[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201810802057.1
• 申請日: 2018-07-20
• 公開（公告）號: CN108918973B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 湖南大學(xué);國網(wǎng)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(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);王娟

本發(fā)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(dòng)注入單元、信號處理單元、寬頻帶阻抗計(jì)算與監(jiān)控單元、控制單元，其中UPQC擾動(dòng)注入單元的串聯(lián)側(cè)經(jīng)耦合變壓器串入待測系統(tǒng)、并聯(lián)側(cè)直接并聯(lián)接入待測系統(tǒng)。當(dāng)電網(wǎng)阻抗高于待測裝備阻抗時(shí)，并聯(lián)側(cè)注入電流擾動(dòng)，串聯(lián)側(cè)穩(wěn)定直流側(cè)電壓；當(dāng)電網(wǎng)阻抗低于待測裝備阻抗時(shí)，串聯(lián)側(cè)注入電壓擾動(dòng)，并聯(lián)側(cè)穩(wěn)定直流側(cè)電壓，使擾動(dòng)高比例分布在待測裝備側(cè)，以提高阻抗測量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源發(fā)電中的阻抗測量技術(shù)領(lǐng)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(shù)

隨著化石能源的日益枯竭，以及全球變暖等環(huán)境問題加劇，新能源的開發(fā)和利用成為人們尋求能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的最佳選擇。在分析大規(guī)模新能源發(fā)電裝備接入電網(wǎng)時(shí)，電網(wǎng)的阻抗特性對風(fēng)力、光伏并網(wǎng)逆變器等電力電子裝備的穩(wěn)定運(yùn)行和控制產(chǎn)生重要影響。理想情況下，電網(wǎng)應(yīng)該表現(xiàn)為理想的電壓源，新能源發(fā)電裝備應(yīng)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(shí)際中，我國大容量的新能源電站多建立在沙漠等偏遠(yuǎn)地區(qū)，距離用電負(fù)荷較遠(yuǎn)。由于變壓器和長輸電線路引入的電網(wǎng)阻抗較大，且新能源發(fā)電裝備的外特性也不能表現(xiàn)為理想的電流源，這將導(dǎo)致弱電網(wǎng)的阻抗和新能源發(fā)電裝備的阻抗發(fā)生交互耦合，影響新能源發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，新能源發(fā)電裝備的阻抗測量對大型新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。阻抗分析方法所需原始數(shù)據(jù)少且簡單有效，阻抗測量是阻抗分析的數(shù)據(jù)來源和所建阻抗模型準(zhǔn)確性驗(yàn)證的重要途徑，其中擾動(dòng)諧波注入法已可以實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確的阻抗測量，通過選擇注入不同的擾動(dòng)信號可以達(dá)到不同的測量要求擾動(dòng)注入方式按擾動(dòng)的類型可分為電壓擾動(dòng)注入方式和電流擾動(dòng)注入方式，分別通過向待測裝備和電網(wǎng)之間串聯(lián)、并聯(lián)注入寬頻帶電壓擾動(dòng)、電流擾動(dòng)，得到待測裝備側(cè)的擾動(dòng)響應(yīng)，經(jīng)阻抗計(jì)算得到寬頻帶阻抗特性曲線。在進(jìn)行阻抗掃頻時(shí)，特別是測量新能源發(fā)電裝備并網(wǎng)接口單元阻抗時(shí)，會(huì)出現(xiàn)高頻段電網(wǎng)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(jié)果的精確性。考慮到低頻段時(shí)，待測裝備阻抗高于電網(wǎng)阻抗；高頻段時(shí)，待測裝備阻抗低于電網(wǎng)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(fā)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(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)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(wǎng)阻抗時(shí)，向待測系統(tǒng)注入電壓擾動(dòng)，待測裝備阻抗低于電網(wǎng)阻抗時(shí)，向待測系統(tǒng)注入電流擾動(dòng)，以滿足新能源發(fā)電基地內(nèi)發(fā)電裝備仿真模型所需的精細(xì)化要求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)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(lián)電流擾動(dòng)注入模式與串聯(lián)電壓擾動(dòng)注入模式的切換方式為：當(dāng)檢測到電網(wǎng)阻抗大于待測裝備阻抗時(shí)，串聯(lián)側(cè)直流電壓穩(wěn)定控制開關(guān)s₁閉合，串聯(lián)側(cè)擾動(dòng)電壓注入控制開關(guān)s₂斷開，并聯(lián)側(cè)直流電壓穩(wěn)定控制開關(guān)s₃斷開，并聯(lián)側(cè)擾動(dòng)電流注入控制開關(guān)s₄閉合，串聯(lián)側(cè)用來穩(wěn)定直流側(cè)電壓，并聯(lián)側(cè)注入擾動(dòng)電流；當(dāng)檢測到電網(wǎng)阻抗小于待測裝備阻抗時(shí)，串聯(lián)側(cè)直流電壓穩(wěn)定控制開關(guān)s₁斷開，串聯(lián)側(cè)擾動(dòng)電壓注入控制開關(guān)s₂閉合，并聯(lián)側(cè)直流電壓穩(wěn)定控制開關(guān)s₃閉合，并聯(lián)側(cè)擾動(dòng)電流注入控制開關(guān)s₄斷開，串聯(lián)側(cè)注入擾動(dòng)電壓，并聯(lián)側(cè)用來穩(wěn)定直流側(cè)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(tǒng)注入特定頻率的電壓擾動(dòng)，分別檢測待測裝備側(cè)與電網(wǎng)側(cè)的電壓、電流量；

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

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