一种储能系统性能测试方法及装置与流程

1.本技术涉及储能系统测试领域，具体涉及一种储能系统性能测试方法及装置。


背景技术：

2.随着新能源发电和并网规模的扩大，储能系统作为分布式发电系统必要的能量缓冲环节，其能够同时提供有功及无功支撑，增强配电网对分布式电源的接纳能力，稳定电网末端节点电压水平，增强配电网的可控性。
3.为保证发电系统的正常运行，对储能系统的各项运行指标进行实时监测，已成为储能系统运行过程中不可或缺的环节。但目前的储能系统的测试只能对储能电站部分结构进行单一测试，不能满足储能电站并网系统的整体性能测试，无法确保并网后储能系统的可靠运行。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术提出了一种储能系统性能测试方法，包括：采集所述储能系统的第一电气运行信号，对所述第一电气运行信号进行信号处理，得到处理后的第二电气运行信号，并将所述第二电气运行信号传输至同步单元中；
5.将控制指令通过指定方式发送至同步单元中，以使所述同步单元对所述控制指令和所述第二电气运行信号进行同步处理；所述控制指令是控制器发送的对所述储能系统进行不同性能测试的控制指令；
6.根据同步处理后的所述第二电气运行信号，生成功率序列，并对同步处理后的所述控制指令和所述功率序列进行录波；
7.根据录波后得到的数据，确定所述功率序列中存在的索引值，以根据所述索引值对所述储能系统进行性能测试；所述索引值包括所述功率序列中发生突变的功率值所在位置。
8.在本技术的一种实现方式中，将控制指令通过指定方式发送至同步单元中，以使所述同步单元对所述控制指令和所述第二电气运行信号进行同步处理，具体包括：
9.对所述控制指令进行转换，计算所述第二电气运行信号的频率，并对转换后的所述控制指令和所述频率进行数模转换；
10.通过多通道采集单元，同步采集所述转换后的控制指令和所述频率。
11.在本技术的一种实现方式中，根据录波后得到的数据，确定所述功率序列中存在的索引值，以根据所述索引值对所述储能系统进行性能测试，具体包括：
12.遍历所述功率序列，依次确定所述功率序列中包含的功率值与所述功率值的前一功率值之间的第一差值；
13.在所述第一差值不为零的情况下，确定所述功率值在所述功率序列中的序列号为第一索引值；
14.以所述第一索引值为起点，向后遍历所述功率序列，以确定所述功率序列是否为
稳定状态；
15.在所述功率序列为稳定状态的情况下，确定第二索引值，以根据所述第一索引值和所述第二索引值，对所述储能系统进行性能测试。
16.在本技术的一种实现方式中，确定所述功率序列是否为稳定状态，具体包括：
17.向后遍历所述功率序列，确定所述功率序列中包含的功率值中的最大功率值，以及在所述最大功率值后是否存在小于所述最大功率值的目标功率值；
18.若存在，则确定所述功率序列在所述目标功率值所在位置处进入超调状态；
19.在所述功率序列进入超调状态的情况下，以所述目标功率值所在位置为起点，依次计算所述功率序列中包含的功率值与所述功率值的下一功率值之间的第二差值；
20.在所述第二差值为零值的情况下，确定所述功率序列为稳定状态。
21.在本技术的一种实现方式中，确定第二索引值，具体包括：
22.在所述第二差值为零值的情况下，确定作差得到所述第二差值的两个功率值中的首个功率值对应的序列号，为第二索引值。
23.在本技术的一种实现方式中，根据所述第一索引值和所述第二索引值，对所述储能系统进行性能测试，具体包括：
24.以所述第二索引值为起点，按照预设的序列间隔，确定所述功率序列中各所述序列间隔包含的多个功率值之间的滑动平均值，并将所述滑动平均值作为功率稳态值；
25.根据所述功率稳态值，计算所述储能系统的额定功率，并根据所述储能系统以所述额定功率运行的时间，确定第三索引值；
26.确定所述储能系统维持在所述额定功率预设范围内的充放电功率，并根据所述储能系统以所述充放电功率运行的时间，确定第四索引值；
27.根据所述第三索引值和所述第四索引值，确定所述储能系统的测试参数。
28.在本技术的一种实现方式中，根据同步处理后的所述第二电气运行信号，生成功率序列，具体包括：
29.按照所述第二电气运行信号的频率，确定所述第二电气运行信号对应的多个采样点；所述第二电气运行信号携带有所述储能系统运行时的电气运行参数，所述电气运行参数包括电压和电流；
30.根据所述多个采样点分别对应的电压和电流，确定所述多个采样点对应的多个功率值，以生成包含所述多个功率值的功率序列。
31.在本技术的一种实现方式中，所述指定方式包括脉冲、变送和通信。
32.在本技术的一种实现方式中，根据所述第三索引值和所述第四索引值，确定所述储能系统的测试参数，具体包括：
33.确定所述储能系统的充放电响应时间：
34.rt＝(d
q-d0)*0.1
35.确定所述储能系统的充放电调节时间：
36.at＝(d
