
北京四方繼保工程技術有限公司(以下簡稱"四方繼保")是國內電力系統繼電保護、自動化控制及新能源并網技術領域的專業企業,隸屬于四方股份(601126.SH)體系。公司在光伏逆變器、儲能變流器(PCS)等新能源核心裝備的研發與制造方面具有深厚技術積累,產品覆蓋集中式光伏逆變器、組串式逆變器、儲能PCS及微電網控制保護系統,廣泛應用于大型地面電站、工商業分布式光伏及電網側獨立儲能項目。
隨著新能源業務版圖的快速擴張,四方繼保在新產品研發過程中面臨日益增長的測試需求。其光伏逆變器與儲能變流器研發實驗室承擔著從原型驗證、型式試驗到出廠檢測的全鏈條測試任務,測試功率等級從數十KVA到MW級不等,測試標準涵蓋GB/T 19964、GB/T 34120、IEC 62116等多項并網技術規范。原有測試設備在功率容量、控制精度、自動化程度等方面已逐漸難以滿足新一代大功率產品的測試需求,設備升級勢在必行。

在與四方繼保技術團隊的深入交流中,思齊電子工程師梳理出以下六大核心痛點:
四方繼保新一代集中式光伏逆變器單機功率已達3.125MW/6.25MW,儲能PCS單機功率覆蓋500kW-1725kW。原有電網模擬電源最大功率僅315KVA,無法進行滿載工況下的LVRT/HVRT測試,只能降功率測試后外推,測試結果的可信度大打折扣。同時,原有設備最高輸出電壓僅450V,無法覆蓋690V并網等級的逆變器測試需求。
儲能PCS具備充放電雙向功率流動特性,需在四個象限全工況驗證。原有測試電源為單向輸出型,無法吸收PCS放電時回饋的電能,被迫采用能耗電阻消耗,不僅測試不完整(無法精確控制回饋工況下的電網電壓),還造成嚴重的發熱與能耗問題——滿功率放電測試時,電阻柜散熱量超過300kW,實驗室空調系統不堪重負。
實驗室需按GB/T 19964(光伏并網)、GB/T 34120(儲能PCS并網)、NB/T 33015(充電樁)等不同標準執行測試,各標準對LVRT曲線、頻率響應閾值、諧波注入譜等參數要求各不相同。原有設備需手動逐項配置參數,單臺逆變器全項目測試周期長達15-20個工作日,嚴重制約研發迭代速度。
LVRT測試要求電壓跌落起始相位精確可控,跌落深度誤差不超過±2%。原有設備采用阻抗分壓方案,跌落深度受被測設備阻抗影響,同一參數設置下不同被測設備的跌落深度差異可達5-8%,導致測試結果缺乏可比性與可重復性。此外,阻抗法無法實現HVRT(電壓升高)測試。
原有測試系統中,電網模擬電源、功率分析儀、示波器、數據采集器各自獨立運行,測試數據分散存儲在不同設備中。工程師需手動整理測試報告,不僅耗時耗力,且容易出現數據遺漏或格式不統一問題,難以滿足CNAS/CMA認證實驗室的數據管理要求。
原有設備已運行8年以上,IGBT老化導致故障率上升,年均維修停機時間超過15天。關鍵功率器件備件停產,維修周期長達2-3個月,嚴重影響實驗室測試排期。
基于四方繼保的測試需求與痛點分析,蘇州思齊電子科技有限公司提供了以SA-B750/900/1280大功率電網模擬電源為核心的系統化解決方案。該型號為一臺高功率密度一體化設備,額定功率750KVA,最高輸出電壓900V,最大輸出電流1280A,可全面覆蓋四方繼保光伏逆變器與儲能變流器實驗室的全部測試場景。
| 規格參數 | 指標 | 工程意義 |
|---|---|---|
| 額定功率 | 750KVA | 滿足500kW級PCS及中功率組串/集中式逆變器滿載測試 |
| 最高輸出電壓 | 900V AC | 覆蓋380V、480V、690V等全部主流并網電壓等級 |
| 最大輸出電流 | 1280A | 低壓大電流工況下仍有充裕裕量,支持多機并聯測試 |
| 功率運行模式 | 四象限雙向 | 儲能PCS充放電全工況測試,能量回饋效率≥96% |
