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四方继保 × 思齐电子 SA-B系列电网模拟电源赋能光伏与储能变流器

更新时间: 2026-08-17  点击次数: 51次

一、客户背景

北京四方继保工程技术有限公司(以下简称"四方继保")是国内电力系统继电保护、自动化控制及新能源并网技术领域的专业企业,隶属于四方股份(601126.SH)体系。公司在光伏逆变器、储能变流器(PCS)等新能源核心装备的研发与制造方面具有深厚技术积累,产品覆盖集中式光伏逆变器、组串式逆变器、储能PCS及微电网控制保护系统,广泛应用于大型地面电站、工商业分布式光伏及电网侧独立储能项目。

随着新能源业务版图的快速扩张,四方继保在新产品研发过程中面临日益增长的测试需求。其光伏逆变器与储能变流器研发实验室承担着从原型验证、型式试验到出厂检测的全链条测试任务,测试功率等级从数十KVA到MW级不等,测试标准涵盖GB/T 19964、GB/T 34120、IEC 62116等多项并网技术规范。原有测试设备在功率容量、控制精度、自动化程度等方面已逐渐难以满足新一代大功率产品的测试需求,设备升级势在必行。

四方继保 × 思齐电子 SA-B系列电网模拟电源赋能光伏与储能变流器

图1 四方继保实验室SA-B750/900/1280电网模拟电源部署现场

二、客户痛点分析

在与四方继保技术团队的深入交流中,思齐电子工程师梳理出以下六大核心痛点:

痛点一:大功率满载测试能力不足

四方继保新一代集中式光伏逆变器单机功率已达3.125MW/6.25MW,储能PCS单机功率覆盖500kW-1725kW。原有电网模拟电源最大功率仅315KVA,无法进行满载工况下的LVRT/HVRT测试,只能降功率测试后外推,测试结果的可信度大打折扣。同时,原有设备最高输出电压仅450V,无法覆盖690V并网等级的逆变器测试需求。

痛点二:储能PCS双向功率流测试困难

储能PCS具备充放电双向功率流动特性,需在四个象限全工况验证。原有测试电源为单向输出型,无法吸收PCS放电时回馈的电能,被迫采用能耗电阻消耗,不仅测试不完整(无法精确控制回馈工况下的电网电压),还造成严重的发热与能耗问题——满功率放电测试时,电阻柜散热量超过300kW,实验室空调系统不堪重负。

痛点三:多标准测试切换效率低下

实验室需按GB/T 19964(光伏并网)、GB/T 34120(储能PCS并网)、NB/T 33015(充电桩)等不同标准执行测试,各标准对LVRT曲线、频率响应阈值、谐波注入谱等参数要求各不相同。原有设备需手动逐项配置参数,单台逆变器全项目测试周期长达15-20个工作日,严重制约研发迭代速度。

痛点四:电网故障模拟精度不足

LVRT测试要求电压跌落起始相位精确可控,跌落深度误差不超过±2%。原有设备采用阻抗分压方案,跌落深度受被测设备阻抗影响,同一参数设置下不同被测设备的跌落深度差异可达5-8%,导致测试结果缺乏可比性与可重复性。此外,阻抗法无法实现HVRT(电压升高)测试。

痛点五:测试数据管理碎片化

原有测试系统中,电网模拟电源、功率分析仪、示波器、数据采集器各自独立运行,测试数据分散存储在不同设备中。工程师需手动整理测试报告,不仅耗时耗力,且容易出现数据遗漏或格式不统一问题,难以满足CNAS/CMA认证实验室的数据管理要求。

痛点六:设备可靠性与维护成本

原有设备已运行8年以上,IGBT老化导致故障率上升,年均维修停机时间超过15天。关键功率器件备件停产,维修周期长达2-3个月,严重影响实验室测试排期。

三、解决方案:SA-B750/900/1280电网模拟电源

基于四方继保的测试需求与痛点分析,苏州思齐电子科技有限公司提供了以SA-B750/900/1280大功率电网模拟电源为核心的系统化解决方案。该型号为一台高功率密度一体化设备,额定功率750KVA,最高输出电压900V,最大输出电流1280A,可全面覆盖四方继保光伏逆变器与储能变流器实验室的全部测试场景。

