储能系统试验装置及其试验方法与流程

1.本发明属于电学技术领域，具体涉及到一种储能系统试验装置及其试验方法。


背景技术：

2.轨道交通车辆再生制动产生大量再生电能，引入储能系统以实现对列车再生制动能量的回收和再利用，是未来建设节能型社会的要求与发展方向。按向机车供电的电流制式不同，电气化铁路牵引供电系统主要分为直流制和交流制。交流制分为工频单相交流制及低频单相交流制，工频单相交流制主要应用于干线铁路交通系统；低频单相交流制接触网电压较低，主要应用于城市轨道交通系统。
3.在应用于25kv/50hz工频单相交流牵引供电系统时，储能系统主要通过功率融通装置(或铁路功率调节器，或再生制动能量利用装置，或平衡供电装置等)与分处两个不同区段牵引网之间进行功率转移，以实现相邻变电所或同一牵引变压器不同牵引臂之间的功率通融，从而实现了铁路牵引网再生制动能量的有效利用。在应用于直流750v/1500v/3000v牵引供电系统时，储能系统与架线电网相连，在车辆运行过程中，当列车工作于牵引启动或制动等不同工况时，会引起牵引网压降低或上升的动态变化，对应与储能系统的电能释放和电能吸收。当车辆制动时吸收再生电能，抑制架线电网网压上升；当车辆处于牵引工况或负载过大时，架线电网供电不足时，将导致架线网压下降，严重时甚至影响车辆正常运行，储能系统在车辆启动时释放能量为车辆提供电能，提高能量利用率的同时平滑牵引网电压波动，保障电网、车辆安全运行。
4.在上述应用场合的储能系统，需要通过试验方法测试储能系统的工作状况，尤其需要模拟与牵引供电系统相似的工况来进行功能/性能的验证。提出一种可靠、高效、经济、兼容的储能系统试验装置及方法，对于储能系统在轨道交通领域的应用具有十分重要的意义。


技术实现要素：

5.本发明提供一种储能系统试验装置及其试验方法，以解决现有的不能准确稳定的进行监测的问题。
6.基于上述目的，本发明实施例提供了一种储能系统试验装置，包括：至少一个待测储能系统、与至少一个所述待测储能系统连接的至少一个单相交直交变流器、分别与所述单相交直交变流器两侧连接的两个第一变压器、连接在电网与所述第一变压器之间的第二变压器、以及与所述待测储能系统和所述单相交直交变流器连接的主控台；所述主控台控制所述待测储能系统和所述单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验，同时实时监控所述待测储能系统的电气参数，并进行计算分析，获取并显示试验结果。
7.可选的，所述第一变压器为单相多分裂变压器，所述单相多分裂变压器包括一个高压绕组和多个低压绕组，所述高压绕组与所述第二变压器连接，任一个所述低压绕组与
所述单相交直交变流器连接。
8.可选的，所述单相多分裂变压器的多个所述低压绕组分别与多个所述单相交直交变流器连接，同时对分别与多个所述单相交直交变流器连接的多个所述待测储能系统进行放电和放电试验。
9.可选的，所述储能系统试验装置还包括断路器，两个所述第一变压器的所述高压绕组依次通过所述断路器以及所述第二变压器与电网连接。
10.可选的，所述待测储能系统包括储能变流器和储能介质，所述单相交直交变流器包括共直流侧连接的两个四象限变流器，所述储能变流器输入端与所述单相交直交变流器的中间直流端口连接，所述储能变流器的输出端与所述储能介质连接，所述单相交直交变流器的两个交流端口与两个所述第一变压器连接。
11.可选的，所述储能系统试验装置还包括设置于所述储能变流器的与所述单相交直交变流器连接的输入/输出端的电压/电流传感器以及温度传感器；所述主控台还包括：主控单元和与所述主控单元连接的显示屏，所述主控单元通过光纤与所述待测储能系统以及所述单相交直交变流器连接，并通过所述电压/电流传感器和所述温度传感器实时监控所述待测储能系统的所述电气参数，所述显示屏用于显示所述试验结果，所述主控单元通过交换机与上位机连接。
12.基于同一发明构思，本发明实施例还提出了一种应用于前述的储能系统试验装置的试验方法，包括：主控台输出控制信号控制待测储能系统和单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验；实时监控所述待测储能系统的电气参数；对所述电气参数进行计算分析，获取并显示试验结果。
