构网储能变流器测试规范

1构网型储能变流器接入电网测试规范2规范性引用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/T12706.1额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件第1部分：额定电压1kV(Um=1.2kV)和3kV(Um=3.6kV)电缆GB/T12706.2额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件第2部分：额定电压6kV(Um=7.2kV)到30kV(Um=36kV)电缆电能质量公用电网谐波建筑物雷电防护装置检测技术规范电化学储能系统储能变流器技术要求储能变流器检测技术规程GB/T36547电化学储能电站接入电网技术规定GB/T36548电化学储能电站接入电网测试规程GB/T38983.1虚拟同步机第1部分：总则GB/T40595并网电源一次调频技术GB50150电气装置安装工程电气设备交接试验标准DL/T474.4现场绝缘试验实施导则DL/T620交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T621交流电气装置的接地电化学储能系统中，连接于电池系统与电网(和/或负荷)之间的实现电能双向转换的装置。构网型储能变流器grid-formingpowerconversion2电网模拟装置gridsimulator模拟电网输出特性的可控交流电源。电池模拟装置batterysimulator模拟电池输出特性的可控直流电源。构网型储能变流器一次调频primaryfrequencycontrolofGFM-PCS当电力系统频率偏离目标频率时，电源通过控制系统的自动反应，调整有功出力减少频率偏差的控制功能。构网型储能变流器一次调压primaryvoltagecontrolofGFM-PCS当电力系统电压偏离目标电压时，电源通过控制系统的自动反应，调整无功出力减少电压偏差的控制功能。构网型储能变流器二次调频secondaryfrequencycontrolofGFM-PCS通过调度下发指令调整构网型储能变流器的有功功率输出来维持系统的频率恢复额定。构网型储能变流器二次调压secondaryvoltagecontrolofGFM-PCS通过调度下发指令调整构网型储能变流器的无功功率输出来维持系统的电压恢复额定。构网型储能变流器输出频率变化率rateofchangeoffrequencyofGFM-PCS描述构网型储能变流器输出频率变化快慢的重要参数。构网型储能变流器惯量时间inertiatimeconstantofGFM-PCS物理意义上表示虚拟同步机的虚拟转子在额定转矩作用下从静止启动到转速达到额定值所需的时构网型储能变流器无功调压系数reactivepower-voltageregulationcoefficientofGFM-PCS构网型储能变流器无功功率随电压幅值变化的变化率。构网型储能变流器有功调频系数activepower-frequencyregulationcoefficientofGFM-PCS构网型储能变流器有功功率随频率变化的变化率。构网型储能变流器低电压故障穿越lowvoltageridethroughofGFM-PCS当电力系统事故或扰动引起变流器交流出口侧电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，构网型储能变流器能够保证不脱网连续运行。构网型储能变流器高电压故障穿越highvoltageridethroughofGFM-PCS当电力系统事故或扰动引起变流器交流出口侧电压升高时，在一定的电压升高范围和时间间隔内，构网型储能变流器能够保证不脱网连续运行。