CN211905539U - 一种储能系统一次调频电网测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能系统一次调频电网测试装置。该装置包括：电网模拟装置，以及与电网模拟装置分别连接的电网输入端、三相电源输出端、人机交互系统和录波装置；电网输入端，用于为电网模拟装置接入电网电源；电网模拟装置，用于根据预设的控制参数，将电网工频交流电转换为目标频率的交流电；三相电源输出端，用于将电网模拟装置的电源输出并入被测试储能系统；人机交互系统，用于监控电网模拟装置的输入和输出状态信息以及设定控制参数；录波装置，用于录波分析电网模拟装置的输入和输出状态信息。本申请通过人机交互系统和录波装置实现输入输出状态的监控分析，以实现储能系统的一次调频电网测试，验证储能系统一次调频逻辑的正确性。

Description

一种储能系统一次调频电网测试装置

技术领域

本实用新型涉及电气设备技术领域，特别涉及一种储能系统一次调频电网测试装置。

背景技术

近几年来，随着各种新能源的开发和电力设备的更新，电网运行情况越来越复杂，而且负荷需求增加的情况日益突出，因此对电网调频的要求也越来越高。而当前调频的任务还是主要由调频机组来承担，机组调频具有响应速度慢、有延迟等弊病，导致无法满足如今越来越复杂的负荷变动。储能电站的兴起刚好弥补了这一缺陷。储能系统可以根据负荷波动快速协助电网完成一次调频，稳定电网运行频率。

针对用于一次调频的储能系统，只有在其一次调频功能逻辑正确的情况下，才可以并网与调频机组进行联调测试。对于这些储能系统，就需要提出一种在并网前预先测试一次调频功能逻辑是否正确的测试方案，来确保一次调频功能测试的可靠性。

实用新型内容

鉴于现有技术用于一次调频的储能系统需要预先测试一次调频功能逻辑是否正确的问题，提出了本实用新型的一种储能系统一次调频电网测试装置，以便克服上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种储能系统一次调频电网测试装置，该装置包括：电网模拟装置，以及与所述电网模拟装置分别连接的电网输入端、三相电源输出端、人机交互系统和录波装置；

所述电网输入端，用于为所述电网模拟装置接入电网电源；

所述电网模拟装置，用于根据预设的控制参数，将电网工频交流电转换为目标频率的交流电；

所述三相电源输出端，用于将所述电网模拟装置的电源输出并入被测试储能系统；

所述人机交互系统，用于监控所述电网模拟装置的输入和输出状态信息以及设定所述控制参数；

所述录波装置，用于录波分析所述电网模拟装置的输入和输出状态信息。

可选地，所述电网模拟装置包括：AC/DC/AC转换模块、传感器模块和控制器；

所述AC/DC/AC转换模块连接所述电网输入端和所述三相电源输出端，用于将电网工频交流电转换成目标频率的交流电并输出；

所述传感器模块连接所述电网输入端和所述三相电源输出端，用于获取所述电网模拟装置的输入和输出状态信息；且所述传感器模块的二次侧连接所述控制器和所述录波装置，将所述输入和输出状态信息发送给所述控制器和所述录波装置；

所述控制器连接所述AC/DC/AC转换模块和所述人机交互系统，用于向所述人机交互系统发送处理后的输入和输出状态信息，并根据所述人机交互系统的指令改变交流电转换的目标频率。

可选地，所述传感器模块包括电压互感器和电流互感器。

可选地，所述人机交互系统通过网口连接所述电网模拟装置，依据Modbus TCP协议与所述电网模拟装置通讯。

可选地，所述人机交互系统还用于将接收到的所述电网模拟装置的输入和输出状态信息进行显示。

可选地，所述录波装置用于将所述电网模拟装置的输入和输出状态信息绘制成波形，并显示在显示装置上用来观测。

可选地，所述人机交互系统的一次调频模式包括：一次调频死区测试模式和一次调频特性测试模式。

综上所述，本实用新型的有益效果是：

本申请的测试装置能够连接在电网与储能系统之间实现电能转换，通过电网模拟装置转换目标频率的交流电以模拟电网频率变换，并通过人机交互系统和录波装置实现输入输出状态的监控分析，以实现储能系统的一次调频功能测试，验证储能系统的一次调频功能是否正确。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例提供的一种储能系统一次调频电网测试装置结构示意图；

图2进一步示出了图1所示电网模拟装置的内部结构示意图；

图3示出了本实用新型储能系统一次调频电网测试装置一次调频后台界面显示图；

图4示出了本实用新型储能系统一次调频电网测试装置的一次调频死区测试程序流程图；

图5示出了本实用新型储能系统一次调频电网测试装置的一次调频特性测试程序流程图；

图中，电网输入端100、电网模拟装置200、AC/DC/AC转换模块201、传感器模块202、控制器203、三相电源输出端300、人机交互系统400、录波装置500。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本实用新型的技术构思是：本申请的测试装置能够连接在电网与储能系统之间实现电能转换，通过电网模拟装置转换目标频率的交流电以模拟电网频率变换，并通过人机交互系统和录波装置实现输入输出状态的监控分析，以实现储能系统的一次调频电网测试，从而验证储能系统一次调频逻辑的正确性。

