风电机组的阻抗特性测量方法、装置、设备及存储介质与流程

本技术涉及电力系统，特别是涉及一种风电机组的阻抗特性测量方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、随着新能源为主体的新型电力系统的发展，风电、光伏等新型能源以电力电子设备并网，大量风光并网会导致弱电网环境，给电力系统带来系统谐振问题。高比例新能源接入、高度电力电子化以及新能源装机体量的逐步提升，将使得电力系统运行呈现弱稳定性。由于新能源的出力随机性，加之电力系统的弱稳定性，两者的耦合作用，会给电力系统带来严重振荡风险。因此，对机组并网前的阻抗特性研究是非常有必要的。

2、目前现有的阻抗特性测量方法为基于matlab仿真平台搭建风电机组主电路模型、电网模型，在rt-lab平台上接入变流控制器，并实现rt-lab平台和matlab平台完成通讯。搭建扫频模块，实现1hz-2500hz的宽频段单次谐波注入仿真模型，得到其在该频段的阻抗特性。分析计算完全频段的机组阻抗特性，再和电网的阻抗特性进行耦合计算，通过谐振判据，判断机组是否有谐振风险。目前针对风电机组全频段阻抗分析，只能单次谐波注入仿真计算，导致机组的阻抗分析工况繁多，需要投入大量的人力、物力及时间，给风电场项目按时提资并网带来较大的风险。

3、综上所述，如何有效地解决现有的阻抗特性测量方法工况繁多，需要投入大量的人力、物力及时间，给风电场项目按时提资并网带来较大的风险等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种风电机组的阻抗特性测量方法，该方法节省了阻抗扫频时间，节省人力，提升了风电机组阻抗特性测量效率，降低了风电场项目不能按时提资并网的风险；本技术的另一目的是提供一种风电机组的阻抗特性测量装置、设备及计算机可读存储介质。

2、为解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：

3、一种风电机组的阻抗特性测量方法，包括：

4、获取目标频段中各预设频率点分别对应的正弦信号；

5、对各所述正弦信号的相位角进行初始化，得到各初始相位角；

6、计算各所述正弦信号在各所述初始相位角处的叠加合成波形绝对值峰值；

7、对各所述正弦信号的相位角进行迭代，以使各所述正弦信号的叠加合成波形绝对值峰值达到最小；

8、将叠加合成波形绝对值峰值达到最小时各所述正弦信号分别对应的相位角确定为目标相位角；

9、将各所述目标相位角处的各所述正弦信号注入风电并网仿真模型进行阻抗特性测量，得到所述目标频段的机组阻抗特性。

10、在本技术的一种具体实施方式中，对各所述正弦信号的相位角进行初始化，包括：

11、通过公式对各所述正弦信号的相位角进行初始化：

12、

13、其中，i取1～m，表示各所述正弦信号的序列数，fi表示第i个正弦信号的频率，θi表示第i个正弦信号的初始相位角，引入一次累加循环，由1累加至当前序列数的正弦信号，记为变量k，fk表示累加循环中第k个正弦信号的频率，ak表示第k个正弦信号的幅值。

14、在本技术的一种具体实施方式中，计算各所述正弦信号在各所述初始相位角处的叠加合成波形绝对值峰值，包括：

15、根据公式计算各所述正弦信号在各所述初始相位角处的叠加合成波形绝对值峰值：

16、ui(t)＝aisin(2πfit+θi)；

17、

18、vmax,j＝max{|vsum(t)|}；

19、其中，i取1～m，表示各所述正弦信号的序列数，每个正弦信号的幅值和频率自由选取得到，ai表示第i个正弦信号的幅值，fi表示第i个正弦信号的频率，j取1～n，表示迭代次数，ui(t)表示第i个正弦信号的时域信号波形，vsum(t)表示将m个正弦信号ui(t)叠加后得到的合成波时域信号，vmax,j表示合成波时域信号的绝对值峰值。

20、在本技术的一种具体实施方式中，对各所述正弦信号的相位角进行迭代，包括：

21、将在各所述初始相位角处的叠加合成波形绝对值峰值确定为临时最优峰值；

22、通过公式对各所述正弦信号的相位角进行迭代：

23、

24、δθi＝δθi±360°∈[-180°,180°]；

25、其中，λi＝sin(2πfitm+θi)，λi表示第i个正弦信号对叠加合成波形绝对值峰值的贡献因子，tm表示叠加合成波形绝对值峰值的取值时刻，δθi表示进行下一次迭代时第i个正弦信号的相位偏移量。