34测试条件4.1环境条件应在下列环境中进行测试：a)环境温度：0°C~40°C;b)相对湿度：15%～75%;c)大气压强：86kPa～106kPa。4.2基本条件储能变流器在并网测试前应具备以下条件：a)储能变流器的防雷接地装置应符合GB/T21431、GB50057和DL/T621中的规定；b)储能变流器接人点设备的绝缘强度应符合GB50150的规定，接入点各回路交直流电缆绝缘应c)储能变流器接入点设备的耐压应满足DL/T474.4和DL/T620的要求；d)当储能变流器并网点的电压波动和闪变满足GB/T12326、电压谐波含有率满足GB/T14549、三相电压不平衡度满足GB/T15543、电压间谐波含有率满足GB/T24337的限值要求时，储能变流器应能正常运行。e)定制测试相关安全措施；f)完成现场调试后，方可接入电网进行测试。g)进行电网适应性测试时宜采用模拟电网装置，进行故障穿越时宜采用电网故障模拟发生装置。h)应采用于储能并网的虚拟同步发电机除应满足本标准的规定外，还应满足GB/T36548、GB/T34120等相关规定。5测试设备5.1测试仪器仪表测试仪器、仪表应按量值传递原则检验合格，并在有效期内。5.2用于测试的模拟电网装置性能模拟电网装置应能模拟公用电网的电压幅值、频率和相位的变化，并符合以下技术要求：a)与储能变流器连接侧的电压谐波应小于GB/T34133中谐波允许值；b)与电网连接侧的电流谐波应小于GB/T34133中谐波允许值；c)在测试过程中，稳态电压变化幅度不得超过标称电压的1%;d)电压偏差应小于标称电压的0.2%;e)频率偏差应小于0.01Hz;f)三相电压不平衡度应小于1%,相位偏差应小于0.5°;g)中性点不接地的模拟电网装置，中性点位移电压应小于相电压的1%;h)额定功率应大于被测试电化学储能系统的额定功率；i)具有在一个周波内进行士0.1%额定频率的调节能力；j)具有在一个周波内进行士1%额定电压的调节能力；k)阶跃响应调节时间应小于20ms;1)装置应能模拟三相对称电压跌落、相间电压跌落和单相电压跌落，跌落幅值应包含0%~90%;4m)装置应能模拟三相对称电压抬升，抬升幅值应包含110%~130%;n)电压阶跃响应调节时间应小于20ms。6测试项目和方法QQAQ储能C流负载)电网模拟装置B6.2测试项目构网型储能变流器全部测试项目如表1:构网型储能变流器测试项目汇总。测试项目技术要求(章条号)123输出频率变化率检测4稳态无功控制5稳态有功控制67动态有功检测8动态无功检测9相角突变耐受检测电能质量治理检测并离网功能检测电网强度适应性检测过载能力检测低电压故障穿越检测高电压穿越故障检测56.3离网运行检测6.3.1一次调频/调压功能检测a)按图1连接检测回路，闭合开关Q1,调节被测储能变流器工作在构网模式；b)设定储能变流器有功、无功功率参考为0,利用测量装置记录储能变流器输出电压、频率值；c)闭合Q3,接入阻性负载，负载功率设定为储能变流器额定功率的33%,利用测量装置记录储能变流器输出电压、频率值，并按照式(1)计算输出电压与频率偏差；d)更换负载类型为阻容性负载，PF=0.7,负载功率设定为储能变流器额定功率的33%,利用测量装置记录储能变流器输出电压、频率值，并按照式(1)计算输出电压与频率偏差；e)更换负载类型为阻感性负载，PF=0.7,负载功率设定为储能变流器额定功率的33%,利用测量装置记录储能变流器输出电压、频率值，并按照式(1)计算输出电压与频率偏差；f)负载功率设定为储能变流器额定功率的66%与100%,重复步骤b)~e),测试结果记录附录A.1离网运行检测。