适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法及系统

本发明涉及变流器阻抗估计，尤其涉及一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着电力系统中风电、光伏等可再生能源发电的占比不断提高，电力系统的形态也正在发生急剧变化。现阶段大多数的可再生能源通过跟网型变流器接入电网，从而保证向电网输送最大有功功率。而跟网型变流器对外特性通常为电流源，并且相关研究指出随着其渗透率升高对电网的安全稳定会产生消极影响。与此相反，构网型变流器对外特性通常是电压源，且对于电网的安全稳定运行有很好的支撑作用。

3、跟网与构网型变流器的控制对于电力系统的安全稳定运行具有至关重要的作用。而变流器的电压控制、稳定性分析以及故障检测等功能的实现则需要精确的估计其并网阻抗参数。

4、发明人发现，现有的变流器并网阻抗估计方法大多只针对跟网型变流器，其通过改变变流器输出的有功与无功分别实现并网电阻与电抗的估计。这类方法实现的前提是变流器输出的有功与无功能够解耦控制，而这对于构网型变流器来说是不现实的。另外，在中低压配电系统中，过低的系统阻抗比也会导致有功、无功的耦合，从而影响该方法的估计效果。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法及系统，通过改变变流器输出的无功功率，并采样功率改变前后变流器输出电压与电流的有效值，以及电压信号在功率改变前后的相角差值，来计算变流器的并网电阻与电抗；不需要变流器输出的有功与无功解耦控制，同时适用于跟网与构网型变流器以及任何阻抗比的电路。

2、在一些实施方式中，采用如下技术方案：

3、一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法，包括：

4、基于变流器输出电压幅值的波动情况监测并网阻抗是否发生变化；

5、当监测到并网阻抗发生变化时，延时设定时间后，采样获取当前时刻t1变流器输出的电压、电流有效值，有功功率和无功功率，以及设定时间段的电压瞬时值信号；

6、维持变流器有功参考值不变，调整变流器的无功功率参考值；延迟设定时间后，再次采样获取当前时刻t2变流器输出的电压、电流有效值，有功功率和无功功率，以及设定时间段的电压瞬时值信号；

7、基于时刻t1和时刻t2的采样值，分别计算两个采样时刻的功率因数角以及无功功率调整前后电压信号的相角差值；并根据所述功率因数角和相角差值计算得到变流器的并网电阻与电抗。

8、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

9、一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计系统，包括：

10、并网阻抗监测模块，被配置为用于基于变流器输出电压幅值的波动情况监测并网阻抗是否发生变化；

11、采样模块，被配置为用于当监测到并网阻抗发生变化时，延时设定时间后，采样获取当前时刻t1变流器输出的电压、电流有效值，有功功率和无功功率，以及设定时间段的电压瞬时值信号；维持变流器有功参考值不变，调整变流器的无功功率参考值；延迟设定时间后，再次采样获取当前时刻t2变流器输出的电压、电流有效值，有功功率和无功功率，以及设定时间段的电压瞬时值信号；

12、并网阻抗估计模块，用于基于时刻t1和时刻t2的采样值，分别计算两个采样时刻的功率因数角以及无功功率调整前后电压信号的相角差值；并根据所述功率因数角和相角差值计算得到变流器的并网电阻与电抗。

13、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

14、一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现指令；存储器用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法。

15、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

16、一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、(1)本发明并网阻抗估计方法不需要变流器有功与无功的解耦控制，因此同时适用于跟网与构网型变流器。

19、(2)本发明消除了估计过程中对于全局相角量测的需求，因此更适用于不配备相角量测设备的配电网。同时，由于在估计过程只改变了变流器输出的无功功率，变流器能够保持其有功输出不变，因此对于系统所造成的扰动较小。

20、本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。

技术特征：

1.一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法，其特征在于，基于变流器输出电压幅值的波动情况来实时监测并网阻抗的变化，具体为：基于变流器出口处的电压有效值和变流器额定电压有效值，计算电压灵敏度系数；当电压灵敏度系数超过设定阈值时，认为并网阻抗发生变化。

3.如权利要求1所述的一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法，其特征在于，计算两个采样时刻的功率因数角，具体为：

4.如权利要求1所述的一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法，其特征在于，通过对比记录的两个电压瞬时值信号u1与u2的过零点，得到无功功率调整前后电压信号的相角差值。

5.如权利要求1所述的一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法，其特征在于，计算变流器的并网电阻req-inv，具体为：

6.如权利要求1所述的一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法，其特征在于，计算变流器的电抗具体为：

7.一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计系统，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计系统，其特征在于，基于变流器输出电压幅值的波动情况来实时监测并网阻抗的变化，具体为：基于变流器出口处的电压有效值和变流器额定电压有效值，计算电压灵敏度系数；当电压灵敏度系数超过设定阈值时，认为并网阻抗发生变化。

9.一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现指令；存储器用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-6任一项所述的适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法。

10.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-6任一项所述的适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法。

技术总结
本发明公开了一种适用于跟网与构网型变流器的阻抗估计方法及系统，包括：基于变流器输出电压幅值的波动情况监测并网阻抗是否发生变化；当检测到并网阻抗发生变化时，延时设定时间后，采样获取当前时刻变流器输出的电压、电流有效值，有功功率和无功功率，以及设定时间段的电压瞬时值信号；调整变流器的无功功率参考值；延迟设定时间后，再次采样；基于两次采样结果计算得到变流器的并网电阻与电抗。本发明所提出的方法与系统不需要变流器输出的有功与无功严格解耦控制，因此同时适用于跟网与构网型变流器以及多种阻抗比的电力系统。

技术研发人员：张文,赵琪,叶华,魏明奎,周泓,陶宇轩,周勤勇,张健,姜懿郎
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7