[發(fā)明專利]用于估計(jì)電力電網(wǎng)的電網(wǎng)屬性的方法和設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410343097.6
• 申請(qǐng)日: 2014-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN104300530A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B.安德烈森;P.埃格達(dá)爾;D.奧布拉多維奇;R.沙伊特雷爾;A.薩博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;H02P9/00;G06F19/00;H02P101/15
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 呂傳奇;劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于估計(jì)電力電網(wǎng)的電網(wǎng)屬性的方法，并且涉及一種用于估計(jì)電力電網(wǎng)的電網(wǎng)屬性的設(shè)備。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種用于控制耦合到電力電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)的方法并且涉及一種用于控制耦合到電力電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)的裝置，以及涉及一種用于操作電力電網(wǎng)的方法并且涉及一種用于操作電力電網(wǎng)的裝置。

背景技術(shù)

電力電網(wǎng)的電網(wǎng)屬性特別地包括電網(wǎng)阻抗和電網(wǎng)電壓。例如，這些電網(wǎng)屬性可以由電網(wǎng)的戴維南(Thevenin)等效模型來估計(jì)。

戴維南理論認(rèn)為，為了用DC電路理論術(shù)語舉例說明，具有電壓源和電流源(例如發(fā)電機(jī)和太陽能發(fā)電廠)和電阻的任何線性電網(wǎng)絡(luò)(在這里為電力電網(wǎng))能夠在終端處(在這里為公共耦合點(diǎn))用與等效電阻(在這里為電網(wǎng)阻抗)串聯(lián)的等效電壓源(在這里為電網(wǎng)電壓)代替。等效電壓是在開路時(shí)在公共耦合點(diǎn)處所獲得的電壓。等效電阻(在這里為電網(wǎng)阻抗)是在它所有獨(dú)立的電流源開路并且它所有獨(dú)立的電壓源短路情況下在公共耦合點(diǎn)處所獲得的電阻。

按照慣例，電力電網(wǎng)的電網(wǎng)屬性通過將系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)至其中電流和電壓被測(cè)量的不同穩(wěn)態(tài)點(diǎn)來估計(jì)，振幅和絕對(duì)相位兩者都為變量。在這里一個(gè)問題是絕對(duì)相位改變?cè)诓煌僮鼽c(diǎn)之間由于頻率變化而導(dǎo)致的測(cè)量不精確性。在這樣的情況下，具有兩個(gè)操作點(diǎn)用于識(shí)別電網(wǎng)模型可能是足夠的，但是更多點(diǎn)可以被用來最小化由于測(cè)量噪聲而導(dǎo)致的誤差。另一方面，有關(guān)絕對(duì)相位改變的問題依然存在。

例如，K.O.H.Redersen、A.H.Nielsen和N.K.Poulsen在論文“Short-circuit?impedance?measurement”中描述了用于針對(duì)各種電壓電平和情形來估計(jì)電力電網(wǎng)中的短路阻抗的方法。短路阻抗優(yōu)選地基于電網(wǎng)中自然發(fā)生的負(fù)荷改變來測(cè)量。他們表明，這樣的測(cè)量系統(tǒng)在電網(wǎng)中的不同位置處面臨不同種類的問題。這意味著最好的測(cè)量方法取決于電網(wǎng)中的位置而改變。在那里討論了在400kV、132kV以及400V電壓電平處具有不同的測(cè)量程序的三個(gè)典型示例。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供對(duì)耦合到發(fā)電機(jī)的電力電網(wǎng)的電網(wǎng)屬性的改進(jìn)的估計(jì)。

根據(jù)第一方面，提供了用于估計(jì)在公共耦合點(diǎn)PCC處耦合到發(fā)電機(jī)的電力電網(wǎng)的電網(wǎng)屬性的方法。在第一步驟中，在公共耦合點(diǎn)處的電壓V_PCC被測(cè)量。在第二步驟中，在公共耦合點(diǎn)處的電流I_PCC被測(cè)量。在第三步驟中，電網(wǎng)屬性通過電網(wǎng)模型使用在公共耦合點(diǎn)處的測(cè)量電壓V_PCC、在公共耦合點(diǎn)處的測(cè)量電流I_PCC以及所確定的相位角作為輸入?yún)?shù)來估計(jì)。

在本方法中，基于測(cè)量電壓V_PCC、測(cè)量電流I_PCC以及在電壓V_PCC與電流I_PCC之間確定的相位角來估計(jì)電網(wǎng)屬性。因此，電壓V_PCC和電流I_PCC的絕對(duì)相位是不必要的，這使本方法變得不太易于發(fā)生由于測(cè)量噪聲而導(dǎo)致的誤差。

特別地，在這里所需的操作點(diǎn)的最小數(shù)目是三，但是更多操作點(diǎn)可以被用來減輕噪聲的影響。

借助于本方法，有可能將電網(wǎng)估計(jì)問題用公式表示為一組二次多項(xiàng)式方程的解，二次多項(xiàng)式方程的系數(shù)是電壓V_PCC的振幅、電流I_PCC的振幅以及相對(duì)相位角的函數(shù)(或等效地V_PCC的大小、有功功率以及無功功率)。在以下具體實(shí)施方式中給出了兩者的細(xì)節(jié)。

在三個(gè)操作點(diǎn)情況下，還可以通過應(yīng)用適當(dāng)?shù)姆匠探馑闫魍ㄟ^解析或數(shù)值方式求解。

根據(jù)實(shí)施例，電網(wǎng)屬性包括電力電網(wǎng)的電網(wǎng)阻抗Z_G和電網(wǎng)電壓V_G。

所估計(jì)的電網(wǎng)阻抗和所估計(jì)的電網(wǎng)電壓兩者對(duì)于不同的技術(shù)應(yīng)用可能是有用的。例如，電網(wǎng)屬性可以被用于控制耦合到電力電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)，其中發(fā)電機(jī)取決于所估計(jì)的電網(wǎng)屬性而被控制。進(jìn)一步地，所估計(jì)的電網(wǎng)屬性可以被用來依靠所述估計(jì)的電網(wǎng)屬性來操作電網(wǎng)。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，在公共耦合點(diǎn)處的電壓V_PCC和在公共耦合點(diǎn)處的電流I_PCC在電力電網(wǎng)的基頻下被測(cè)量。例如，基頻是50Hz。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述方法包括以下步驟：

a)?在電力電網(wǎng)的N個(gè)不同工作點(diǎn)處測(cè)量在公共耦合點(diǎn)PCC處的電壓V_PCC，N?≥?3，