電化學儲能電站監控系統測試技術應用分析

中圖分類號：TM732 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）19-0160-04

Abstract：Theapplicationofenergystoragepowerstationsisakeylinkinrealizingenergystructuretransformationand creatingnewpowersystems.Theenergystoragepowerstationmonitoringsystemisthecormerstoneofthesafeandefcient operationofenergystoragepowerstations.Basedonthetechnicalcharacteristicsoftheexistingelectrochemicalenergystorage powerstationmonitoringsystem，thispaperfirstanalyzesthearchitectureoftheelectrochemicalenergystoragepowerstation monitoringsystem，andthenputsforwardthecompositionofthetestsystemandpreparationrequirementsbeforetest.Acording tothetestrequirements，theelectrochemicalenergystoragepowerstationmonitoringsystem testitemsandtesttechnology applicationsareanalyzed，mainlyincludingdataacquisition，dataprocessng，controlandadjustment，alarm，datastorage，man machine interface，timing，systemresponsetime，avalancheandsystem loadfactor.Throughtheapplicationanalysisofthetesting technologyoftheelectrochemicalenergystoragepowerstationmonitoringsystem，ithascertainreferencesignificanceforthe construction， debugging，operation and maintenance of the electrochemical energy storage power station system.

Keywords：energy storage power station；monitoring system;testing technology；simulator;avalanche test

隨著全球對減少碳排放和實現可持續發展目標的追求，傳統化石能源正逐漸被風能、太陽能等可再生能源所替代。然而，這些可再生能源具有間歇性和不穩定性的特點，影響電網的穩定運行，使得電力供應面臨挑戰。在新能源出力隨機性和波動性增加的背景下，儲能作為解決問題的關鍵技術，其重要性日益突出。全球各國政府相繼出臺政策，支持儲能技術的發展和應用，以應對能源轉型過程中的挑戰，中國在“十四五”規劃中明確提出要加快新型儲能的規?；瘧?，推動能源系統的綠色低碳轉型。

儲能電站作為儲能技術在輸變電領域應用的重要基礎設施，可以在用電低谷時儲存能量過剩的可再生能源電力，在用電高峰時釋放能量，從而平衡電網負荷，提高電力供應的穩定性，是實現能源結構轉型和打造新型電力系統的關鍵環節。

儲能電站的安全高效運行對于電網的穩定性至關重要，因此需要一個能夠實時監控、診斷預警和全景分析的儲能電站監控系統來保障其運行的效率和安全性。儲能電站監控系統能夠實時采集儲能電站內電池管理系統、儲能變流器、變配電和輔助系統等設備的運行信息3，控制儲能電池的充放電過程，實現對儲能電站設備的遠程監視和控制，確保儲能電站的安全穩定運行。

為了規范和統一儲能電站監控系統的技術要求，2023年，國家市場監督管理總局和國家標準化委員會發布了GB/T42726—2023《電化學儲能電站監控系統技術規范》，規定了電化學儲能電站監控系統（以下簡稱“儲能監控系統”數據采集、數據處理、控制與調節、報警、數據存儲、人機接口、對時、系統性能等要求，適用于儲能監控系統的設計、制造、運行、維護和檢修等各個環節，是目前通用的儲能監控系統國家標準。

本文依據現行的儲能監控系統國家標準，分析儲能監控系統的典型架構，研究測試技術的實際應用，驗證儲能監控系統的各項技術要求。

1 系統架構

儲能監控系統由站控層設備、間隔層設備和相應網絡設備構成，站控層設備及上級調度的控制、調節命令通過網絡設備下達給間隔層設備，間隔層設備負責執行并將采集的信息通過網絡設備上送站控層設備和上級調度5。典型架構如圖1所示，其中： ① 站控層設備包括數據服務器、應用服務器、操作員站、遠動工作站、時間同步系統等； ② 間隔層設備包括電池管理系統、儲能變流器、變配電設備、消防和空調系統、環境監測設備等； ③ 網絡設備包括交換機、路由器等。

2 測試環境

儲能監控系統在儲能電站正常運行時需接入儲能變流器、電池管理系統等實際設備，儲能變流器、電池管理系統等實際設備占地面積大，且不易移動，導致儲能監控系統脫離現場運行環境時無法開展測試。為了能便捷地在廠內或實驗室開展儲能監控系統測試，可采用模擬裝置代替儲能變流器、電池管理系統等實際設備進行測試，模擬裝置具備與儲能監控系統通信的接口，支持模擬上級調度、電池管理系統、儲能變流器、變配電設備、消防系統、供暖通風與空氣調節系統、環境監測裝置等設備。

儲能監控系統與上級調度通信一般采用IEC-60870-5-104協議，可采用Qtester104軟件模擬上級調度，實現數據接收、指令下發等功能。儲能監控系統與電池管理系統、儲能變流器等間隔層設備通信一般采用GB/T19582—2008《基于Modbus協議的工業自動化網絡規范》的Modbus協議，可采用ModbusSlave軟件模擬間隔層設備，實現數據上送，指令接收等功能。典型試驗環境架構如圖2所示。