13.可选的，所述主控台输出控制信号控制待测储能系统和单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验，包括：对所述待测储能系统进行充电试验时，所述主控台控制待测储能系统工作于充电状态，同时控制所述单相交直交变流器工作于整流状态，电网的能量依次通过所述第二变压器和第一变压器后，经所述单相交直交变流器整流存储至所述待测储能系统；对所述待测储能系统进行放电试验时，所述主控台控制待测储能系统工作于放电状态，同时控制所述单相交直交变流器工作于逆变状态，所述待测储能系统释放的能量经所述单相交直交变流器逆变，并依次通过所述第一变压器和第二变压器馈入电网。
14.可选的，所述主控台输出控制信号控制待测储能系统和单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验之前，包括：所述主控台向所述单相交直交变流器输出第一控制指令，控制所述单相交直交变流器工作于轻载模式，建立稳定的中间直流电压；向所述待测储能系统中的储能变流器下发第二控制指令，控制所述储能变流器工作于待机模式；向所述交直交变流器和所述储能变流器同时下发第三控制指令，配置试验功率；所述单相交直交变流器根据所述试验功率确定启动两个四象限变流器中的至少一个。
15.可选地，所述对所述电气参数进行计算分析，包括：计算所述待测储能系统的充电或放电功率：p(t)＝u(t)
×
i(t)，其中，p(t)为t时刻的充电或放电功率，u(t)为t时刻的瞬间电压，i(t)为t时刻的瞬间电流；计算电流纹波率δi％和电压纹波率δu％：δi％＝δi/i0×
100％，δu％＝δu/u0×
100％，其中，δi和δu分别为电流纹波峰值和电压纹波峰值，
i0和u0分别为电流平均值和电压平均值；计算电流误差率i
error
和电压误差率u
error
；i
error
＝(i
1-i2)/i2×
100％，u
error
＝(u
1-u2)/u2×
100％，其中，i1和u1为瞬间电压，i2和u2为给定恒压；计算能量效率η：η＝e
out
/e
in
×
100％，100％，其中，e
in
为储能变流器输入电能；e
out
为储能变流器输出电能，u1(t)为t时刻储能变流器输入瞬间电压，u2(t)为t时刻储能变流器输出瞬间电压，i1(t)为t时刻储能变流器输入瞬间电流，i2(t)为t时刻储能变流器输出瞬间电流；计算温度变化δt：δt＝t
1-t2，其中，t1为所述待测储能系统被测点环境温度；t2为当前环境温度。
16.本发明的技术效果为，从上面所述可以看出，本发明实施例提供的一种储能系统试验装置及其试验方法，储能系统试验装置包括：至少一个待测储能系统、与至少一个所述待测储能系统连接的至少一个单相交直交变流器、分别与所述单相交直交变流器两侧连接的两个第一变压器、连接在电网与所述第一变压器之间的第二变压器、以及与所述待测储能系统和所述单相交直交变流器连接的主控台；所述主控台控制所述待测储能系统和所述单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验，同时实时监控所述待测储能系统的电气参数，并进行计算分析，获取并显示试验结果，能够准确获得待测储能系统的与真实使用条件相近的工作状态，有效提高试验效率及准确度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例中的储能系统试验装置的结构示意图；
19.图2为本发明实施例中的主控台连接示意图；
20.图3为本发明实施例中的单相交直交变流器的结构示意图；
21.图4为本发明实施例中的储能系统试验装置进行充电试验的工作状态示意图；
22.图5为本发明实施例中的另一储能系统试验装置进行充电试验的工作状态示意图；
23.图6为本发明实施例中的以一储能系统试验装置进行充电试验的工作状态示意图；
24.图7为本发明实施例中的储能系统试验装置进行放电试验的工作状态示意图；
25.图8为本发明实施例中的另一储能系统试验装置进行放电试验的工作状态示意图；