……U₀——实际电压，单位为伏特(V);6.3.2二次调频/调压功能检测检测按照以下步骤进行：a)按图1连接检测回路，闭合开关Q1,调节被测储能变流器工作在构网模式；b)设定储能变流器有功、无功功率参考为0,利用测量装置记录储能变流器输出电压、频率值；c)闭合Q3,接入阻性负载，负载功率设定为储能变流器额定功率的33%,储能变流器有功参考设定值与负载功率相等，利用测量装置记录储能变流器输出电压、频率值，并按式(1)计算输出电压与频率偏差；d)更换负载类型为阻容性负载，PF=0.7,负载功率设定为储能变流器额定功率的33%,储能变流器有功参考设定值与负载有功功率相等，无功参考设定值与负载无功功率相等，利用测量装置记录储能变流器输出电压、频率值，并按式(1)计算输出电压与频率偏差；e)更换负载类型为阻感性负载，PF=0.7,负载功率设定为储能变流器额定功率的33%,储能变流器有功参考设定值与负载有功功率相等，无功参考设定值与负载无功功率相等，利用测量装置记录储能变流器输出电压、频率值，并按式(1)计算输出电压与频率偏差；f)负载功率设定为储能变流器额定功率的66%与100%,重复步骤b)~e)。测试结果记录附录A.1离网运行检测。66.3.3输出频率变化率检测a)按图1连接检测回路，闭合开关Q1,调节被测储能变流器工作在构网模式；b)设定储能变流器有功、无功功率参考为0,利用测量装置记录储能变流器输出电压、频率值；c)闭合Q3,接入阻性负载，负载功率设定为储能变流器额定功率的33%,利用测量装置记录储d)负载功率设定为储能变流器额定功率的66%与100%,重复步骤b)~c)。测试输出频率变化曲4f——输出频率变化值，单位为赫兹(Hz);△t——频率改变所需时间，单位为秒(s);RoCoF——构网型储能变流器输出频率变化率，单位为赫兹每秒(Hz/s6.4稳态无功控制b)储能变流器在放电额定功率状态下运行至少3min,调节电网模拟装置电压为100%Un,测量c)储能变流器在放电额定功率状态下运行至少3min,调节电网模拟装置电压为95%Un,测量系d)储能变流器在放电额定功率状态下运行至少3min,调节电网模拟装置电压为90%Un,测量输e)储能变流器在充电额定功率状态下运行至少3min,调节电网模拟装置电压为100%Un,测量f)储能变流器在充电额定功率状态下运行至少3min,调节电网模拟装置电压为95%Un,测量输g)储能变流器在充电额定功率状态下运行至少3min,调节电网模拟装置电压为105%Un,测量Sn——额定容量，单位为伏特(kVA);6.5稳态有功控制7a)闭合Q1,Q2,断开Q3,储能变流器并网运行，设定给定有功、无功指令为0,运行至少3min,调节电网模拟装置输出频率50Hz变化为49.6Hz,步进为-0.01Hz/min,记录每次步进储能变流器输出有功数值；b)储能变流器并网运行，设定给定有功、无功指令为0,运行至少3min,调节电网模拟装置输出频率50Hz变化为50.4Hz,步进为0.01Hz/min,记录每次步进储能变流器输出有功数值；按△P——输出有功偏差率，单位为千瓦(kW);Pn——额定有功容量，单位为千瓦(kW);4f-—输出频率偏差，单位为赫兹(Hz);fn——额定频率，单位为赫兹(Hz);K——有功调频系数，单位为千瓦每赫兹(kW/Hz)。6.6惯量时间测定构网型储能变流器惯量时间测试按照以下步骤进行：a)按图1连接检测回路，闭合开关Q1,调节被测储能变流器工作在构网模式；a)设定储能变流器有功、无功功率为0;b)闭合Q3,接入阻性负载，负载功率设定为储能变流器额定功率33%,利用测量装置记录储能变流器输出频率、功率；c)将得到输出频率数据进行一阶系统拟合，化简为标准型式(5)得到时间常数T;d)依据有功调频系数与时间常数T,结合式(6)得到转动惯量J;e)由转动惯量J,结合式(7)得到构网储能变流器时间常数Tj;f)负载功率设定为储能变流器额定功率66%、100%,重复步骤b)~d),记录数据填写至附录A.3惯量时间测试。 (5)J=K₄T (6) (7)H(s)——拟合一阶惯性系统传递函数；T——等效时间常数，单位为秒(s);J——构网储能变流器惯量，单位为千克平方米(kg*m^2);Pn——额定容量，单位为千瓦(kW);Kf——有功调频系数，单位为千瓦每赫兹(kW/Hz);Tj——构网储能变流器时间常数，单位为秒(s);Wn——额定角频率，单位为弧度每秒(rad/s);6.7动态有功测试a)闭合Q1,Q2,断开Q3,设置储能变流器并网运行；8c)设置有功为额定数值，记录储能变流器输出有功功率波形。6.8动态无功测试检测应按如下进行：c)设置无功给定为额定数值，记录储能变流器输出无功功率波形。6.9相角突变耐受构网型储能变流器相角突变耐受测试按照以下步骤进行：b)设置电网模拟器A相电压相角突变值为5°;c)30s后电压相角恢复；d)设定有功指令分别为50%Pn,100%Pn,无功指令为0,重复步骤a)~c);e)设定功率指令为有功80%Pn,无功60%Pn,重复步骤a)~c);f)A相电压相角步进值为1°,重复步骤a)~e),记录储能变流器承受最大相角；g)B相电压相角步进值为1°,重复步骤a)~e),记录储能变流器承受最大相角；h)C相电压相角步进值为1°,重复步骤a)~e),记录储能变流器承受最大相角；i)设置A相、B相电压相角突变值为5°,相角步进值为1°,重复步骤a)~e),记录储能变流器承受最大相角；j)设置B相、C相电压相角突变值为5°,相角步进值为1°,重复步骤a)~e),记录储能变流器承受最大相角；k)设置C相、A相电压相角突变值为5°,相角步进值为1°,重复步骤a)~e),记录储能变流器承受最大相角；1)设置三相电压相角同时突变值为5°,相角步进值为1°,重复步骤a)~e),记录储能变流器承受最大相角；m)测试结果记录附录A.4相角突变测试记录表。6.10电能质量治理6.10.1电压谐波治理构网型储能变流器应具备在不增加额外传感器的条件下，优化输出电压质量，以保证本地负载供电质量。检测应按如下进行：a)选择阻性负载为80%Pn,非线性负载为5%Pn,闭合开关Q2,Q3;b)记录输出电压波形与THD;c)闭合Q1,储能变流器并网运行，设定给定有功指令为100%Pn;d)记录输出电压波形与THD;e)非线性负载步进值5%Pn,直到20%Pn,重复步骤a)~d);f)测试结果记录附录A.5谐波治理测试记录表。6.10.2电压不平衡治理储能变流器电压不平衡治理测试按照以下步骤进行：a)调节模拟电网，使电压不平衡度为5%,不平衡度可按式(8)计算；9b)选择阻性负载为50%Pn,闭合开关Q2,Q3;c)闭合Q1,储能变流器并网运行，设定给定有功指令为100%Pn;e)调节模拟电网使电压不平衡度依次为7%,9%,11%,重复步骤b)~d);a)选择阻性负载为50%Pn,闭合开关Q2,Q3,记录系统电压电流波形；a)调节模拟电网内部输出阻抗，营造SCR为2的工况，闭合开关Q2,模拟电网输出阻抗计算公b)闭合开关Q1,储能变流器有功、无功设定分别为100%Pn,0,并网运行；b)设置构网型储能变流器有功指令为1106.14低电压故障穿越6.14.1对称低电压穿越储能变流器低电压对称故障穿越测试按照以下步骤进行：a)闭合Q1,Q2,断开Q3,检测应按如下步骤进行：b)对称穿越检测电压点为0%Un、20%Un、50%Un、70%Un、90%Un,并按照图2所示选取时间。c)记录储能变流器有功无功输出波形，与输出电压电流波形。d)按照0%Pn,33%Pn,66%Pn,100%Pn,重复步骤a)与b);e)按照-33%Pn,-66%Pn,-100%Pn,重复步骤a)与b)。0图2低电压穿越曲线示意图6.14.2不对称低电压穿越储能变流器低电压不对称故障穿越测试按照以下步骤进行：a)不对称穿越检测依次设置单相对地故障、两相对地故障，以及相间短路故障，并按照图2所示选取时间；b)记录储能变流器有功无功输出波形，与输出电压电流波形；c)按照0%Pn,33%Pn,66%Pn,100%Pn,d)按照-33%Pn,-66%Pn,-100%Pn,重复步骤a)与b)。6.15高电压故障穿越6.15.1对称高电压穿越储能变流器高电压对