不可开放接口的测试设备，采用离线上传的方式，

将测试数据传输至数据分析处理设备。

4.3文件存储设备

文件存储设备包括数据文件服务器和安全防护装置。数据文件服务器用于对测试设备远程传输数

据进行解密并保存；安全防护装置用于拦截系统恶意攻击，保证数据文件服务器数据安全。

4.4安全隔离装置

安全隔离装置将文件存储设备与系统软件进行隔离，保证文件存储设备与系统软件安全。

4.5数据分析处理设备

数据分析处理设备包括数据库服务器和应用服务器。数据库服务器用于存储试验过程数据、试验结

果数据，支撑整个试验流程；应用服务器用于安装自动分析系统软件，解析测试设备数据，对报告试验

流程进行管理和控制，具备对数据自动进行计算分析、图表绘制、结果校验并生成试验报告等功能。

5系统运行环境要求

5.1中国电源学会团体标准测试设备运行环境要求征求意见稿

测试设备运行环境应满足GB/T19862-2016中5.4.1设备工作电源、5.5气候环境条件的要求。

5.2系统软件运行环境要求

系统软件宜运行在64位Windows或者Linux操作系统，CPU宜为2核及以上，内存宜为16G及以上，

磁盘宜为1TB及以上。

5.3系统服务器运行环境要求

系统服务器宜放置于机房内，供电电源一般采用交流220V供电，宜配置不间断电源。系统额定工

作环境如表1所示。

表1额定工作环境

环境参数要求

温度10℃～30℃

湿度20%～75%RH

2

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供电电压220×（1±10%）V

供电频率50×（1±5%）Hz

注：本表中数据参见GB/T6587-2012中4.7、4.10

6系统功能要求

6.1测试设备功能要求

6.1.1测试设备应满足NB/T31005、NB/T31110等标准对测试设备记录数据的功能要求。

6.1.2可开放接口的测试设备需要具备稳定的通信连接、高质量的数据传输能力，应对数据进行加密

传输，确保数据安全。

6.2系统兼容性

系统应兼容符合测试设备标准的各类电能质量测试设备和功率调节能力测试设备，可与各类测试

设备正常进行数据传输、信息交互等。

6.3系统软件功能要求

6.3.1电能质量分析模块

6.3.1.1背景电能质量分析

系统应能够读取测试设备记录的被测风电场的测试数据，根据NB/T31005中规定的方法自动计算

被测风电场退出运行时的背景电能质量指标（包括但不限于电压总谐波畸变率、各次谐波电压、间谐波

电压、长时间闪变值、运行频率、三相电压不平衡度、电压偏差等），判断其是否满足GB/T14549、

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

6.3.1.2运行电能质量分析

系统应能够读取测试设备记录的被测风电场的测试数据，根据NB/T31005中规定的方法自动计算

被测风电场并网运行于不同有功功率区间时的电能质量指标（包括但不限于各次谐波电压、谐波电流、

电压总谐波畸变率、间谐波电压、长时间闪变值、运行频率、三相电压不平衡度、电压偏差等），判断

其是否满足GB/T14549、GB/T24337、GB/T12326、GB/T15945、GB/T15543、GB/T12325的要求。

6.3.2功率调节能力分析模块

6.3.2.1有功功率变化分析

系统应能够读取测试设备记录的被测风电场的测试数据，根据NB/T31110中规定的方法自动计算

被测风电场正常运行、并网和正常停机时的有功功率变化（包括中国电源学会团体标准征求意见稿1min有功功率变化和10min有功功率变

化），判断其是否满足GB/T19963.1的要求。

6.3.2.2有功功率设定值/限值控制分析