26.图9为本发明实施例中的以一储能系统试验装置进行放电试验的工作状态示意图；
27.图10为本发明实施例中的储能系统试验装置的试验方法的流程示意图。
具体实施方式
28.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照
附图，对本公开进一步详细说明。
29.需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“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。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“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可能相应地改变。
30.本发明实施例还提供了一种储能系统试验装置。如附图1所示，储能系统试验装置包括：至少一个待测储能系统、与至少一个所述待测储能系统连接的至少一个单相交直交变流器、分别与所述单相交直交变流器两侧连接的两个第一变压器tp1、tp2、连接在电网与所述第一变压器tp1、tp2之间的第二变压器tp3、以及与所述待测储能系统和所述单相交直交变流器连接的主控台。所述主控台控制所述待测储能系统和所述单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验，同时实时监控所述待测储能系统的电气参数，并进行计算分析，获取并显示试验结果。
31.在本发明实施例中，第一变压器tp1、tp2为单相多分裂变压器，所述单相多分裂变压器包括一个高压绕组和多个低压绕组，所述高压绕组ax与所述第二变压器tp3连接，任一个所述低压绕组与所述单相交直交变流器连接。第一变压器tp1、tp2可将27.5kv单相电源转换为ac 1000v(或其他电压制式)的单相电源，供给单相交直交变流器使用。本发明实施例的储能系统试验装置可同时对多个待测储能系统进行充电和放电试验，此时，单相多分裂变压器的多个所述低压绕组分别与多个所述单相交直交变流器连接，同时对分别与多个所述单相交直交变流器连接的多个所述待测储能系统进行放电和放电试验。
32.在本发明实施例中，储能系统试验装置还包括断路器qf1，两个所述第一变压器tp1、tp2的所述高压绕组ax依次通过所述断路器qf1以及所述第二变压器tp3与电网连接。断路器qf1不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当储能系统试验装置发生故障时可切断过负荷电流和短路电流。第一变压器tp1、tp2可使用单相高阻抗多分裂变压器，也可以使用常规阻抗多分裂变压器，通过滤波电抗器与单相交直交变流器相连。第二变压器tp3可使用升压变压器将10kv公用电网转化为单相27.5kv电源输出，也可以使用降压变压器，将110kv公用电网或220kv公用电网降至27.5kv电源输出。参见图1，第二变压器tp3为升压的三相变压器，主要将uac＝10kv公用电网转化为单相27.5kv电源输出，模拟25kv/50hz工频单相交流牵引供电系统。
33.参见图2和图3，待测储能系统包括储能变流器和储能介质，储能变流器中设置有储能变流器控制单元(edcu)，储能变流器控制单元与主控台通过光纤通讯接受控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或者放电。储能介质可以为蓄电池储能、超级电容储能或者飞轮储能等多种型式。
34.所述单相交直交变流器包括共直流侧连接的两个基于全控型电力电子器件的两个四象限变流器4qs1和4qs2，所述储能变流器输入端与所述单相交直交变流器的中间直流端口连接，所述储能变流器的输出端与所述储能介质连接，所述单相交直交变流器的两个
