一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置及检测方法，包括：正负序旋转坐标变换模块、改进滑动平均滤波模块、正交信号构造模块、延时模块、序分量计算模块、检测输出模块。首先，本发明专利技术利用正负序旋转坐标变换模块和改进滑动平均滤波模块滤除旋转坐标系下并网同步信息的谐波和噪声。其次，通过正交信号构造模块、延时模块、序分量计算模块实现快速检测并网同步信息。最后，本发明专利技术利用检测输出模块消除检测方法在动态响应时间内造成的电压波动。与传统方法相比，本发明专利技术响应速度快、精度高、易于实现，可大大提高新能源系统并网的稳定性。并网的稳定性。并网的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置及检测方法


[0001]本专利技术属于新能源系统快速动态支撑电网
，特别涉及一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置及检测方法。

技术介绍

[0002]在新型电力系统电压畸变环境下，并网同步信息的检测会发生延时和失真，严重影响新能源系统与电网的能量传递以及交换，进而影响了新型电力系统运行的稳定性。单同步参考坐标系软件锁相环是使用最广泛的并网同步信息检测方法。当三相电压信号对称时，该方法能够实现快速精确地检测同步信息。但是，当电网电压三相不对称或含有噪声时，采用同步旋转坐标变换获取的直流分量中含有交流量或噪声，无法实现并网同步信息的检测。针对电网电压不对称以及含有噪声时存在的问题，学者们提出了空间矢量法、相序解耦谐振控制器、解耦双同步旋转坐标系软锁相环等方法。这些方法在三相不对称电网环境下可以分离出正、负序分量，但是这些方法需要针对不同的电网运行工况进行大幅度的算法参数优化和设计，才能实现准确的序分量检测。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决了在新型电力系统复杂电压环境下并网同步信息快速检测问题。
技术实现思路
主要包括：正负序旋转坐标变换模块、改进滑动平均滤波模块、正交信号构造模块、延时模块、序分量计算模块、检测输出模块，其并网同步信息快速检测流程如图1所示。该方法不仅没有传统检测算法中的闭环控制，而且还无需参数优化和设计。
[0004]计及噪声影响时，并网点三相电压信号的表达式为
[0005][0006]其中，表示三相电压；和表示正序、负序、零序以及谐波分量的幅值；θ
+
、θ
‑
、θ0和θ
n
表示正序、负序、零序以及谐波分量的初始相位；n表示谐波次数；ω表示电网频率；n
ao
,n
bo
,n
co
表示三相电压的噪声。
[0007]由于电力电子设备的大量接入新型电力系统，导致电网电压信息发生畸变，严重
影响新能源系统快速支撑电网，进而影响了新型电力系统运行的稳定性。因此，新能源系统需要获得准确的正负序并网同步信息。
[0008]针对正序并网同步信息本专利技术公开一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置，其特征在于，包括
[0009]正负序旋转坐标变换模块：用于采集并网点三相电压，并获得到旋转坐标下含有扰动的并网同步信息；
[0010]改进滑动平均滤波模块：用于滤除噪声和3倍频及其以上谐波分量；
[0011]正交信号构造模块：获取经过改进滑动平均滤波模块后的含有扰动的并网同步信息的正交信号；
[0012]延时模块：获取经过改进滑动平均滤波模块后的含有扰动的并网同步信息的延时信号；
[0013]序分量计算模块：通过含有扰动的并网同步信息及其正交信号和延时信号来获得正负序并网同步信息；
[0014]检测输出模块：消除经过序分量计算模块处理后的正负序并网同步信息在动态响应时间内造成的电压波动。
[0015]在上述的一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置，利用正序旋转坐标变换模块获得到旋转坐标下正序并网同步信息，即：
[0016][0017]其中，和表示含有扰动时正序并网同步信息；和表示正序并网同步信息的噪声。
[0018]在上述的一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置，通过改进滑动平均滤波模块将旋转坐标下正序并网同步信息的谐波和噪声滤除。改进滑动平均滤波模块的表达式为
[0019][0020]其中，为滤波后电压；U
h
(n)为第n次谐波电压；k为总谐波数；L为滑动周期；N表示滑动周期放大倍数。
[0021]在上述的一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置，将改进滑动平均滤波模块处理后的信号通过正交信号构造模块和延时模块得到含有扰动的正序并网同步信息的正交信号和延时信号。正交信号构造模块基于以下公式(以q轴电压为例)：
[0022][0023]其中，表示含有扰动时q轴正序并网同步信息的正交信号；ΔT表示采样时间。
[0024]延时信号可以表示为
[0025][0026]其中，和表示含有扰动时正序并网同步信息的延时信号。