在风电场输出功率大于75%额定功率时测试风电场跟踪设定值/限值运行的能力。系统应能够读取

测试设备记录的被测风电场的测试数据，根据NB/T31110中规定的方法绘制出测试曲线，自动计算被

测风电场跟踪有功功率设定值/限值运行的能力（包括控制精度、响应时间、调节时间等），判断其是

否满足NB/T31110的要求。

6.3.2.3无功功率调节能力分析

风电场能够根据电力系统调度机构指令，自动调节其发出（或吸收）的无功功率，实现对并网点电

压的控制。系统应能够读取测试设备记录的被测风电场的测试数据，根据Q/GDW630中规定的方法绘

制出测试曲线，自动计算被测风电场并网运行时无功电压控制系统的性能（包括调节时间、控制精度

等），判断其是否满足NB/T31099的要求。

3

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6.3.3数据管理功能

6.3.3.1数据管理应在契合测试设备生成数据的基础上，建立一套系统化的数据读取、处理、存储、

分析和计算流程，规范数据使用和管理，保证试验结果的可靠性和科学性。为应对大量数据存储情况，

应进行生命周期管理等策略。

6.3.3.2数据以试验原始数据、试验过程数据、试验结果数据等多个维度构成的数据架构进行管理；

以场站、试验类型、试验测试项为数据标签进行分类存储；为数据分析、试验结论提供数据支撑。

6.3.3.3应对数据进行全流程管理，系统应能上传、读取、下载测试设备的原始测试数据，应能对计

算分析结果进行存储、展示、下载，并记录数据访问信息等。

6.3.4设备管理功能

6.3.4.1测试设备台账信息包括设备型号、生产厂家、出厂编号、校准证书编号、有效期等。

6.3.4.2自动分析系统宜适配不同类型测试设备，可根据需要配置不同类型测试设备的通信接口和通

信协议，用于测试数据读取。

6.3.5报告生成功能

6.3.5.1报告基础信息包括风电场并网容量、并网电压等级、并网点短路容量等内容。

6.3.5.2系统应支持试验报告模板定制功能，可根据实际使用情况修改、定制试验报告格式。

6.3.5.3测试任务结束时，系统应通过分析测试设备测试数据，得到试验结果，根据用户所选部分或

全部测试项目的试验报告模板自动生成试验报告。

6.3.6系统管理功能

6.3.6.1系统应具有测试工作日志记录功能，并提供系统工作的检索和统计，监控并反馈系统运行情

况。

6.3.6.2系统应能够监测并记录系统中的硬、软件信息，当系统运行发生异常时应及时提供报警信息。

6.3.6.3系统应能够对所有用户的账号、密码及使用权限进行配置，以满足系统安全运行需要。

7系统性能要求

7.1测试设备性能

测试设备应满足NB/T31005、NB/T31110等标准对测试设备性能的要求。

7.2系统软件性能

系统其他性能指标应满足下列规定：

a)系统具备多任务并行处理功能，可满足多用户同时接入并生成报告，允许同时接入的用户数应

中国电源学会团体标准不小于20个；征求意见稿

b)单项测试数据计算分析时间≤10s；

c)平均故障间隔时间≥1440h；

d)使用寿命≥5年。

7.3系统服务器性能

系统服务器性能指标应满足下列规定：

a)CPU利用率≤60%；

b)内存使用率≤70%。

8测试流程

8.1准备阶段

该阶段需要人工介入，主要工作包括：系统功能测试、测试设备接线及配置、系统参数配置。系统

功能测试主要为通信状态确认，对于采用无线或有线通信方式的，应确认满足风电场网络安全相关规定。

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系统功能确认后，将测试设备接至风电场并网点，并按相关标准规定设置测试项目、测试工况、测试时

