基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试方法及系统与流程

1.本发明涉及电力系统的时间测试技术领域，尤其涉及一种基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试方法及系统。


背景技术：

2.电化学储能大规模发展对控制设备功能提出了越来越高的要求，对控制性能的最直接的评判指标是被控制量的精度及时间特性，其中对时间特性的要求在现行国家标准及行业标准中体现为对功率响应时间、功率转换时间的要求。在实际试验中，通常还需考虑指令从调度主站下发至硬件设备的通信时间，以及设备内部运算及出口控制量的时间，这两部分时间并不包含在标准要求的时间特性中，但是对于储能控制全过程的性能评价却十分重要，如果通信时间以及设备内部运算时间在控制全过程中占据较大比例的话，将会严重影响储能系统控制性能。
3.目前在相关的标准中对于控制指令通信时间、设备内部运算时间的测量并没有说明明确的方法，大部分试验中均直接忽略对这两部分时间的测量。实际上，后台系统接收到调度主站指令后采用不同的通信协议，比如采用iec 104协议或者iec 61850协议，这些不同的通信协议与控制设备通信，其通信时间是不同的。另外控制设备接受到控制指令后，其内部进行逻辑运行后再出口的时间与控制算法及芯片性能相关，不同厂家设备的计算时间可能会有较大不同。
4.因此，亟需提供一种可以准确测试储能站功率动作时间的方法。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试方法及系统，以解决现有技术中存在的问题。
6.为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：
7.第一方面，本发明提供一种基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试方法，包括：
8.s1：建立基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试系统；
9.s2：模拟调度主站向所述测试系统下发功率指令；
10.s3：通过测试系统的后台报文记录通信信号发出时间及到达时间；
11.s4：通过通信模块发出的通信报文测量不同硬件系统间的通信延时；
12.s5：计算调度主站下发功率指令到储能站功率开始变化所需的第一时间，计算后台指令出口至储能站功率开始变化所需的第二时间。
13.可选地，所述测试系统由储能站指令执行的流程联合虚拟调度主站系统、能量管理系统、网络时间协议服务器、录波仪以及储能站功率变换系统组成；
14.所述方法还包括：
15.采用网络时间协议服务器为测试系统授时。
16.可选地，所述s1之后，所述s2之前，所述方法还包括：
17.设定调度主站下发功率指令报文时间为t0、能量管理系统接收到调度主站下发功率指令报文时间为t1、能量管理系统向录波仪转发功率指令报文时间为t2、能量管理系统逻辑运算后向储能站功率变换系统下发功率指令报文时间为t3、录波仪接受到功率指令时间为t4、储能站功率变换系统控制功率开始响应的时间为t5。
18.可选地，所述s2包括：
19.模拟调度主站基于预设协议向所述测试系统下发功率指令；
20.能量管理系统的后台接收功率指令，执行运算步骤后，生成一路第一信号发送至录波仪，还生成一路第二信号发送至储能站功率变换系统；
21.储能站功率变换系统基于第二信号进行运算后控制变流器输出功率，录波仪同时记录功率变化的波形。
22.可选地，所述s3包括：
23.根据能量管理系统的后台的系统报文，确定t0、t1、t2、t3的时间。
24.可选地，所述s4包括：
25.能量管理系统基于所述通信模块向录波仪发出一帧通信报文；
26.记录能量管理系统发送报文时间以及录波仪收到报文的时间，并计算通信信号传输时间差，所述传输时间差为t3-t4之间的时间差。
27.可选地，所述s5包括：
28.录波仪记录t4-t5间的时间差；
29.计算调度主站下发指令到储能站功率开始动作的t0-t5的时间差，计算后台指令出口至储能站功率开始变化的t3-t5的时间差。
30.第二方面，本技术还提供一种基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
31.有益效果：
32.本发明提供的基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试方法，能够定量分析调度主站下发指令到储能站功率开始变化的时间以及后台指令出口至储能站功率开始变化的时间，准确评估储能站内设备对控制指令的响应情况。
附图说明
33.图1为本发明优选实施例的基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试方法的流程图；
34.图2为本发明优选实施例的基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试方法进行测试时的信号流向图。