a-d0)*0.1
37.确定所述储能系统的充放电转换时间：
38.zt＝(d
1-d0)*0.1
39.其中，rt为充放电时间，at为充放电调节时间，zt为充放电转换时间，d0为第一索
引值，d1为第二索引值，dq为第三索引值，da为第四索引值。
40.本技术实施例提供了一种储能系统性能测试装置，所述装置包括：
41.信号处理单元，用于采集储能系统的第一电气运行信号，对所述第一电气运行信号进行信号处理，得到处理后的第二电气运行信号，并将所述第二电气运行信号传输至同步单元中；
42.同步单元，用于对控制指令和所述第二电气运行信号进行同步处理；所述控制指令是控制器发送的对所述储能系统进行不同性能测试的控制指令；
43.数据处理单元，用于根据同步处理后的所述第二电气运行信号，生成功率序列，并对同步处理后的所述控制指令和所述功率序列进行录波；还用于根据录波后得到的数据，确定所述功率序列中存在的索引值，以根据所述索引值对所述储能系统进行性能测试；所述索引值表示所述功率序列中发生突变的功率值所在位置。
44.通过本技术提出的一种储能系统性能测试方法能够带来如下有益效果：
45.在储能系统的运行过程中，实时采集其对应的第一电气运行信号，并对第一电气运行信号进行分析处理，以对储能系统进行性能测试，第一电气运行信号能够反映储能系统运行时的整体性能，通过对采集到的电气运行信号进行数据处理，克服了传统单设备测试的弊端，方便工作人员了解储能测试系统的状态，确保储能系统并网后正常工作；在接收到控制指令后，通过同步单元对经过信号处理后的第一电气运行信号和控制指令进行同步处理，实现了指令、数据及频率的同步，保证了测量指标的实时性与可靠性，有效防止了数据处理的随机性；通过确定索引值的方式对储能系统进行性能测试，能够得到较为准确的储能系统动态响应时间，使得并网过程中处理储能系统大量运行数据成为可能，提升了计算结果的准确性。
附图说明
46.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
47.图1为本技术实施例提供的一种储能系统性能测试装置的结构示意图；
48.图2为本技术实施例提供的一种储能系统性能测试装备的功能示意图；
49.图3为本技术实施例提供的一种储能系统性能测试方法的流程示意图；
50.图4为本技术实施例提供的另一种储能系统性能测试方法的流程示意图。
具体实施方式
51.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
52.以下结合附图，详细说明本技术各实施例提供的技术方案。
53.图1为本技术实施例提供的一种储能系统性能测试装置的结构示意图，如图1所示，装置包括：
54.信号处理单元101，用于采集储能系统的第一电气运行信号，对第一电气运行信号
进行信号处理，得到处理后的第二电气运行信号，并将第二电气运行信号传输至同步单元中；
55.同步单元102，用于对控制指令和第二电气运行信号进行同步处理；控制指令是控制器发送的对储能系统进行不同性能测试的控制指令；
56.数据处理单元103，用于根据同步处理后的第二电气运行信号，生成功率序列，并对同步处理后的控制指令和功率序列进行录波；
57.还用于根据录波后得到的数据，确定功率序列中存在的索引值，以根据索引值对储能系统进行性能测试；索引值表示功率序列中发生突变的功率值所在位置。
58.如图2所示的一种储能系统性能测试装备的功能示意图，信号处理单元101实时采集储能系统的第一电气运行信号，该第一电气运行信号包括直流电流信号和直流电压信号。在采集到第一电气运行信号之后，首先对采集的直流电压信号和直流电压信号进行隔离变换和信号调理，然后对经过上述处理后得到的第二电气运行信号进行过零检测，以检测第二电气运行信号的频率，最后将第二电气运行信号传输至同步单元102中。同步单元102包括接收单元、arm处理器、d/a数模转换器以及多通道同步采集单元，接收单元能够同步接收到控制器发送的对储能系统进行性能测试的控制指令，将控制指令发送至arm处理器中，以使arm处理器对该控制指令进行转换，同时，arm处理器还可计算接收到的第二电气运行信号的频率，并将转换的控制指令和频率传输至d/a数模转换器中。在完成数模转换后，多通道同步采集单元1能够进行控制指令、信号频率和第二电气运行信号的同步采集，从而实现频率、指令和数据之间的同步，满足储能系统测试项目的同步需求。数据处理单元104与多通道同步采集单元相连接，包括可编程器件fpga、接口芯片和嵌入式x86系统，用于根据同步后的第二电气运行信号，对储能系统的性能进行测试。
59.以上为本技术实施例提供的一种储能系统性能测试装置，基于同样的思路，本说明书一个或多个实施例还提供了上述装置对应的方法及介质，如图3所示，方法包括：
60.s101：采集储能系统的第一电气运行信号，对第一电气运行信号进行信号处理，得到处理后的第二电气运行信号，并将第二电气运行信号传输至同步单元中。
