[發明專利]基于UPQC的高精度阻抗測量裝置及其切換控制方法

有效

• 申請號: 201810802057.1
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN108918973B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 陳燕東;謝志為;伍文華;彭上;劉津銘;徐元璨;羅安;李渝
• 申請（專利權）人: 湖南大學;國網新疆電力有限公司
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;王娟

本發明公開了一種基于UPQC的高精度阻抗測量裝置及其切換控制方法，該裝置包括UPQC擾動注入單元、信號處理單元、寬頻帶阻抗計算與監控單元、控制單元，其中UPQC擾動注入單元的串聯側經耦合變壓器串入待測系統、并聯側直接并聯接入待測系統。當電網阻抗高于待測裝備阻抗時，并聯側注入電流擾動，串聯側穩定直流側電壓；當電網阻抗低于待測裝備阻抗時，串聯側注入電壓擾動，并聯側穩定直流側電壓，使擾動高比例分布在待測裝備側，以提高阻抗測量精度。

技術領域

本發明涉及新能源發電中的阻抗測量技術領域，特別是一種高精度寬頻帶的阻抗測量裝置的切換控制方法。

背景技術

隨著化石能源的日益枯竭，以及全球變暖等環境問題加劇，新能源的開發和利用成為人們尋求能源結構調整、實現可持續發展的最佳選擇。在分析大規模新能源發電裝備接入電網時，電網的阻抗特性對風力、光伏并網逆變器等電力電子裝備的穩定運行和控制產生重要影響。理想情況下，電網應該表現為理想的電壓源，新能源發電裝備應控制為理想的電流源，以避免任何阻抗交互耦合問題。然而實際中，我國大容量的新能源電站多建立在沙漠等偏遠地區，距離用電負荷較遠。由于變壓器和長輸電線路引入的電網阻抗較大，且新能源發電裝備的外特性也不能表現為理想的電流源，這將導致弱電網的阻抗和新能源發電裝備的阻抗發生交互耦合，影響新能源發電系統的穩定運行。因此，新能源發電裝備的阻抗測量對大型新能源并網發電系統的穩定性研究具有重要的現實意義。阻抗分析方法所需原始數據少且簡單有效，阻抗測量是阻抗分析的數據來源和所建阻抗模型準確性驗證的重要途徑，其中擾動諧波注入法已可以實現較為準確的阻抗測量，通過選擇注入不同的擾動信號可以達到不同的測量要求擾動注入方式按擾動的類型可分為電壓擾動注入方式和電流擾動注入方式，分別通過向待測裝備和電網之間串聯、并聯注入寬頻帶電壓擾動、電流擾動，得到待測裝備側的擾動響應，經阻抗計算得到寬頻帶阻抗特性曲線。在進行阻抗掃頻時，特別是測量新能源發電裝備并網接口單元阻抗時，會出現高頻段電網阻抗高于待測裝備阻抗的情況，在這種情況下無法兼顧寬頻帶掃頻結果的精確性?？紤]到低頻段時，待測裝備阻抗高于電網阻抗；高頻段時，待測裝備阻抗低于電網阻抗，僅使用電流注入型阻抗測量裝置或者電壓注入型阻抗測量裝置并不能精確的測量該待測裝備寬頻域阻抗的問題，本發明提出一種基于UPQC的高精度阻抗測量裝置的切換控制方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種基于UPQC的高精度阻抗測量裝置的切換控制方法，待測裝備阻抗高于電網阻抗時，向待測系統注入電壓擾動，待測裝備阻抗低于電網阻抗時，向待測系統注入電流擾動，以滿足新能源發電基地內發電裝備仿真模型所需的精細化要求。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種基于UPQC的高精度阻抗測量裝置的切換控制方法，并聯電流擾動注入模式與串聯電壓擾動注入模式的切換方式為：當檢測到電網阻抗大于待測裝備阻抗時，串聯側直流電壓穩定控制開關s₁閉合，串聯側擾動電壓注入控制開關s₂斷開，并聯側直流電壓穩定控制開關s₃斷開，并聯側擾動電流注入控制開關s₄閉合，串聯側用來穩定直流側電壓，并聯側注入擾動電流；當檢測到電網阻抗小于待測裝備阻抗時，串聯側直流電壓穩定控制開關s₁斷開，串聯側擾動電壓注入控制開關s₂閉合，并聯側直流電壓穩定控制開關s₃閉合，并聯側擾動電流注入控制開關s₄斷開，串聯側注入擾動電壓，并聯側用來穩定直流側電壓。該方法包括以下步驟：

1)通過UPQC阻抗測量裝置向待測系統注入特定頻率的電壓擾動，分別檢測待測裝備側與電網側的電壓、電流量；

2)將檢測到的電壓、電流量進行傅里葉變換，提取出該特定頻率的電壓、電流擾動分量；

3)將提取出的電壓、電流擾動分量由時域變換到頻域后，利用阻抗計算公式計算該特定頻率處的電網阻抗、待測裝備阻抗；