| 頻率范圍 | 30-70Hz可編程 | 覆蓋50/60Hz電網頻率擾動與階躍響應測試 |
| 諧波注入 | 2-50次,THD可編程 | 滿足GB/T 17626.7諧波測試與背景諧波疊加測試 |
SA-B750/900/1280的功率-電壓-電流三者構成運行包絡面:在750KVA功率限額內,設備可根據被測設備的電壓等級自動匹配輸出電流。以典型測試場景為例:測試380V并網逆變器時,750KVA對應的線電流約為1139A,設備1280A的電流上限留有約12%的裕量;測試690V并網逆變器時,750KVA對應的線電流約為627A,設備可從容驅動。而900V的最高輸出電壓則可滿足部分中壓逆變器及特殊電壓等級設備的測試需求,這一寬電壓范圍設計使單臺設備即可覆蓋實驗室全部產品的測試任務,避免了多臺不同電壓等級設備并聯切換的復雜性。
SA-B750/900/1280是思齊電子面向大功率新能源并網測試場景打造的電網模擬電源,其核心技術特征包括:
設備內部采用5個150KVA標準功率模塊并聯運行,通過自主均流控制算法實現各模塊輸出電流偏差小于±1%。模塊化設計不僅提高了系統可靠性(單模塊故障時系統自動降額運行,不停機),還支持后期功率擴展——如需從750KVA升級至900KVA,僅需增加1個功率模塊,無需更換整機。
設備前端采用四象限PWM整流器,在PCS放電測試時可將被測設備回饋的電能高效逆變回電網,回饋效率≥96%。以750KVA滿載放電測試為例,可回饋約720kW電能至電網,相比傳統能耗電阻方案,單次滿載測試可節約電能約700kWh。
區別于傳統阻抗分壓法,SA-B750/900/1280采用基于電壓閉環的直接電壓控制策略,輸出電壓在0-900V范圍內連續可調。電壓跌落深度精度優于±0.5%,跌落起始相位可控精度±1°,消除被測設備阻抗對測試結果的干擾。同時支持電壓升高(HVRT)測試,跌落與升高可在同一測試序列中無縫切換。900V的最高輸出電壓可覆蓋380V、480V、690V等全部主流并網等級,無需額外配置升壓變壓器。
系統內置GB/T 19964-2014、GB/T 34120-2017、NB/T 33015-2014、IEEE 1547、VDE-AR-N 4110等十余項標準的完整測試模板,包含LVRT/HVRT曲線參數、頻率響應閾值表、諧波注入頻譜等。工程師選擇目標標準后,系統自動加載全部測試參數,無需手動配置。
蘇州思齊電子科技有限公司的SA-B750/900/1280在設計中充分考慮了大功率測試場景的特殊性。750KVA滿載運行時,系統采用液冷+風冷混合散熱方案,IGBT結溫控制在125°C以內,確保長時間滿載測試的熱可靠性。1280A的大電流輸出能力使得設備在380V低壓工況下仍有12%的電流裕量,可從容應對被測設備啟動沖擊電流和暫態過流工況。設備MTBF(平均平穩運行時間)設計值大于50,000小時,關鍵功率模塊支持熱插拔維護,平均維修時間(MTTR)小于2小時。
SA-B750/900/1280電網模擬電源部署于四方繼保光伏逆變器與儲能變流器綜合測試實驗室,與直流電源(光伏模擬器/電池模擬器)、功率分析儀、數據采集系統及上位機測試軟件構成完整的自動化測試平臺。單臺設備通過測試切換柜連接不同被測設備,實現光伏逆變器與儲能PCS的靈活切換測試。
SA-B750/900/1280的直接電壓控制技術從根本上解決了原有阻抗分壓法的精度問題。以500kW儲能PCS在380V并網點的LVRT測試為例:
| 對比維度 | 原有方案(阻抗分壓) | SA-B750/900/1280方案 |
|---|---|---|
| 跌落深度精度 | ±5-8%(受DUT阻抗影響) | ±0.5%(獨立于DUT) |