26、在本技术的一种具体实施方式中，在对各所述正弦信号的相位角进行迭代之后，还包括：

27、获取各迭代后相位角处的叠加合成波形绝对值峰值；

28、判断各所述迭代后相位角处的叠加合成波形绝对值峰值是否大于所述临时最优峰值；

29、若是，则当确定未达到预设迭代次数时，重复执行所述通过公式对各所述正弦信号的相位角进行迭代的步骤；

30、若否，则将本轮迭代得到的各所述迭代后相位角处的叠加合成波形绝对值峰值确定为所述临时最优峰值，当确定未达到所述预设迭代次数时，重复执行所述通过公式对各所述正弦信号的相位角进行迭代的步骤。

31、在本技术的一种具体实施方式中，在得到所述目标频段的机组阻抗特性之后，还包括：

32、对所述目标频段进行更新，并针对更新后的目标频段执行所述获取目标频段中各预设频率点分别对应的正弦信号的步骤，直至对全频段遍历完成；

33、根据各所述目标频段的机组阻抗特性得到所述全频段的机组阻抗特性；

34、获取所述全频段的电网阻抗特性，并将所述全频段的机组阻抗特性和所述全频段的电网阻抗特性进行耦合计算，得到耦合计算结果；

35、通过谐振判据根据所述耦合计算结果判断机组是否存在谐振失稳风险。

36、一种风电机组的阻抗特性测量装置，包括：

37、信号获取模块，用于获取目标频段中各预设频率点分别对应的正弦信号；

38、初始相位角获得模块，用于对各所述正弦信号的相位角进行初始化，得到各初始相位角；

39、幅值计算模块，用于计算各所述正弦信号在各所述初始相位角处的叠加合成波形绝对值峰值；

40、迭代模块，用于对各所述正弦信号的相位角进行迭代，以使各所述正弦信号的叠加合成波形绝对值峰值达到最小；

41、目标相位角确定模块，用于将叠加合成波形绝对值峰值达到最小时各所述正弦信号分别对应的相位角确定为目标相位角；

42、阻抗特性测量模块，用于将各所述目标相位角处的各所述正弦信号注入风电并网仿真模型进行阻抗特性测量，得到所述目标频段的机组阻抗特性。

43、在本技术的一种具体实施方式中，所述初始相位角获得模块，具体用于通过公式对各所述正弦信号的相位角进行初始化：

44、

45、其中，i取1～m，表示各所述正弦信号的序列数，fi表示第i个正弦信号的频率，θi表示第i个正弦信号的初始相位角，引入一次累加循环，由1累加至当前序列数的正弦信号，记为变量k，fk表示累加循环中第k个正弦信号的频率，ak表示第k个正弦信号的幅值。

46、一种风电机组的阻抗特性测量设备，包括：

47、存储器，用于存储计算机程序；

48、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前所述风电机组的阻抗特性测量方法的步骤。

49、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述风电机组的阻抗特性测量方法的步骤。

50、本技术所提供的风电机组的阻抗特性测量方法，获取目标频段中各预设频率点分别对应的正弦信号；对各正弦信号的相位角进行初始化，得到各初始相位角；计算各正弦信号在各初始相位角处的叠加合成波形绝对值峰值；对各正弦信号的相位角进行迭代，以使各正弦信号的叠加合成波形绝对值峰值达到最小；将叠加合成波形绝对值峰值达到最小时各正弦信号分别对应的相位角确定为目标相位角；将各目标相位角处的各正弦信号注入风电并网仿真模型进行阻抗特性测量，得到目标频段的机组阻抗特性。

51、由上述技术方案可知，通过对宽频段的多个正弦信号进行相角自适应初始化，能够预先降低叠加后的合成波绝对值峰值，减少后续优化相角偏移时的迭代次数，避免陷入局部最优导致求解出现偏差。对宽频段的多个正弦信号进行相位角迭代，得到叠加合成波形绝对值峰值达到最小时的相位角，能够减小叠加合成信号的绝对值峰值，避免过高的叠加合成波形绝对值峰值造成注入信号引起系统稳态工作点偏移导致的阻抗测量准确性下降，提高了阻抗测量精度。通过将叠加合成波形绝对值峰值达到最小时各正弦信号分别对应的相位角确定为目标相位角，将各目标相位角处的各正弦信号统一注入风电并网仿真模型，相比单次注入，节省了阻抗扫频时间，节省人力，提升了风电机组阻抗特性测量效率，降低了风电场项目不能按时提资并网的风险。

52、相应的，本技术还提供了与上述风电机组的阻抗特性测量方法相对应的风电机组的阻抗特性测量装置、设备和计算机可读存储介质，具有上述技术效果，在此不再赘述。