规格参数指标工程意义
额定功率750KVA满足500kW级PCS及中功率组串/集中式逆变器满载测试
最高输出电压900V AC覆盖380V、480V、690V等全部主流并网电压等级
最大输出电流1280A低压大电流工况下仍有充裕裕量,支持多机并联测试
功率运行模式四象限双向储能PCS充放电全工况测试,能量回馈效率≥96%
频率范围30-70Hz可编程覆盖50/60Hz电网频率扰动与阶跃响应测试
谐波注入2-50次,THD可编程满足GB/T 17626.7谐波测试与背景谐波叠加测试

SA-B750/900/1280的功率-电压-电流三者构成运行包络面:在750KVA功率限额内,设备可根据被测设备的电压等级自动匹配输出电流。以典型测试场景为例:测试380V并网逆变器时,750KVA对应的线电流约为1139A,设备1280A的电流上限留有约12%的裕量;测试690V并网逆变器时,750KVA对应的线电流约为627A,设备可从容驱动。而900V的最高输出电压则可满足部分中压逆变器及特殊电压等级设备的测试需求,这一宽电压范围设计使单台设备即可覆盖实验室全部产品的测试任务,避免了多台不同电压等级设备并联切换的复杂性。

SA-B750/900/1280电网模拟电源750 KVA900 V额定功率最高电压1280 AONLINE四象限能量回馈750KVA额定功率900V最高输出电压1280A最大输出电流光伏逆变器LVRT/HVRT测试储能PCS四象限双向测试充电桩电网适应性测试SA-B750/900/1280 电网模拟电源 — 单台全覆盖测试方案
图2 SA-B750/900/1280电网模拟电源核心参数与测试应用覆盖范围

3.1 核心技术架构

SA-B750/900/1280是思齐电子面向大功率新能源并网测试场景打造的电网模拟电源,其核心技术特征包括:

多模块并联均流架构

设备内部采用5个150KVA标准功率模块并联运行,通过自主均流控制算法实现各模块输出电流偏差小于±1%。模块化设计不仅提高了系统可靠性(单模块故障时系统自动降额运行,不停机),还支持后期功率扩展——如需从750KVA升级至900KVA,仅需增加1个功率模块,无需更换整机。

四象限双向功率运行

设备前端采用四象限PWM整流器,在PCS放电测试时可将被测设备回馈的电能高效逆变回电网,回馈效率≥96%。以750KVA满载放电测试为例,可回馈约720kW电能至电网,相比传统能耗电阻方案,单次满载测试可节约电能约700kWh。

宽范围直接电压控制技术

区别于传统阻抗分压法,SA-B750/900/1280采用基于电压闭环的直接电压控制策略,输出电压在0-900V范围内连续可调。电压跌落深度精度优于±0.5%,跌落起始相位可控精度±1°,消除被测设备阻抗对测试结果的干扰。同时支持电压升高(HVRT)测试,跌落与升高可在同一测试序列中无缝切换。900V的最高输出电压可覆盖380V、480V、690V等全部主流并网等级,无需额外配置升压变压器。

多标准测试模板库

系统内置GB/T 19964-2014、GB/T 34120-2017、NB/T 33015-2014、IEEE 1547、VDE-AR-N 4110等十余项标准的完整测试模板,包含LVRT/HVRT曲线参数、频率响应阈值表、谐波注入频谱等。工程师选择目标标准后,系统自动加载全部测试参数,无需手动配置。

苏州思齐电子科技有限公司的SA-B750/900/1280在设计中充分考虑了大功率测试场景的特殊性。750KVA满载运行时,系统采用液冷+风冷混合散热方案,IGBT结温控制在125°C以内,确保长时间满载测试的热可靠性。1280A的大电流输出能力使得设备在380V低压工况下仍有12%的电流裕量,可从容应对被测设备启动冲击电流和暂态过流工况。设备MTBF(平均平稳运行时间)设计值大于50,000小时,关键功率模块支持热插拔维护,平均维修时间(MTTR)小于2小时。

四、技术方案深度解析

4.1 系统集成架构

SA-B750/900/1280电网模拟电源部署于四方继保光伏逆变器与储能变流器综合测试实验室,与直流电源(光伏模拟器/电池模拟器)、功率分析仪、数据采集系统及上位机测试软件构成完整的自动化测试平台。单台设备通过测试切换柜连接不同被测设备,实现光伏逆变器与储能PCS的灵活切换测试。