交流端口与两个所述第一变压器tp1、tp2连接。结合图1，单相交直交变流器一侧的交流端口通过电感l1与一个第一变压器tp2的低压绕组a1x1连接，单相交直交变流器另一侧的交流端口通过电感l2与另一个第一变压器tp1的低压绕组a3x3连接。需要同时对其他待测储能系统进行充电和放电试验时，两个第一变压器tp1、tp2的低压绕组a4x4和a2x2连接与待测储能系统连接的单相交直交变流器的两侧的交流端口。单相交直交变流器中设置有控制单元(sdcu)，主要负责单相交直交变流器的实时控制与保护，并与主控台进行通讯接受控制指令，可根据控制指令选择工作模式。单相交直交变流器具备直流侧电压稳定控制功能，直流侧电压控制可以以固定参考值作为控制目标，也可依据与外部装置/系统的协调控制需求，在一定范围内调节直流侧电压大小，可适用于不同电压等级要求的储能系统。
35.在本发明实施例中，可选地，继续参见图2，储能系统试验装置还包括设置于所述储能变流器的与所述单相交直交变流器连接的输入/输出端的电压/电流传感器以及温度传感器。所述主控台还包括：主控单元、与所述主控单元连接的显示屏。所述主控单元通过光纤与所述待测储能系统以及所述单相交直交变流器连接，并通过所述电压/电流传感器和所述温度传感器实时监控所述待测储能系统的所述电气参数，所述显示屏用于显示所述试验结果。
36.主控台通过光纤与储能变流器控制单元(edcu)和单相交直交变流器的控制单元(sdcu)通讯，可实时控制储能变流器进行充电，同时控制单相交直交变流器从电网吸收待测储能系统充电时所需的电能；或者控制储能变流器进行放电，同时控制单相交直交变流器向电网释放待测储能系统放电时所释放的电能。同时，主控台可通过光纤通讯、布置于储能变流器输入/输出的电压/电流传感器以及温度传感器，实时监控储能系统基本电气量和温度参数，用于界面显示、分析评估以及出具测试报表等。显示屏hmi可在本地实时显示被试品运行状态与参数。所述主控单元通过交换机与上位机(例如试验人员电脑)连接，以远程监控试验过程。温度传感器可以为温度监控探头pt100或者热电偶。
37.在本发明实施例中，对待测储能系统进行充电试验时，由于能量由单相交直交变流器中间直流侧通过储能变流器流向储能介质，将会拉低中间直流侧电压，此时，要求单相交直交变流器的两个四象限变流器能够从电网中吸收能量，补充待测储能系统的充电功率，以维持中间直流电恒定。具体试验步骤包括：
38.首先试验人员通过主控台向单相交直交变流器下发第一控制指令，控制单相交直交变流器工作于轻载模式，建立稳定的中间直流电压；试验人员还通过主控台向储能变流器下发第二控制指令，控制储能变流器工作于待机模式；
39.其次试验人员通过主控台向交直交变流器和储能变流器同时下发第三控制指令，配置单相交直交变流器以及储能变流器试验时试验功率p的大小。单相交直交变流器会根据试验功率大小进行判断，若试验功率小于等于单个四象限变流器的最大功率pmax，即p≤pmax时，则控制只启动两个四象限变流器中的一个；若试验功率大于单个四现象变流器的最大功率pmax，即p＞pmax时，则控制同时启动两个四象限变流器。此时，四象限变流器将工作于整流状态。
40.然后试验人员通过主控台向交直交变流器和储能变流器同时下发第四控制指令，输出控制信号至单相交直交变流器与储能变流器，单相交直交变流器与储能变流器启动，开始进行充电试验。当储能变流器达到预定充电状态时，储能变流器向主控台发送反馈指
令，用于反馈待测储能系统工作状态，并要求主控台协调停止试验；当然试验人员也可以随时通过主控台下发指令停止试验。当主控台收到储能变流器反馈指令后(或实验人员决定停止试验时)，将同时向交直交变流器和储能变流器下发第五控制指令，指示单相交直交变流器与储能变流器停止工作，至此，将完成整个充电试验。
41.对待测储能系统进行充电试验时，储能系统试验装置存在如图4-图6所示的三种不同的工作状态。其中，图4为电网能量由第一变压器tp1经四象限变流器4qs1进入待测储能系统存储，待测储能系统充电。图5为电网能量由第一变压器tp2经四象限变流器4qs2进入待测储能系统存储，待测储能系统充电。图6为电网能量由第一变压器tp1和tp2，同时经四象限变流器4qs1和4qs2进入待测储能系统存储，待测储能系统充电。
42.在本发明实施例中，对待测储能系统进行放电试验时，由于能量由储能介质通过储能变流器流向交直交变流器中间直流侧，将会抬高中间直流侧电压，此时，要求单相交直交变流器的两个四象限变流器能够向电网释放能量，吸收待测储能系统的放电功率，以维持中间直流电恒定。具体试验步骤包括：