图1至图3示出了本申请一种储能系统一次调频电网测试装置的一个实施例。

如图1所示，该储能系统一次调频电网测试装置包括：电网模拟装置200，以及与电网模拟装置200分别连接的电网输入端100、三相电源输出端300、人机交互系统400和录波装置500。

电网输入端100，用于为电网模拟装置200接入电网电源。

电网模拟装置200，用于根据预设的控制参数，将电网工频交流电转换为目标频率的交流电，从而模拟电网频率变化，并将产生频率变化的交流电输出到后端的三相电源输出端300。

三相电源输出端300，用于将电网模拟装置200的电源输出并入被测试储能系统。从而，测试被测试的储能系统的响应。

人机交互系统400，用于监控电网模拟装置200的输入和输出状态信息以及设定控制参数，通过输入需要进行测试的频率点和持续时间，控制电网模拟装置200转换交流电的目标频率。

录波装置500，用于录波分析电网模拟装置200的输入和输出状态信息。录波装置500可以通过录波软件绘制三相电压、电流以及有功无功和频率的波形，从而方便直观观测。

在本实施例中，如图2所示，电网模拟装置200具体包括：AC/DC/AC转换模块201、传感器模块202和控制器203。

AC/DC/AC转换模块201连接电网输入端100和三相电源输出端300，用于将电网工频交流电转换成目标频率的交流电并输出。

传感器模块202连接电网输入端100和三相电源输出端300，用于获取电网模拟装置200的输入和输出状态信息；且传感器模块202的二次侧连接控制器203和录波装置500，将输入和输出状态信息发送给控制器203和录波装置500。

控制器203连接AC/DC/AC转换模块201和人机交互系统400，用于向人机交互系统400发送处理后的输入和输出状态信息，并根据人机交互系统400的指令改变交流电转换的目标频率。

在本实施例中，传感器模块202包括电压互感器和电流互感器。

在本实施例中，人机交互系统400通过网口连接电网模拟装置200，依据ModbusTCP协议与电网模拟装置200通讯，以保证可靠通信。

在本实施例中，人机交互系统400还用于将接收到的电网模拟装置200的输入和输出状态信息进行显示，以方便工作人员在操作过程中直观查看测试的输入输出侧状态信息。

在本实施例中，录波装置500用于将电网模拟装置200的输入和输出状态信息绘制成波形，并显示在显示装置上用来观测。具体地，录波装置500通过采集电网模拟装置200输入、输出侧的状态信息后，通过软件处理在电脑上绘制成波形进行观测。

在本实施例中，人机交互系统400的一次调频模式包括：一次调频死区测试模式和一次调频特性测试模式。

结合图1至图3所示，逐个步骤地介绍使用本实施例储能系统一次调频电网测试装置进行调频测试的工作过程：

步骤1，电网输入端100将电网电压送至一次调频电网模拟装置200处，如无模拟指令，则电网模拟装置200输出正常频率的电压，并通过三相电源输出端300送入被测试储能系统中。

步骤2，在人机交互系统400输入需要进行测试的频率点和持续时间。本实施例中，一次调频分为两种模式，按照模式分为：一次调频死区测试模式和一次调频特性测试模式，图3示出了一次调频后台，也即人机交互系统400的界面示意图。

步骤3，选择模式，输入完成后下发测试指令开始测试。下发的信息按Modbus Tcp协议通过网口通讯下发至电网模拟装置200的控制器203中。

步骤4，电网模拟装置200得到下发指令后依照下发频率和时间依次执行频率模拟，将对应频率的交流电通过三相电源输出端300送至被测试储能系统。

步骤5，储能远方控制系统下发AGC(Automatic Generation Control，自动发电控制)指令，被测试储能系统根据频率变化对AGC指令进行响应。

步骤6，三相电源输出端300通过电网模拟装置200的传感器模块202将储能系统的电压、电流传入录波装置500，通过录波软件绘制三相电压、电流以及有功无功和频率的波形。从而，通过频率的变化，观测储能系统对AGC指令响应时的功率进行变化，判断储能系统一次调频的功能逻辑的正确与否。

本申请通过如上任一项的储能系统一次调频电网测试装置，可实现的测试功能包括：一次调频死区测试(如图4所示)和一次调频特性测试(如图5所示)。

一次调频死区测试包括如下步骤：

步骤1，周期性扫描下发测试标志位，判断是否进行测试指令下发，若是，则进入一次调频死区测试策略，若否，则继续扫描。如图4所示，本步骤即通过后台循环策略，对下发测试标志位进行周期性扫描，以判断是否进行死区测试。