SQ-Test 自动化测试平台(上位机)多标准模板 · 测试编排 · 报告生成SA-B750/900/1280750KVA · 900V · 1280A电网模拟电源(四象限·能量回馈)测试切换柜(自动切换开关 · 支持光伏/储能快速换线)光伏逆变器DUT储能PCSDUT充电桩DUT功率分析仪数据采集直流电源光伏/电池模拟
图3 四方继保光伏与储能综合测试平台系统架构图(单台SA-B750/900/1280驱动多设备测试)

4.2 LVRT/HVRT测试方案优化

SA-B750/900/1280的直接电压控制技术从根本上解决了原有阻抗分压法的精度问题。以500kW储能PCS在380V并网点的LVRT测试为例:

对比维度原有方案(阻抗分压)SA-B750/900/1280方案
跌落深度精度±5-8%(受DUT阻抗影响)±0.5%(独立于DUT)
起始相位控制不可控(随机)±1°(可编程)
HVRT测试不支持支持(0-130%Un可编程)
跌落恢复斜率不可控可编程(1-10000V/s可调)
测试重复性差(同一参数结果不一致)优秀(三次重复测试偏差<0.3%)
电压等级覆盖仅380V(450V上限)0-900V连续可调(覆盖380/480/690V)

900V的宽电压范围是SA-B750/900/1280的关键优势之一。四方继保的部分出口型逆变器需满足480V(北美市场)和690V(欧洲工商业市场)并网要求,原有设备最高仅450V,无法直接测试,需外接升压变压器,引入额外的阻抗和非线性误差。SA-B750/900/1280直接输出0-900V可调电压,无需任何外部变换设备即可覆盖全部测试电压等级,既简化了测试接线,又消除了中间环节引入的测量误差。

此外,SA-B750/900/1280支持"跌落-恢复-再跌落"的多段故障序列编程,可模拟实际电网中常见的连续故障场景(如重合闸不成功后的常见性故障),这一功能在原有设备上无法实现。

4.3 储能PCS四象限测试方案

SA-B750/900/1280的四象限运行能力使储能PCS的全工况测试成为可能。测试时,设备作为可编程电网连接PCS交流侧,直流侧连接电池模拟器。在PCS充电模式下,SA-B750/900/1280输出功率驱动PCS向电池侧充电;在PCS放电模式下,PCS向SA-B750/900/1280回馈电能,设备通过PWM整流器将电能逆变回电网。

关键测试指标与设备性能表现:

  • 功率反转响应:PCS从满功率充电切换至满功率放电时,SA-B750/900/1280在2ms内完成功率方向切换,电网电压波动<±2%,满足GB/T 34120对功率反转过程中电能质量的要求。

  • 充放电效率测量:设备内置功率测量模块精度优于0.2%FS,配合外部高精度功率分析仪,可实现PCS充放电效率的精确量化。

  • 能量回馈节能:以750KVA满载放电测试1小时计算,回馈电网约720kWh(96%效率),系统自身损耗约30kWh,净能耗仅30kWh。按工业电价0.7元/kWh计,单次满载测试节约电费约504元。按年测试1500小时估算,年节约电费超75万元。


能量回馈是大功率测试设备的"隐形价值"。苏州思齐电子科技有限公司的SA-B750/900/1280四象限PWM整流器采用SiC(碳化硅)功率器件,开关频率提升至48kHz,回馈效率实测达96.3%。更重要的是,回馈电能的电能质量满足GB/T 14549谐波限值要求,不会对实验室供电电网造成污染。四方继保技术团队在方案评审时特别关注了这一点——回馈电能的品质直接决定了设备能否在现有实验室供电容量下长期运行。

4.4 自动化测试平台

思齐电子为四方继保配套部署了SQ-Test自动化测试平台,该平台实现以下核心功能:

一键标准测试

工程师选择被测设备类型(光伏逆变器/储能PCS)和目标标准后,平台自动生成完整测试序列,包括LVRT(多跌落深度点)、HVRT、频率响应、谐波注入、反孤岛等全部测试项目,自动配置SA-B750/900/1280输出参数,自动判定合格/不合格,并生成符合CNAS要求的测试报告。

多设备协同控制

SQ-Test通过SCPI指令和工业以太网同时控制SA-B750/900/1280电网模拟电源、直流电源、功率分析仪和数据采集器,实现测试流程的全自动执行。测试过程中,所有设备状态实时监控,异常工况自动触发保护停机。