| 起始相位控制 | 不可控(隨機) | ±1°(可編程) |
| HVRT測試 | 不支持 | 支持(0-130%Un可編程) |
| 跌落恢復斜率 | 不可控 | 可編程(1-10000V/s可調) |
| 測試重復性 | 差(同一參數結果不一致) | 優秀(三次重復測試偏差<0.3%) |
| 電壓等級覆蓋 | 僅380V(450V上限) | 0-900V連續可調(覆蓋380/480/690V) |
900V的寬電壓范圍是SA-B750/900/1280的關鍵優勢之一。四方繼保的部分出口型逆變器需滿足480V(北美市場)和690V(歐洲工商業市場)并網要求,原有設備最高僅450V,無法直接測試,需外接升壓變壓器,引入額外的阻抗和非線性誤差。SA-B750/900/1280直接輸出0-900V可調電壓,無需任何外部變換設備即可覆蓋全部測試電壓等級,既簡化了測試接線,又消除了中間環節引入的測量誤差。
此外,SA-B750/900/1280支持"跌落-恢復-再跌落"的多段故障序列編程,可模擬實際電網中常見的連續故障場景(如重合閘不成功后的常見性故障),這一功能在原有設備上無法實現。
SA-B750/900/1280的四象限運行能力使儲能PCS的全工況測試成為可能。測試時,設備作為可編程電網連接PCS交流側,直流側連接電池模擬器。在PCS充電模式下,SA-B750/900/1280輸出功率驅動PCS向電池側充電;在PCS放電模式下,PCS向SA-B750/900/1280回饋電能,設備通過PWM整流器將電能逆變回電網。
關鍵測試指標與設備性能表現:
功率反轉響應:PCS從滿功率充電切換至滿功率放電時,SA-B750/900/1280在2ms內完成功率方向切換,電網電壓波動<±2%,滿足GB/T 34120對功率反轉過程中電能質量的要求。
充放電效率測量:設備內置功率測量模塊精度優于0.2%FS,配合外部高精度功率分析儀,可實現PCS充放電效率的精確量化。
能量回饋節能:以750KVA滿載放電測試1小時計算,回饋電網約720kWh(96%效率),系統自身損耗約30kWh,凈能耗僅30kWh。按工業電價0.7元/kWh計,單次滿載測試節約電費約504元。按年測試1500小時估算,年節約電費超75萬元。
能量回饋是大功率測試設備的"隱形價值"。蘇州思齊電子科技有限公司的SA-B750/900/1280四象限PWM整流器采用SiC(碳化硅)功率器件,開關頻率提升至48kHz,回饋效率實測達96.3%。更重要的是,回饋電能的電能質量滿足GB/T 14549諧波限值要求,不會對實驗室供電電網造成污染。四方繼保技術團隊在方案評審時特別關注了這一點——回饋電能的品質直接決定了設備能否在現有實驗室供電容量下長期運行。
思齊電子為四方繼保配套部署了SQ-Test自動化測試平臺,該平臺實現以下核心功能:
工程師選擇被測設備類型(光伏逆變器/儲能PCS)和目標標準后,平臺自動生成完整測試序列,包括LVRT(多跌落深度點)、HVRT、頻率響應、諧波注入、反孤島等全部測試項目,自動配置SA-B750/900/1280輸出參數,自動判定合格/不合格,并生成符合CNAS要求的測試報告。
SQ-Test通過SCPI指令和工業以太網同時控制SA-B750/900/1280電網模擬電源、直流電源、功率分析儀和數據采集器,實現測試流程的全自動執行。測試過程中,所有設備狀態實時監控,異常工況自動觸發保護停機。
所有測試數據(波形、測量值、判定結果)統一存儲在數據庫中,支持按設備型號、測試日期、測試項目等多維度檢索。測試報告自動生成,支持PDF和Excel格式導出,模板可按客戶要求定制。