43.首先试验人员通过主控台向单相交直交变流器下发第一控制指令，控制单相交直交变流器工作于轻载模式，建立稳定的中间直流电压；试验人员还通过主控台向储能变流器下发第二控制指令，控制储能变流器工作于待机模式；
44.其次试验人员通过主控台向交直交变流器和储能变流器同时下发第三控制指令，配置单相交直交变流器以及储能变流器试验时试验功率p的大小。单相交直交变流器会根据试验功率大小进行判断，若试验功率小于等于单个四象限变流器的最大功率pmax，即p≤pmax时，则控制只启动两个四象限变流器中的一个；若试验功率大于单个四现象变流器的最大功率pmax，即p＞pmax时，则控制同时启动两个四象限变流器。此时，四象限变流器将工作于逆变状态。
45.然后试验人员通过主控台向交直交变流器和储能变流器同时下发第四控制指令，输出控制信号至单相交直交变流器与储能变流器，单相交直交变流器与储能变流器启动，开始进行放电试验。当储能变流器达到预定放电状态时，储能变流器向主控台发送反馈指令，用于反馈待测储能系统工作状态，并要求主控台协调停止试验；当然试验人员也可以随时通过主控台下发指令停止试验。当主控台收到储能变流器反馈指令后(或实验人员决定停止试验时)，将同时向交直交变流器和储能变流器下发第五控制指令，指示单相交直交变流器与储能变流器停止工作，至此，将完成整个充电试验。
46.对待测储能系统进行放电试验时，储能系统试验装置存在如图7-图9所示的三种不同的工作状态。其中，图7为待测储能系统能量经四象限变流器4qs1由第一变压器tp1进入电网，待测储能系统放电。图8为待测储能系统能量经四象限变流器4qs2由第一变压器tp2进入电网，待测储能系统放电。图9为待测储能系统能量同时经四象限变流器4qs1和4qs2由第一变压器tp1和tp2进入电网，待测储能系统放电。
47.在本发明实施例中，在对待测储能系统充电和放电试验过程中，主控台可通过光纤通讯、布置于储能变流器输出/输出的电压/电流传感器以及温度传感器，实时监控待测储能系统的电气参数，包括基本电气量和温度参数，并对所述电气参数自动进行计算分析，获取并显示试验结果，形成结果报表，用于界面显示、分析评估以及出具测试报表等。测试项点包括但不限于功率考核、能量效率考核、电流电压纹波率考核、电流电压误差考核和温
升考核等。
48.可选的，计算所述待测储能系统的充电或放电功率：p(t)＝u(t)
×
i(t)，其中，p(t)为t时刻的充电或放电功率，u(t)为t时刻的瞬间电压，i(t)为t时刻的瞬间电流。
49.计算电流纹波率δi％和电压纹波率δu％：δi％＝δi/i0×
100％，δu％＝δu/u0×
100％，其中，δi和δu分别为电流纹波峰值和电压纹波峰值，i0和u0分别为电流平均值和电压平均值。
50.计算电流误差率i
error
和电压误差率u
error
：i
error
＝(i
1-i2)/i2×
100％，i
error
＝(u
1-u2)/u2×
100％，其中，i1和u1为瞬间电压，i2和u2为给定恒压。
51.计算能量效率η：η＝e
out
/e
in
×
100％，其中，e
in
为储能变流器输入电能；e
out
为储能变流器输出电能，u1(t)为t时刻储能变流器输入瞬间电压，u2(t)为t时刻储能变流器输出瞬间电压，i1(t)为t时刻储能变流器输入瞬间电流，i2(t)为t时刻储能变流器输出瞬间电流。
52.计算温度变化δt：δt＝t
1-t2，其中，t1为所述待测储能系统被测点环境温度，单位℃；t2为当前环境温度，单位℃，温度变化δt为单位k。
53.本发明实施例的储能系统试验装置中使用的单相交直交变流器具备直流侧电压稳定控制功能，直流侧电压控制可以以固定参考值作为控制目标，也可依据与外部装置/系统的协调控制需求，在一定范围内快速调节直流侧电压(例如，dc1400v-dc1900v)，以适应不同工作电压或者制式的储能系统；并使用单相交直交变流器和储能装置实现能量双向流动，能量主要在电网和储能媒介中调度，除储能系统试验装置本身的损耗外，无其他能量浪费；还使用了多分裂降压变压器，根据待测储能系统实际数量和容量要求，可灵活的多重交直交变流器并联扩容配置。