具体实施方式
35.下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
37.请参见图1-图2，本技术实施例提供一种基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试方法，包括：
38.s1：建立基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试系统；
39.s2：模拟调度主站向测试系统下发功率指令；
40.s3：通过测试系统的后台报文记录通信信号发出时间及到达时间；
41.s4：通过通信模块发出的通信报文测量不同硬件系统间的通信延时；
42.s5：计算调度主站下发功率指令到储能站功率开始变化所需的第一时间，计算后台指令出口至储能站功率开始变化所需的第二时间。
43.上述的基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试方法，能够定量分析调度主站下发指令到储能站功率开始变化的时间以及后台指令出口至储能站功率开始变化的时间，准确评估储能站内设备对控制指令的响应情况。
44.可选地，测试系统由储能站指令执行的流程联合虚拟调度主站系统、能量管理系统、网络时间协议服务器、录波仪以及储能站功率变换系统组成；
45.上述的方法还包括：
46.采用网络时间协议服务器为测试系统授时。
47.需要说明的是，能量管理系统也是指ems后台，网络时间协议服务器也是指ntp、储能站功率变换系统也是指pcs。
48.可选地，s1之后，s2之前，上述的方法还包括：
49.设定调度主站下发功率指令报文时间为t0、能量管理系统接收到调度主站下发功率指令报文时间为t1、能量管理系统向录波仪转发功率指令报文时间为t2、能量管理系统逻辑运算后向储能站功率变换系统下发功率指令报文时间为t3、录波仪接受到功率指令时间为t4、储能站功率变换系统控制功率开始响应的时间为t5。
50.可选地，上述的s2包括：
51.模拟调度主站基于预设协议向测试系统下发功率指令；
52.能量管理系统的后台接收功率指令，执行运算步骤后，生成一路第一信号发送至录波仪，还生成一路第二信号发送至储能站功率变换系统；
53.储能站功率变换系统基于第二信号进行运算后控制变流器输出功率，录波仪同时记录功率变化的波形。
54.在本可选的实施方式中，利用虚拟调度主站下发功率控制指令，指令通过iec 104协议传输到ems后台系统。ems后台系统经过运算，一路信号通过iec 104协议直接转发至录波仪，一路信号通过iec 61850中的mms报文协议传输至pcs。
55.可选地，上述的s3包括：
56.根据能量管理系统的后台的系统报文，确定t0、t1、t2、t3的时间。
57.可选地，上述的s4包括：
58.能量管理系统基于通信模块向录波仪发出一帧通信报文；
59.记录能量管理系统发送报文时间以及录波仪收到报文的时间，并计算通信信号传输时间差，传输时间差为t3-t4之间的时间差。
60.可选地，上述的s5包括：
61.录波仪记录t4-t5间的时间差；
62.计算调度主站下发指令到储能站功率开始动作的t0-t5的时间差，计算后台指令出口至储能站功率开始变化的t3-t5的时间差。
63.需要说明的是，在计算时，t0、t1、t2、t3的时间可以通过ems后台软件通信报文记录。通过在ems后台与录波仪上通信，根据通信报文时间戳可测量t2-t4的时间差。t4-t5的时间差可以在录波仪内根据波形测量。t3-t5的时间差可以由t1-t5的时间差减去t1-t3的时间差得到。
64.至此，关键的t0-t5时间差，t3-t5时间差便可得到量测，其中t0-t5时间差为调度主站下发指令至pcs开始输出时间，t3-t5时间差为ems后台指令下发通信延时加上pcs逻辑运算时间。
65.在一示例中，根据以上方法对某一实际的储能电站进行基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试。储能电站规模为20mw/40mwh，采用电化学储能技术，电池选用磷酸铁锂电池。
66.分别在放电及充电工况各开展3次测试，记录功率指令下发及功率响应结果见表1。
67.表1功率动作时间测试结果
[0068][0069]
本技术实施例还提供一种基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试系统，包
括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法的步骤。该基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试系统能实现上述基于通信信号报文的储能站功率动作时间测试方法的各个实施例，且能达到相同的有益效果，此处，不做赘述。
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以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。