[0027]在上述的一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置，将含有扰动的正序并网同步信息及其正交信号和延时信号通过序分量计算模块得到正序并网同步信息。序分量计算模块基于以下公式(正序)：
[0028][0029]其中，和表示正序并网同步信息；表示含有扰动时d轴正序并网同步信息的正交信号。
[0030]在上述的一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置，检测输出模块充分利用当前采样值、前次输出值以及上一时刻采样值之间的关系，通过逻辑推理消除序分量计算模块处理后的正序并网同步信息在动态响应时间内造成的电压波动，实现快速准确检测正序并网同步信息。
[0031]正序并网同步信息的初始相位可以表示为
[0032][0033]其中，
[0034][0035]一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置的检测方法，其特征在于，对负序并网同步信息检测过程包括以下步骤：
[0036]步骤1：将并网点三相电压通过负序旋转坐标变换模块，获得到旋转坐标下负序并网同步信息，即
[0037][0038]其中，和表示负序并网同步信息；和表示负序并网同步信息的噪声。
[0039]步骤2：通过改进滑动平均滤波模块将旋转坐标下负序并网同步信息的谐波和噪声滤除。改进滑动平均滤波模块的表达式为
[0040][0041]步骤3：将步骤2的负序并网同步信息通过正交信号构造模块和延时模块得到含有扰动的负序并网同步信息的正交信号和延时信号。正交信号构造模块基于以下公式(以q轴电压为例)：
[0042][0043]其中，表示含有扰动时q轴负序并网同步信息的正交信号。
[0044]延时信号可以表示为
[0045][0046]其中，和表示负序并网同步信息的延时信号。
[0047]步骤4：将负序并网同步信息、负序电压的正交信号和延时信号通过序分量计算得到负序并网同步信息。序分量计算模块基于以下公式(负序)：
[0048][0049]其中，和表示负序并网同步信息；表示含有扰动时d轴负序并网同步信息的正交信号。
[0050]步骤5：检测输出模块充分利用当前采样值、前次输出值以及上一时刻采样值之间的关系，通过逻辑推理消除步骤4的负序并网同步信息在动态响应时间内造成的电压波动，实现快速准确检测负序并网同步信息。
[0051]负序并网同步信息的初始相位可以表示为
[0052][0053]其中，
[0054][0055]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术能够对畸变电网进行快速准确的并网同步信息检测；该方法结构简单，易于实现，可快速准确地检测并网同步信息的幅值和相位；与单同步参考坐标系软件锁相环方法相比，本专利技术在电网电压三相不对称或含有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置，其特征在于，包括正负序旋转坐标变换模块：用于采集并网点三相电压，并获得到旋转坐标下含有扰动的并网同步信息；改进滑动平均滤波模块：用于滤除噪声和3倍频及其以上谐波分量；正交信号构造模块：获取经过改进滑动平均滤波模块后的含有扰动的并网同步信息的正交信号；延时模块：获取经过改进滑动平均滤波模块后的含有扰动的并网同步信息的延时信号；序分量计算模块：通过含有扰动的并网同步信息及其正交信号和延时信号来获得正负序并网同步信息；检测输出模块：消除经过序分量计算模块处理后的正负序并网同步信息在动态响应时间内造成的电压波动。2.如权利要求1所述的一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置，其特征在于，利用正序旋转坐标变换模块获得到旋转坐标下正序并网同步信息，即：其中，和表示含有扰动时正序并网同步信息；和表示正序、负序以及谐波分量的幅值；θ
+
、θ
‑
和θ
n
表示正序、负序以及谐波分量的初始相位；n表示谐波次数；和表示正序并网同步信息的噪声；ω表示电网频率。3.如权利要求1所述的一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置，其特征在于，通过改进滑动平均滤波模块将旋转坐标下正序并网同步信息的谐波和噪声滤除；改进滑动平均滤波模块的表达式为其中，为滤波后电压；U
h
(n)为第n次谐波电压；k为总谐波数；L为滑动周期；N表示滑动周期放大倍数。4.如权利要求1所述的一种新型电力系统并网同步信息快速检测装置，其特征在于，将改进滑动平均滤波模块处理后的信号通过正交信号构造模块和延时模块得到含有扰动的正序并网同步信息的正交信号和延时信号；正交信号构造模块基于以下公式(以q轴电压为例)：其中，表示含有扰动时q轴正序并网同步信息的正交信号；ΔT表示采样时间；延时信号可以表示为
其中，和表示含有扰动时正序并网同步信息的延时信号。5.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：修连成，杜志叶，何靖萱，蔡泓威，岳国华，李根，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：