61.在储能系统的运行过程中，实时采集储能系统的第一电气运行信号，第一电气运行信号包括直流电流信号和直流电压信号，通过获取储能系统的电压电流数据可以对其进行进行具体的性能测试。
62.在获取到第一电气运行信号之后，对该第一电气运行信号进行隔离变换、信号调解，得到处理后的第二电气运行信号。由于测试装置内置的数据处理单元并不是实时处理系统，同步信号和频率测量均有滞后性，易影响测试结果的准确度，对于实时性要求较高的储能系统测试项目，尤其是动态响应测试来说，保证数据、指令和频率三种信号的同步至关重要。因此，在得到第二电气运行信号后，需将其传输至同步单元中，以实现第二电气运行信号的信号同步。
63.s102：将控制指令通过指定方式发送至同步单元中，以使同步单元对控制指令和第二电气运行信号进行同步处理；控制指令是控制器发送的对储能系统进行不同性能测试的控制指令。
64.测试人员可通过控制器发送相应的控制指令，控制器包括stm32。控制指令在面对不同的测试项目时存在不同，测试项目包括功率控制测试、过载能力测试、低电压穿越测
试、高电压穿越测试、电能质量测试、动态响应特性测试、额定能量测试等，本技术实施例通过集成不同的测试功能于同一测试装置内，能够满足储能电站并网系统的整体性能测试，确保并网后储能系统的可靠运行。
65.测试装置内的同步单元能够对第二电气运行信号的数据、频率以及控制指令进行同步。其中，控制指令可通过指定方式发送至同步单元内，指定方式包括脉冲、变送和通信。在接收到该控制指令后，同步单元可对控制指令进行转换，还可计算第二电气运行信号的频率，并对转换后的控制指令和频率进行数模信号转换，在完成上述过程后，通过多通道同步采集单元，同步采集控制指令、第二电气运行信号的频率信号以及数据信号，以此实现了数据、频率以及指令的同步采集，保证了测试的准确性。
66.s103：根据同步处理后的第二电气运行信号，生成功率序列，并对同步处理后的控制指令和功率序列进行录波。
67.第二电气运行信号对应的数据信号中携带有储能系统运行时的电气运行参数，电气运行参数包括电压数据和电流数据。在完成信号同步后，按照第二电气运行信号的频率，确定其对应的多个采样点，然后根据多个采样点分别对应的电压和电流，确定多个采样点对应的多个功率值，从而生成包含多个功率值的功率序列。可以理解的是，每个电压电流数据对应一个功率值，频率可在保证测试准确度和数据量的基础上，根据实际需求进行设置，比如10khz，相应的，功率序列中各功率值之间的间隔则为0.1ms。在生成功率序列后，测试装置可通过录波将功率序列以及控制指令记录下来。
68.s104：根据录波后得到的数据，确定功率序列中存在的索引值，以根据索引值对储能系统进行性能测试；索引值包括功率序列中发生突变的功率值所在位置。
69.为提高性能测试的准确性，本技术实施例通过确定索引值的方法，对功率序列进行进一步的分析，以确定相应的测试参数。需要说明的是，为保证信号的同步，测试装置的采集频率与第二电气运行信号对应的频率需适应设置，比如，频率为10khz，则测试装置需每0.1ms采集一次触发脉冲。
70.在一个实施例中，以动态响应特性测试为例，详细说明性能测试的测试流程。具体地，遍历功率序列，依次确定功率序列中包含的功率值与该功率值的前一功率值之间的第一差值δp1。如果δp1不为零，则说明功率序列中存在发生突变的功率值，触发脉冲发生突变，此时需确定该功率值在功率序列中的序列号，并将序列号作为第一索引值d0。序列号表示该功率值在其所在的功率序列中的所处位置，比如，若频率为10khz，则序列号表示功率值在10k数据中所处的位置。
71.确定第一索引值之后，以该第一索引值为起点，继续向后遍历功率序列，以确定功率序列是否为稳定状态。在向后遍历功率序列的过程中，确定功率序列中包含的功率值中的最大功率值，并在功率序列中，确定最大功率值之后是否存在小于最大功率值的目标功率值。如果有，则说明功率序列在目标功率值所在位置处进入超调状态。在功率序列进入超调状态的情况下，以目标功率值所在位置为起点，依次计算功率序列中包含的功率值与该功率值的下一功率值之间的第二差值δp2。如果δp2为0，则说明该δp2对应的两个功率值相等，此时，功率序列进入稳定状态。其中，作差得到该δp2的两个功率值中的首个功率值对应的序列号，为第二索引值d1。
72.在确定出第一索引值d0和第二索引值d1，可据其对储能系统进行测试，具体地：
73.以第二索引值为起点，按照预设的序列间隔，确定功率序列中各序列间隔包含的多个功率值之间的滑动平均值，并将滑动平均值作为功率稳态值。
74.需要说明的是，在功率序列为稳定状态的情况下，对位于第二索引值(包括第二索引值)之后的功率值进行平均值计算时，为提高计算效率，可每间隔一个序列间隔，计算多个功率值之间的滑动平均值。一旦滑动平均值出现波动，则说明此时脉冲发生了变化，那么，需要重复上述过程重新进行索引值的判断。