54.本发明实施例的储能系统试验装置包括：至少一个待测储能系统、与至少一个所述待测储能系统连接的至少一个单相交直交变流器、分别与所述单相交直交变流器两侧连接的两个第一变压器、连接在电网与所述第一变压器之间的第二变压器、以及与所述待测储能系统和所述单相交直交变流器连接的主控台；所述主控台控制所述待测储能系统和所述单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验，同时实时监控所述待测储能系统的电气参数，并进行计算分析，获取并显示试验结果，能够准确获得待测储能系统的与真实使用条件相近的工作状态，有效提高试验效率及准确度。
55.基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种储能系统试验装置的试验方法。如附图10所示，该测流应用于前述的储能系统试验装置，储能系统试验装置的试验方法包括：
56.步骤s11：主控台输出控制信号控制待测储能系统和单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验。
57.在步骤s11之前，所述主控台向所述单相交直交变流器输出第一控制指令，控制所述单相交直交变流器工作于轻载模式，建立稳定的中间直流电压；并向所述待测储能系统中的储能变流器下发第二控制指令，控制所述储能变流器工作于待机模式；还向所述交直交变流器和所述储能变流器同时下发第三控制指令，配置试验功率；所述单相交直交变流器根据所述试验功率确定启动两个四象限变流器中的至少一个。若试验功率小于等于单个
四象限变流器的最大功率pmax，即p≤pmax时，则控制只启动两个四象限变流器中的一个；若试验功率大于单个四现象变流器的最大功率pmax，即p＞pmax时，则控制同时启动两个四象限变流器。
58.在步骤s11中，可选的，对所述待测储能系统进行充电试验时，所述主控台控制待测储能系统工作于充电状态，同时控制所述单相交直交变流器工作于整流状态，电网的能量依次通过所述第二变压器和第一变压器后，经所述单相交直交变流器整流存储至所述待测储能系统。具体地，主控台向交直交变流器和储能变流器同时下发第四控制指令，输出控制信号至单相交直交变流器与储能变流器，单相交直交变流器与储能变流器启动，开始进行充电试验。当储能变流器达到预定充电状态时，接收储能变流器发送的反馈指令，该反馈指令用于反馈待测储能系统工作状态，并要求主控台协调停止试验。当然也可以直接接收试验人员随时输入的停止试验指令。当主控台收到储能变流器反馈指令后(或实验人员决定停止试验时)，将同时向交直交变流器和储能变流器下发第五控制指令，指示单相交直交变流器与储能变流器停止工作，至此，将完成整个充电试验。
59.对所述待测储能系统进行放电试验时，所述主控台控制待测储能系统工作于放电状态，同时控制所述单相交直交变流器工作于逆变状态，所述待测储能系统释放的能量经所述单相交直交变流器逆变，并依次通过所述第一变压器和第二变压器馈入电网。具体地，主控台向交直交变流器和储能变流器同时下发第四控制指令，输出控制信号至单相交直交变流器与储能变流器，单相交直交变流器与储能变流器启动，开始进行放电试验。当储能变流器达到预定放电状态时，接收储能变流器发送的反馈指令，该反馈指令用于反馈待测储能系统工作状态，并要求主控台协调停止试验；当然也可以接收试验人员随时输入的停止试验指令。当主控台收到储能变流器反馈指令后(或实验人员决定停止试验时)，将同时向交直交变流器和储能变流器下发第五控制指令，指示单相交直交变流器与储能变流器停止工作，至此，将完成整个充电试验。
60.步骤s12：实时监控所述待测储能系统的电气参数。
61.在对待测储能系统充电和放电试验过程中，主控台可通过光纤通讯、布置于储能变流器输出/输出的电压/电流传感器以及温度传感器，实时监控待测储能系统的电气参数，包括基本电气量和温度参数。测试项点包括但不限于功率考核、能量效率考核、电流电压纹波率考核、电流电压误差考核和温升考核等。
62.步骤s13：对所述电气参数进行计算分析，获取并显示试验结果。