3測試準備

儲能監控系統測試內容主要包括數據采集、數據處理、控制與調節、報警、數據存儲、人機接口、對時等功能類測試和系統響應時間、雪崩及系統負載率等性能指標測試。根據測試需求，在對儲能監控系統進行測試前，需重點做好3項準備工作具體如下。

一是間隔層模擬裝置和上級調度的信息點表配置。通過儲能監控系統的點表和通信配置工具完成間隔層模擬裝置和上級調度的信息點表配置，裝置類型包括電池管理系統、儲能變流器、變配電設備和輔助系統等設備，信息點表類型包括模擬量、數字量、算術及邏輯計算量、遙控點位、遙調點位和報警點位等，針對報警點位還需配置報警級別、報警限值等屬性。

二是監控畫面的繪制和組態。通過儲能監控系統的繪圖工具，根據儲能站一、二次設備模型、間隔劃分情況繪制全站一次接線圖、通信網絡圖、間隔分圖和裝置分圖，再通過系統組態工具將圖形中的動態數據、控制和調節對象與信息點表進行關聯，以實現監控數據的動態刷新和控制調節操作。

三是儲能監控系統功能配置。通過儲能監控系統的配置工具，配置系統運行模式和運行策略、歷史數據存儲周期、報表以及對時服務器等配置。

在儲能監控系統配置完成后，啟動所有進程，與間隔層模擬裝置和上級調度模擬裝置建立正常通信，完成測試準備工作。

4測試技術的實際應用

4.1數據采集

為了能有效地對儲能站運行數據進行監控，需要對儲能監控系統數據采集的正確性和完備性進行檢查，測試儲能監控系統對間隔層裝置上傳的數據能否正確解析和顯示。使用間隔層模擬裝置依次設置電池管理系統、儲能變流器、變配電設備和輔助系統等設備輸出的模擬量或數字量數值，在儲能監控系統畫面上查看顯示的數據與模擬裝置輸出值的數據是否一致，從而判斷數據采集是否正確、完整。

4.2 數據處理

數據處理測試主要驗證儲能監控系統的算術及邏輯運算功能，保證數據經過計算和處理后不出現錯誤數據，測試內容包括數據質量狀態顯示、算術及邏輯運算正確性、數據統計正確性。

1）數據質量狀態顯示。通過間隔層模擬裝置輸出不同質量狀態的模擬量或數字量，在儲能監控系統的畫面上查看不同質量狀態數據顯示的顏色是否正確。

2）算術及邏輯運算正確性。通過間隔層模擬裝置輸出算術及邏輯計算量公式中的變量數據，在儲能監控系統的畫面上查看計算結果是否正確。

3）數據統計正確性。通過間隔層模擬裝置模擬不同工況下運行 10min 的數據，在儲能監控系統界面上統計該時段儲能系統充/放電量、循環次數、主要設備數據極值等運行數據，檢查統計結果是否正確。

4.3 控制與調節

儲能監控系統控制與調節主要包括站內儲能系統啟停、充/放電模式切換、斷路器/隔離開關等設備的分合操作，以及接收調度指令對儲能系統有功功率和無功功率的調節等。

1）站內控制測試。在儲能監控系統的控制界面下發滿足操作條件狀態下的儲能系統啟停、充/放電模式切換、斷路器/隔離開關等設備的分合操作指令，在間隔層模擬裝置上查看接收的指令是否正確；在間隔層模擬裝置中將設備設置為不滿足操作條件的狀態，再次下發控制指令，檢查操作是否被拒絕。

2）調度控制測試。通過上級調度模擬裝置下發儲能系統可調節能力范圍內的有功功率和無功功率調節指令，在間隔層模擬裝置上查看接收的指令是否正確；下發儲能系統可調節能力范圍外的指令，檢查指令是否被拒絕。

4.4報警

儲能電站設備出現事故或異常時，儲能監控系統需要能夠以顯著的方式正確推送報警事件給值班運行人員，因此需要針對報警信息的正確性、完備性以及報警方式進行測試。

1）設備狀態報警。通過間隔層模擬裝置觸發設備報警事件，在儲能監控系統報警界面上查看顯示的報警信息是否正確，依次對一級、二級、三級所有報警事件進行測試。

2）通信故障報警。間隔層模擬裝置與監控系統通信正常的情況下斷開通信連接，在儲能監控系統報警界面和通信網絡圖上查看報警信息是否正確。

3）報警方式檢查。配置報警類型為聲、光以及推畫面方式，通過間隔層模擬裝置觸發報警事件，檢查儲能監控系統是否以相應的方式報警。

4.5數據存儲

儲能監控系統具備將接收到的數據存儲為歷史數據的功能，以方便運維人員對歷史數據進行查詢和統計，存儲方式須支持周期存儲和觸發存儲。測試步驟如下：首先，設置儲能監控系統歷史數據存儲周期為 1min 通過間隔層模擬裝置模擬儲能系統持續運行 10min ；其次，模擬數字量變位或模擬量越限生成100個事件；最后，檢查歷史數據庫中周期存儲數據的時間間隔及數據的正確性、觸發事件記錄的正確性。