步骤2，将一次调频死区测试的频率和时间赋值给将要下发的通道变量。具体地，如图4所示，将存于后台的变量下发至寄存器。

步骤3，将测试指令通过通道变量下发给电网模拟装置，并进行测试。

步骤4，测试完成后，下发停止测试指令，并将下发测试标志位清零，从而结束测试过程。

一次调频特性测试包括如下步骤：

步骤1，周期性扫描下发测试标志位，判断是否进行测试指令下发，若是，则进入一次调频特性测试策略，若否，则继续扫描。如图5所示，本步骤即通过后台循环策略，对下发测试标志位进行周期性扫描，以判断是否进行一次调频特性测试。

步骤2，根据人机交互系统和电网模拟装置之间的通道数量，分多次将一次调频特性测试的频率和时间赋值给将要下发的通道变量。本实施例，考虑硬件限制，寄存器通道预设不能满足数据传输需求，所以将一次调频特性测试模块中的频率和时间分多次赋值给下发的通道变量，分次传输测试。

步骤3，每次赋值后，将测试指令通过通道变量下发给电网模拟装置，并进行测试，测试完成后，继续下发剩余的频率和时间数据，依次进行测试。其中，通过延时等待一次测试完成后，自动发送停止指令，并将下一次需要下发的频率和时间赋值给通道变量，再次通过通道变量将测试数据下发给电网模拟装置，进行测试。

步骤4，全部测试完成后，下发停止测试指令，并将下发测试标志位清零结束测试。图5所示实施例中，示出了分两次下发频率和时间数据的程序流程。

综上所述，本申请通过将人机交互系统下发的待测目标频率值存储下来，并在人机交互系统下发开始测试指令后，通过电网模拟装置中的AC/DC/AC转换模块将电网输入端工频交流电依次模拟转换成人机交互系统下发的待测目标频率交流电，并送入三相电源输出端至储能系统。从而实现模拟电网响应AGC(Automatic Generation Control，自动发电控制)指令时(或无AGC指令时)频率的变化。通过电网模拟装置中的传感器模块检测对应AGC指令下(或无AGC指令时)储能系统的响应情况，从而检测储能系统(如储能电站)的一次调频逻辑是否满足一次调频并网要求。本申请中为电网和储能电站协调实现一次调频的并网实验提供了依据，验证了储能系统一次调频逻辑的正确性，让储能电站一次调频功能和性能的在线并网实验更加准确可靠。在本申请的优选实施例中，还通过分多次下发测试数据的方式，实现了电网的一次调频测试功能，解决了硬件限制通道数不足的问题。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种储能系统一次调频电网测试装置，其特征在于，该装置包括：电网模拟装置，以及与所述电网模拟装置分别连接的电网输入端、三相电源输出端、人机交互系统和录波装置；

所述电网输入端，用于为所述电网模拟装置接入电网电源；

所述电网模拟装置，用于根据预设的控制参数，将电网工频交流电转换为目标频率的交流电；

所述三相电源输出端，用于将所述电网模拟装置的电源输出并入被测试储能系统；

所述人机交互系统，用于监控所述电网模拟装置的输入和输出状态信息以及设定所述控制参数；

所述录波装置，用于录波分析所述电网模拟装置的输入和输出状态信息。

2.根据权利要求1所述的储能系统一次调频电网测试装置，其特征在于，所述电网模拟装置包括：AC/DC/AC转换模块、传感器模块和控制器；

所述AC/DC/AC转换模块连接所述电网输入端和所述三相电源输出端，用于将电网工频交流电转换成目标频率的交流电并输出；

所述传感器模块连接所述电网输入端和所述三相电源输出端，用于获取所述电网模拟装置的输入和输出状态信息；且所述传感器模块的二次侧连接所述控制器和所述录波装置，将所述输入和输出状态信息发送给所述控制器和所述录波装置；

所述控制器连接所述AC/DC/AC转换模块和所述人机交互系统，用于向所述人机交互系统发送处理后的输入和输出状态信息，并根据所述人机交互系统的指令改变交流电转换的目标频率。

3.根据权利要求2所述的储能系统一次调频电网测试装置，其特征在于，所述传感器模块包括电压互感器和电流互感器。

4.根据权利要求1所述的储能系统一次调频电网测试装置，其特征在于，所述人机交互系统通过网口连接所述电网模拟装置，依据Modbus TCP协议与所述电网模拟装置通讯。

5.根据权利要求1所述的储能系统一次调频电网测试装置，其特征在于，所述人机交互系统还用于将接收到的所述电网模拟装置的输入和输出状态信息进行显示。

6.根据权利要求1所述的储能系统一次调频电网测试装置，其特征在于，所述录波装置用于将所述电网模拟装置的输入和输出状态信息绘制成波形，并显示在显示装置上用来观测。

7.根据权利要求1所述的储能系统一次调频电网测试装置，其特征在于，所述人机交互系统的一次调频模式包括：一次调频死区测试模式和一次调频特性测试模式。

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