测试数据统一管理

所有测试数据(波形、测量值、判定结果)统一存储在数据库中,支持按设备型号、测试日期、测试项目等多维度检索。测试报告自动生成,支持PDF和Excel格式导出,模板可按客户要求定制。

五、应用效果

750
额定功率 (KVA)
900
最高输出电压 (V)
1280
最大输出电流 (A)
±0.5%
电压跌落精度
6天
全项目测试周期
96%
能量回馈效率
1台
覆盖全部测试场景

SA-B750/900/1280自部署以来,已稳定运行超过6个月,累计完成光伏逆变器型式试验12批次、储能PCS型式试验8批次,关键应用效果如下:

5.1 测试能力全面提升

能力维度升级前升级后提升幅度
最大测试功率315KVA750KVA+138%
最高输出电压450V900V+100%
最大输出电流480A1280A+167%
满载LVRT测试不支持(降功率外推)支持(500kW满载)质变
HVRT测试不支持支持新增
储能双向测试不完整(电阻耗能)四象限全工况质变
电压等级覆盖仅380V380V/480V/690V全覆盖质变
全项目测试周期15-20工作日5-6工作日-68%

5.2 能耗与运维成本大幅降低

四象限能量回馈功能消除了原有电阻柜的发热问题。以SA-B750/900/1280满载运行计算:

  • 原有方案:满载放电测试1小时,电阻耗能约720kWh,空调系统额外耗电约150kWh(制冷),总能耗约870kWh

  • SA-B方案:满载放电测试1小时,回馈电网约696kWh(96.3%效率),系统自身损耗约24kWh,净能耗仅24kWh

  • 单次测试能耗降低:97%,年节约电费超75万元

  • 实验室空调负荷降低约300kW,原空调系统改造投入节省约50万元

  • 设备模块化设计使MTTR从原来的2-3个月缩短至2小时以内,年均维修停机时间从15天降至2天以下

5.3 测试质量与可追溯性

SQ-Test自动化测试平台的引入使测试过程标准化。所有测试参数由标准模板自动加载,消除了人为配置错误的风险。测试数据统一入库管理,每份报告均可追溯到原始波形数据,满足CNAS认证实验室的数据完整性要求。在最近一次CNAS评审中,评审专家对测试数据管理体系的规范性给予了高度评价。

"SA-B750/900/1280电网模拟电源的引入,不仅解决了我们大功率满载测试的瓶颈,更在测试精度、效率和能耗三个维度实现了质的飞跃。900V的宽电压范围让我们一台设备就能覆盖380V、480V、690V全部并网等级的测试需求,1280A的大电流输出在低压工况下仍有充足裕量。SQ-Test自动化平台让我们的测试工程师从繁琐的参数配置中解放出来,专注于测试结果的分析与产品优化。思齐电子团队在项目实施过程中的专业能力和响应速度也给我们留下了深刻印象。"

—— 四方继保 测试实验室负责人

六、总结与展望

北京四方继保工程技术有限公司部署苏州思齐电子科技有限公司SA-B750/900/1280电网模拟电源的案例,是大功率新能源并网测试设备国产化替代的典型实践。SA-B750/900/1280以750KVA额定功率、900V最高输出电压、1280A最大输出电流的核心规格,配合多模块并联均流架构、四象限能量回馈、宽范围直接电压控制和自动化测试平台,精准解决了四方继保在测试功率容量、双向功率流测试、多电压等级覆盖、多标准测试效率、故障模拟精度、数据管理和设备可靠性七个维度的痛点。

单台设备覆盖全场景的设计理念,不仅降低了设备采购与维护成本,更简化了测试系统架构,提升了实验室空间利用率。该项目的成功实施验证了国产电网模拟电源在大功率新能源测试场景中的技术竞争力。随着光伏逆变器向MW级演进、储能PCS向液冷大功率方向升级、V2G与微电网技术的规模化应用,测试设备的高功率化、宽电压化、智能化、节能化趋势不可逆转。苏州思齐电子科技有限公司将持续以SA-B系列为核心平台,深化产品技术创新,为新能源行业客户提供从单台设备到系统集成的全栈测试解决方案。

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苏州思齐电子科技有限公司 公司地址:越溪街道南官渡路9号汇融万盛科技产业园   技术支持:化工仪器网
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