4.6 人機接口

人機接口是儲能監控系統操作的入口，人機接口應具備數據輸入、查詢、顯示、輸出和打印等功能。通過人機接口進行參數設置、歷史數據條件檢索、數據導出和打印等操作，檢查人機接口的各項功能是否正常。

4.7對時功能

儲能監控系統正常運行時，需要以本地時間記錄事件信息，因此需要保證本地時間與時間同步系統的一致性。一般情況下，儲能監控系統服務器、工作站通常采用NTP/SNTP方式實現對時，在時間同步系統與儲能監控系統服務器、工作站的正常授時的情況下，在終端命令窗口輸入“ntpq-q\"或\"ntpstat\"可以檢查本地時間與時間同步系統的一致性。

4.8 系統響應時間

儲能監控系統應能保證值班運行人員及時、快速地掌握儲能電站運行狀態，快速下達控制指令，保證儲能電站的安全穩定運行。因此，系統響應時間是一個重要的性能指標，包括模擬量/數字量/報警信息響應時間、控制指令生成時間、畫面響應時間等。

1）模擬量/數字量/報警信息響應時間。在間隔層模擬裝置上輸出信號，使用數字毫秒表記錄從信號輸出到信號在儲能監控系統畫面顯示的時間。

2）控制指令生成時間。在儲能監控系統的控制界面上向間隔層裝置下發任意指令，使用數字毫秒表記錄從界面指令下發到間隔層模擬裝置接收到指令的時間。

3）畫面響應時間。在儲能監控系統不同圖形畫面間切換調用，使用數字毫秒表記錄圖形調用到圖形完整顯示的時間。

4.9 雪崩及系統負載率

儲能站發生系統性故障時，間隔層裝置會在短時間內產生大量的數據傳送到儲能監控系統，儲能監控系統必須具備一定的信息雪崩處理能力和性能冗余，以保證數據記錄的正確性和完整性，從而為故障分析和處理提供數據支撐。測試步驟如下：首先開啟主機性能分析工具（如nmon）對儲能監控系統服務器、工作站的CPU負載率和網絡負載率等系統資源消耗情況進行記錄；然后使用間隔層模擬裝置在10s內連續觸發100次電池管理系統、儲能變流器、變配電等設備的動作信號和報警信號；最后通過歷史數據查詢檢查數據的正確性和完整性，通過主機性能分析工具統計系統負載率。

5 結束語

儲能技術的推廣和應用是我國推動能源結構轉型、構建新型電力系統和綠色低碳可持續發展的關鍵環節。儲能電站監控系統作為儲能電站生產運行的重要組成部分，對站內電網一次及二次設備的安全穩定運行起著至關重要的作用。因此，必須對儲能電站監控系統的功能、性能進行完整、嚴格的測試，提前規避其中的風險和隱患。同時，由于儲能監控系統自身的復雜性，測試人員需要正確合理的應用測試技術，以保證測試結果的準確和有效。

參考文獻：

[1]金鑫.基于新能源發展的電網規劃關鍵技術分析[J].產業創新研究，2024（22）：109-111.

[2]陳珍，肖振坤，王曉虎，等.獨立儲能電站收益分析及展望[J].現代工業經濟和信息化，2024，14（11）：263-267.

[3]謝文君，歐靖，葛立青，等.基于IEC61850的大容量儲能監控系統數據處理優化[J].電氣應用，2023，42（3）：69-75.

[4]電化學儲能電站監控系統技術規范：GB/T42726—2023[S].北京：中國標準出版社，2023.

[5]劉弋銘，劉力銘 .220kV 智能變電站的設計與實現[J].科學技術創新，2024（16）：209-212.

[6]趙炳良，郭志剛，王岐，等.變電站繼電保護裝置一鍵自動測試設計與應用[J].環境技術，2024，42（8）：176-181，196.

[7]李娜，李寬，李玉敦，等.廠站圖模和點表自動生成及信息校核方法[J]山東電力技術，2023，50（1）：34-39.

[8]吳琪，謝秋華，黃家志，等.某巨型電站計算機監控系統報警事件梳理與優化[J].水電站機電技術，2023，46（1）：60-62.

[9]嚴莉，楊敏躍，張志平，等.時間同步技術在機載以太網中的應用研究[J].信息技術與信息化，2024（9）：13-16.

[10]張迪，張雙瑩，曹凱，等.決策樹預測法對電力調度運行管理水平的提升[J].電工技術，2024（13）：20-22，26.

[11]胡俊，章兵，陸繼翔，等.電網調度自動化系統雪崩測試服務設計與實現[J].信息技術，2020，44（2）：33-36，42.