63.可选地，可选的，计算所述待测储能系统的充电或放电功率：p(t)＝u(t)
×
i(t)，其中，p(t)为t时刻的充电或放电功率，u(t)为t时刻的瞬间电压，i(t)为t时刻的瞬间电流。
64.计算电流纹波率δi％和电压纹波率δu％：δi％＝δi/i0×
100％，δu％＝δu/u0×
100％，其中，δi和δu分别为电流纹波峰值和电压纹波峰值，i0和u0分别为电流平均值和电压平均值。
65.计算电流误差率i
error
和电压误差率u
error
：i
error
＝(i
1-i2)/i2×
100％，u
error
＝(u
1-u2)/u2×
100％，其中，i1和u1为瞬间电压，i2和u2为给定恒压。
66.计算能量效率η：η＝e
out
/e
in
×
100％，其中，e
in
为储能变流器输入电能；e
out
为储
能变流器输出电能，u1(t)为t时刻储能变流器输入瞬间电压，u2(t)为t时刻储能变流器输出瞬间电压，i1(t)为t时刻储能变流器输入瞬间电流，i2(t)为t时刻储能变流器输出瞬间电流。
67.计算温度变化δt：δt＝t
1-t2，其中，t1为所述待测储能系统被测点环境温度，单位℃；t2为当前环境温度，单位℃，温度变化δt为单位k。
68.上述对本发明特定实施例进行了描述。在一些情况下，在上述记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
69.上述实施例的试验方法应用于实现前述实施例中相应的储能系统试验装置，并且具有相应的储能系统试验装置实施例的有益效果，在此不再赘述。
70.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本技术的范围被限于这些例子；在本技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
71.本技术中一个或多个实施例旨在涵盖落入本技术的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种储能系统试验装置，其特征是，所述储能系统试验装置包括：至少一个待测储能系统、与至少一个所述待测储能系统连接的至少一个单相交直交变流器、分别与所述单相交直交变流器两侧连接的两个第一变压器、连接在电网与所述第一变压器之间的第二变压器、以及与所述待测储能系统和所述单相交直交变流器连接的主控台；所述主控台控制所述待测储能系统和所述单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验，同时实时监控所述待测储能系统的电气参数，并进行计算分析，获取并显示试验结果。2.如权利要求1所述的储能系统试验装置，其特征是，所述第一变压器为单相多分裂变压器，所述单相多分裂变压器包括一个高压绕组和多个低压绕组，所述高压绕组与所述第二变压器连接，任一个所述低压绕组与所述单相交直交变流器连接。3.如权利要求2所述的储能系统试验装置，其特征是，所述单相多分裂变压器的多个所述低压绕组分别与多个所述单相交直交变流器连接，同时对分别与多个所述单相交直交变流器连接的多个所述待测储能系统进行放电和放电试验。4.如权利要求2所述的储能系统试验装置，其特征是，所述储能系统试验装置还包括断路器，两个所述第一变压器的所述高压绕组依次通过所述断路器以及所述第二变压器与电网连接。5.如权利要求1所述的储能系统试验装置，其特征是，所述待测储能系统包括储能变流器和储能介质，所述单相交直交变流器包括共直流侧连接的两个四象限变流器，所述储能变流器输入端与所述单相交直交变流器的中间直流端口连接，所述储能变流器的输出端与所述储能介质连接，所述单相交直交变流器的两个交流端口与两个所述第一变压器连接。6.如权利要求5所述的储能系统试验装置，其特征是，所述储能系统试验装置还包括设置于所述储能变流器的与所述单相交直交变流器连接的输入/输出端的电压/电流传感器以及温度传感器；所述主控台还包括：主控单元和与所述主控单元连接的显示屏，所述主控单元通过光纤与所述待测储能系统以及所述单相交直交变流器连接，并通过所述电压/电流传感器和所述温度传感器实时监控所述待测储能系统的所述电气参数，所述显示屏用于显示所述试验结果，所述主控单元通过交换机与上位机连接。