SA-B750/900/1280自部署以來,已穩定運行超過6個月,累計完成光伏逆變器型式試驗12批次、儲能PCS型式試驗8批次,關鍵應用效果如下:
| 能力維度 | 升級前 | 升級后 | 提升幅度 |
|---|---|---|---|
| 最大測試功率 | 315KVA | 750KVA | +138% |
| 最高輸出電壓 | 450V | 900V | +100% |
| 最大輸出電流 | 480A | 1280A | +167% |
| 滿載LVRT測試 | 不支持(降功率外推) | 支持(500kW滿載) | 質變 |
| HVRT測試 | 不支持 | 支持 | 新增 |
| 儲能雙向測試 | 不完整(電阻耗能) | 四象限全工況 | 質變 |
| 電壓等級覆蓋 | 僅380V | 380V/480V/690V全覆蓋 | 質變 |
| 全項目測試周期 | 15-20工作日 | 5-6工作日 | -68% |
四象限能量回饋功能消除了原有電阻柜的發熱問題。以SA-B750/900/1280滿載運行計算:
原有方案:滿載放電測試1小時,電阻耗能約720kWh,空調系統額外耗電約150kWh(制冷),總能耗約870kWh
SA-B方案:滿載放電測試1小時,回饋電網約696kWh(96.3%效率),系統自身損耗約24kWh,凈能耗僅24kWh
單次測試能耗降低:97%,年節約電費超75萬元
實驗室空調負荷降低約300kW,原空調系統改造投入節省約50萬元
設備模塊化設計使MTTR從原來的2-3個月縮短至2小時以內,年均維修停機時間從15天降至2天以下
SQ-Test自動化測試平臺的引入使測試過程標準化。所有測試參數由標準模板自動加載,消除了人為配置錯誤的風險。測試數據統一入庫管理,每份報告均可追溯到原始波形數據,滿足CNAS認證實驗室的數據完整性要求。在最近一次CNAS評審中,評審專家對測試數據管理體系的規范性給予了高度評價。
"SA-B750/900/1280電網模擬電源的引入,不僅解決了我們大功率滿載測試的瓶頸,更在測試精度、效率和能耗三個維度實現了質的飛躍。900V的寬電壓范圍讓我們一臺設備就能覆蓋380V、480V、690V全部并網等級的測試需求,1280A的大電流輸出在低壓工況下仍有充足裕量。SQ-Test自動化平臺讓我們的測試工程師從繁瑣的參數配置中解放出來,專注于測試結果的分析與產品優化。思齊電子團隊在項目實施過程中的專業能力和響應速度也給我們留下了深刻印象。"
—— 四方繼保 測試實驗室負責人
北京四方繼保工程技術有限公司部署蘇州思齊電子科技有限公司SA-B750/900/1280電網模擬電源的案例,是大功率新能源并網測試設備國產化替代的典型實踐。SA-B750/900/1280以750KVA額定功率、900V最高輸出電壓、1280A最大輸出電流的核心規格,配合多模塊并聯均流架構、四象限能量回饋、寬范圍直接電壓控制和自動化測試平臺,精準解決了四方繼保在測試功率容量、雙向功率流測試、多電壓等級覆蓋、多標準測試效率、故障模擬精度、數據管理和設備可靠性七個維度的痛點。
單臺設備覆蓋全場景的設計理念,不僅降低了設備采購與維護成本,更簡化了測試系統架構,提升了實驗室空間利用率。該項目的成功實施驗證了國產電網模擬電源在大功率新能源測試場景中的技術競爭力。隨著光伏逆變器向MW級演進、儲能PCS向液冷大功率方向升級、V2G與微電網技術的規模化應用,測試設備的高功率化、寬電壓化、智能化、節能化趨勢不可逆轉。蘇州思齊電子科技有限公司將持續以SA-B系列為核心平臺,深化產品技術創新,為新能源行業客戶提供從單臺設備到系統集成的全棧測試解決方案。
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