长、测试次数等要求开展风电场电能质量和功率调节能力测试数据采集。

8.2自动分析阶段

8.2.1数据读取

自动分析系统测试软件应能自动读取测试设备的数据，可开放通信协议的测试设备，测试数据通过

通信设备传输至系统；不可开放通信协议的测试设备，测试数据通过离线文件上传至系统。若不同测试

设备的测试数据格式有差异，自动分析系统软件应能正确识别、解析、存储相应数据。

8.2.2数据预处理

自动分析系统软件应能自动校验测试数据的数值和间隔，对异常数据（例如数据值缺失、数据格式

错误等）进行剔除、错误提示，提取正确数据并保存。

8.2.3功率区间识别

自动分析系统测试软件功率区间识别包括自动识别和人工识别，功率区间自动识别应能从一段时

间的测试数据中识别出不同功率区间的数据时间段，功率区间人工识别应能从一段时间的测试数据中

手动标记出不同功率区间的数据段。

8.2.4技术指标计算

自动分析系统测试软件应根据相关标准规定的测试项和计算方法对测试数据进行自动计算分析，

得出风电场电能质量和功率调节能力的相关技术指标，并生成相应图表。

8.2.5结果校验

自动分析系统测试软件应对计算出的各项技术指标与相关标准要求进行校验比对，判断其是否满

足相关标准要求，给出具体的合格项、不合格项等信息。

8.3报告生成阶段

该阶段允许人工介入，主要包括：自动生成测试报告、下载测试报告、人工审核测试报告。

中国电源学会团体标准征求意见稿

图2检测流程示意图

9第三方检测要求

9.1安全性检测

风电场电能质量和功率调节能力自动分析系统应进行第三方安全性检验，安全性检验项包括功能

安全、渗透测试、源代码安全测试，并在测试大纲中规定安全性检测方法。

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9.2功能性检测

风电场电能质量和功率调节能力自动分析系统应进行第三方功能性检验，功能性检测项包括系统

登录测试、数据管理功能测试、设备管理功能测试、报告生成功能测试、系统管理功能测试，并在测试

大纲中规定功能性检测方法。

9.3性能检测

风电场电能质量和功率调节能力自动分析系统应进行第三方性能检验，性能检测项包括系统响应

时间测试、系统并行访问用户数测试等，并在测试大纲中规定性能检测方法。

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A

A

附录A

（资料性）

功率区间自动识别方法示例

自动分析系统测试流程中的功率区间自动识别方法流程如图A.1所示。

功率数据原始数据获取

差分处理并构建Hankel矩阵X数据处理

对Hankel矩阵X进行奇异值分解奇异值分解

基于自适应阈值寻找过渡段边界数据自动分段

过渡段边界修正数据分段修正

数据分段结果

图A.1功率区间自动识别方法流程

步骤一：数据预处理。读取功率测试数据，记为P，P由N个采样点构成，可以表示为

。进行差分处理并构造其Hankel矩阵，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

中国电源学会团体标准征求意见稿

式中，n满足1<<nN，可以令mNn=−，则易得XR∈mn×。

步骤二：奇异值分解。对矩阵进行奇异值分解，提取其奇异值。当数据处于突变位置时，其奇

Xλi

异值表现为剧烈突变，可以计算出数据突变点的边界。

步骤三：构建自适应阈值进行数据自动分段。基于步骤二计算出奇异值，由于各风电场容量不固定，

若采用固定的阈值，会造成该阈值无法适用于所有数据分段流程，为克服固定阈值造成分段准确度较低

的缺陷，采用自适应阈值。

步骤四：过渡段修正。如果奇异值大于自适应阈值到奇异值小于自适应阈值这一段数据可以认为是

过渡段。而奇异值分解的输入信号长度与过渡段边界计算结果相关，如果输入信号长度过长，则无法准

确计算出过渡段边界，如果输入信号长度太短，则会大大增加计算时间。由于计算得到的过渡段结束时

刻存在一定延时，故需要对其进行修正。

自动分析系统测试流程中的功率区间自动识别结果如图A.2所示。

7

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5

最大奇异值

4

3

2自适应阈值

1

0

00.511.522.53

采样点/点104

有功功率80

60

40

/MW

20

0

00.511.522.53

采样点/点104

图A.2功率区间自动识别结果

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B

B

附录B

（资料性）

风电场电能质量和功率调节能力自动分析系统技术方案示例

B.1系统软件架构

系统软件采用微服务架构，将系统拆分成多个独立的服务，支持分布式部署，实现水平拓展和负载

均衡，提高系统的容错性和弹性，保障系统能够稳定、安全的运行。系统软件架构如图B.1所示。

图B.1系统软件架构图

B.2系统软件运行环境

系统服务器采用双核CPU、16G内存、500G磁盘，系统软件采用windows操作系统，JAVA环境为

Jdk8，数据库为mysql5.7。

B.3系统功能

B.3.1中国电源学会团体标准数据管理功能征求意见稿

试验原始数据文件上传、下载、查看、删除，如图B.2所示。

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T/CPSS(L)2023—007

图B.2数据管理功能示意图

B.3.2设备管理功能

测试设备查看、编辑、删除，如图B.3所示。

中国电源学会团体标准图B.3设备管理功能示意图征求意见稿

B.4报告生成功能

B.4.1试验信息录入

B.4.1.1试验文件上传

登录系统，选择场站、报告类型，上传试验文件到对应的试验项下。

B.4.1.2试验基本信息填写

进入基本信息填写流程，填写概述、测试时间、监测点位置等基本信息，选取测试设备及软件。

B.4.2数据预处理

B.4.2.1获取A4.1数据文件，对原始文件进行解析。

B.4.2.2对数据进行预处理。

B.4.2.3使用统一定义的数据映射关系处理数据并将数据渲染至图表。

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B.4.3功率区间识别与技术指标计算

B.4.3.1系统根据测试数据进行功率区间自动识别，识别出不同功率区间的测试数据起始时间和结束

时间，用于技术指标计算。

B.4.3.2系统根据功率区间识别结果，分别计算出各功率区间中的技术指标，结果如图B.4所示。