7.一种应用于如权利要求1-6中任一项所述的储储能系统试验装置的试验方法，其特征是，所述试验方法包括：主控台输出控制信号控制待测储能系统和单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验；实时监控所述待测储能系统的电气参数；对所述电气参数进行计算分析，获取并显示试验结果。8.如权利要求7所述的试验方法，其特征是，所述主控台输出控制信号控制待测储能系统和单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验，包括：对所述待测储能系统进行充电试验时，所述主控台控制待测储能系统工作于充电状态，同时控制所述单相交直交变流器工作于整流状态，电网的能量依次通过所述第二变压器和第一变压器后，经所述单相交直交变流器整流存储至所述待测储能系统；对所述待测储能系统进行放电试验时，所述主控台控制待测储能系统工作于放电状态，同时控制所述单相交直交变流器工作于逆变状态，所述待测储能系统释放的能量经所
述单相交直交变流器逆变，并依次通过所述第一变压器和第二变压器馈入电网。9.如权利要求7所述的试验方法，其特征是，所述主控台输出控制信号控制待测储能系统和单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验之前，包括：所述主控台向所述单相交直交变流器输出第一控制指令，控制所述单相交直交变流器工作于轻载模式，建立稳定的中间直流电压；向所述待测储能系统中的储能变流器下发第二控制指令，控制所述储能变流器工作于待机模式；向所述交直交变流器和所述储能变流器同时下发第三控制指令，配置试验功率；所述单相交直交变流器根据所述试验功率确定启动两个四象限变流器中的至少一个。10.如权利要求7所述的试验方法，其特征是，所述对所述电气参数进行计算分析，包括：计算所述待测储能系统的充电或放电功率：p(t)＝u(t)
×
i(t)，其中，p(t)为t时刻的充电或放电功率，u(t)为t时刻的瞬间电压，i(t)为t时刻的瞬间电流；计算电流纹波率δi％和电压纹波率δu％：δi％＝δi/i0×
100％，δu＝δu/u0×
100％，其中，δi和δu分别为电流纹波峰值和电压纹波峰值，i0和u0分别为电流平均值和电压平均值；计算电流误差率i
error
和电压误差率u
error
：i
error
＝(i
1-i2)/i2×
100％，u
error
＝(u
1-u2)/u2×
100％，其中，i1和u1为瞬间电压，i2和u2为给定恒压；计算能量效率η：η＝e
out
/e
in
×
100％，其中，e
in
为储能变流器输入电能；e
out
为储能变流器输出电能，u1(t)为t时刻储能变流器输入瞬间电压，u2(t)为t时刻储能变流器输出瞬间电压，i1(t)为t时刻储能变流器输入瞬间电流，i2(t)为t时刻储能变流器输出瞬间电流；计算温度变化δt：δt＝t
1-t2，其中，t1为所述待测储能系统被测点环境温度；t2为当前环境温度。

技术总结
本发明提供一种储能系统试验装置及其试验方法，储能系统试验装置包括：至少一个待测储能系统、与至少一个所述待测储能系统连接的至少一个单相交直交变流器、分别与所述单相交直交变流器两侧连接的两个第一变压器、连接在电网与所述第一变压器之间的第二变压器、以及与所述待测储能系统和所述单相交直交变流器连接的主控台；所述主控台控制所述待测储能系统和所述单相交直交变流器的工作状态，对所述待测储能系统进行充电和放电试验，同时实时监控所述待测储能系统的电气参数，并进行计算分析，获取并显示试验结果。本发明能够准确获得待测储能系统的与真实使用条件相近的工作状态，有效提高试验效率及准确度。有效提高试验效率及准确度。有效提高试验效率及准确度。


技术研发人员：周智 陈洁莲 仇乐兵 高原 许汝波 邹华民 刘正雄 钟强 张典 龙致远
受保护的技术使用者：株洲中车时代电气股份有限公司
技术研发日：2022.01.06
技术公布日：2023/7/22