75.在得到功率稳态值之后，计算储能系统的额定功率，并根据储能系统以额定功率运行的时间，确定第三索引值dq。需要说明的是，根据国标要求可计算90％的额定功率，第三索引值是功率序列能够维持额定功率运行的最后一个功率值所在的位置。
76.在确定出第三索引值之后，确定储能系统维持在额定功率预设范围内的充放电功率，并根据储能系统以充放电功率运行的时间，确定第四索引值da。需要说明的是，根据国标要求预设范围可设置为
±
2％，通过确定功率序列中能够满足上述充放电功率的最后一个功率值所在的位置，便能够确定第四索引值da。
77.在确定出第三索引值dq和第四索引值da之后，根据第三索引值dq和第四索引值da，确定储能系统的测试参数，具体可通过以下公式实现：
78.确定储能系统的充放电响应时间：
79.rt＝(d
q-d0)*0.1
80.确定储能系统的充放电调节时间：
81.at＝(d
a-d0)*0.1
82.确定储能系统的充放电转换时间：
83.zt＝(d
1-d0)*0.1
84.其中，rt为充放电时间，at为充放电调节时间，zt为充放电转换时间，d0为第一索引值，d1为第二索引值，dq为第三索引值，da为第四索引值。
85.需要说明的是，测试人员需在测试前根据实际的测试项目，确定当前测得的是充电响应曲线还是放电响应曲线。
86.如图4所示的另一种储能系统性能测试方法的流程示意图，假设采样频率为10khz，按照预设的采集频率，每间隔0.1ms采集电压电流(即第一电气运行信号)以及触发脉冲，根据采集到的电压电流数据生成功率序列。比较当前功率值与前一功率值之间的差值，以确定当前功率值是否发生突变，若突变，则记录该突变功率值对应的第一索引值。继续遍历功率序列，确定功率序列中的最大功率值，并将最大功率值与功率序列中位于最大功率值之后的多个功率值进行大小比较，以确定功率值是否在减少。若减少，则将该功率值与后一功率值作差，并判断作差得到的第二差值是否为零，若是，则计算功率率稳态值，并将作差为零值的两个功率值之间的首个功率值作为第二索引值。根据实际的测试需求，通过第一索引值和第二索引值计算测试参数，以此实现对于储能系统的性能测试。
87.本技术实施例提供了一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
88.采集所述储能系统的第一电气运行信号，对所述第一电气运行信号进行信号处理，得到处理后的第二电气运行信号，并将所述第二电气运行信号传输至同步单元中；
89.将控制指令通过指定方式发送至同步单元中，以使所述同步单元对所述控制指令
和所述第二电气运行信号进行同步处理；所述控制指令是控制器发送的对所述储能系统进行不同性能测试的控制指令；
90.根据同步处理后的所述第二电气运行信号，生成功率序列，并对同步处理后的所述控制指令和所述功率序列进行录波；
91.根据录波后得到的数据，确定所述功率序列中存在的索引值，以根据所述索引值对所述储能系统进行性能测试；所述索引值包括所述功率序列中发生突变的功率值所在位置。
92.本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
93.本技术实施例提供的装置和介质与方法是一一对应的，因此，装置和介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述设备和介质的有益技术效果。
94.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
95.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
96.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
97.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
98.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
99.内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
100.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法
或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
101.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
102.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。