电网阻抗在线测量系统、方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种电网阻抗在线测量系统、方法及装置，涉及阻抗测量技术领域。通过在电网中外接激励电源，由控制处理器控制激励电源产生宽频交流信号源，结合电压电流检测器检测到电压电流值，然后通过分析网络参数自动计算电网阻抗，实现对电网任意位置的宽频范围内的在线阻抗检测，不需要频繁地进行倒闸断电操作，从而降低检测成本。此外，激励电源使用基于高开关频率的宽禁带半导体逆变器产生该宽频交流信号源，不需要并联多台功率放大器也能保证测试的信噪比和测试精度，实现系统小型化，降低造价成本。低造价成本。低造价成本。

【技术实现步骤摘要】
电网阻抗在线测量系统、方法及装置


[0001]本专利技术涉及阻抗测量
，尤其涉及一种电网阻抗在线测量系统、方法及装置。

技术介绍

[0002]新型电力系统具有“双高”特征，即高比例新能源的接入与高比例电力电子装备的应用，同时具有供给侧由于天气变化导致的随机性和需求侧负荷自身随机性的“双随机”特性。电网结构将以交直流大电网为主干，有源交直流配电网、微网将快速发展，从而可以进行源、网、荷、储就地平衡或部分就地平衡的局域电网。在配网侧，交直流混合的电力配送及交直流互联必将进一步增加；在用户侧，直流负荷快速发展，如充电桩、LED照明、含输入AC/DC整流器的电机驱动负荷如空调、电梯等，这些必然对交直流配用电的变流装置与系统提出了更高的要求。
[0003]以直流母线微电网系统为例，连接在直流母线的设备大部分都含有电力电子变换器接口如图2所示，光伏板通过DC/DC Boost升压变换器连接于直流母线，电池储能装备通过双向DC/DC变换器连接于直流母线，电机驱动类负载经DC/AC变频器驱动电机等。系统的电源和负荷频繁插拔及变化将导致直流母线上每台设备网侧的端口阻抗都不同，且呈现宽频率范围实时变化特征，设备的网侧端口阻抗只能通过在线测量的方式获得。
[0004]获得宽频范围内的设备输出阻抗以及设备接入点的电网阻抗，即可通过阻抗稳定性模型分析系统的振荡风险。通过在线阻抗测量设备和系统的阻抗稳定性理论可以分析系统振荡风险，进而基于设备阻抗重塑控制，降低振荡风险，提高低压配电网的稳定性。因此，在线阻抗测量技术是避免电力电子化电力系统宽频振荡问题的关键核心技术。
[0005]相关技术中，使用串联变压器接入方案存在的主要缺点是需要进行倒闸断电操作，将变压器一侧绕组串联接入电路。该方案的测量设备一次侧电压和电流相对较大，从而导致设备功率容量较大，且其扰动注入信号源的频率范围有限。此外，该方案中阻抗测量装置如果需要测量不同位置电网接入点的阻抗，则需要频繁断电操作；否则，如果每个并网接入点都需要配备阻抗测量设备，造价太高。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种电网阻抗在线测量系统、方法及装置，能够直接在线检测宽频范围下的电网阻抗，降低检测成本。
[0007]一方面，本专利技术实施例提供了一种电网阻抗在线测量系统，包括激励电源、控制处理器和电压电流检测器，所述激励电源包括注入探头、宽禁带半导体逆变器和接收探头，所述宽禁带半导体逆变器包括开关控制端、交流输出端和交流输入端，所述开关控制端与所述控制处理器连接，所述交流输出端与所述注入探头连接，所述交流输入端与所述接收探头连接；所述电压电流检测器与所述控制处理器连接；
[0008]所述注入探头和所述接收探头用于接入电网及并网设备；
[0009]所述控制处理器用于根据交流频率向所述开关控制端输出开关信号，以使所述宽禁带半导体逆变器输出对应频率的交流电；通过所述电压电流检测器获取由电网及并网设备和所述激励电源形成的二端口网络的电压电流参数组；根据所述电压电流参数组确定二端口网络的第一网络参数；根据所述第一网络参数、所述注入探头的第二网络参数和所述接收探头的第三网络参数确定电网阻抗。
[0010]根据本专利技术一些实施例，所述注入探头包括第一夹具和第一电磁感应装置，所述第一电磁感应装置与所述交流输出端连接，所述第一电磁感应装置用于将交流电转换为交变磁场，所述注入探头通过所述第一夹具固定在所述电网及并网设备上。
[0011]根据本专利技术一些实施例，所述接收探头包括第二夹具和第二电磁感应装置，所述第二电磁感应装置与所述交流输入端连接，所述第二电磁感应装置用于将交换磁场转换为交流电，所述接收探头通过所述第二夹具固定在所述电网及并网设备上。
[0012]根据本专利技术一些实施例，宽禁带半导体逆变器为氮化镓逆变器。
[0013]另一方面，本专利技术实施例还提供一种电网阻抗在线测量方法，应用于如前面实施例所述的电网阻抗在线测量系统的控制处理器中，所述电网阻抗在线测量方法包括以下步骤：
[0014]根据交流频率向宽禁带半导体逆变器的开关控制端输出开关信号，以使宽禁带半导体逆变器输出对应频率的交流电；
[0015]通过电压电流检测器获取由电网及并网设备和激励电源形成的二端口网络的电压电流参数组；
[0016]根据所述电压电流参数组确定二端口网络的第一网络参数；
[0017]根据所述第一网络参数、所述注入探头的第二网络参数和所述接收探头的第三网络参数确定电网阻抗。
[0018]根据本专利技术一些实施例，所述通过电压电流检测器获取由电网及并网设备和激励电源形成的二端口网络的电压电流参数组包括以下步骤：
[0019]在交流频率下控制激励电源输出第一交流电，并在所述二端口网络处于所述第一交流电的工况下采集第一参数组；
[0020]在相同的交流频率下控制激励电源输出第二交流电，并在所述二端口网络处于所述第二交流电的工况下采集第二参数组；
[0021]根据所述第一参数组和所述第二参数组得到所述电压电流参数组。
[0022]根据本专利技术一些实施例，所述二端口网络的第一网络参数M
total
通过以下公式获得：
[0023][0024][0025][0026][0027][0028]其中，和分别表示在所述二端口网络的第一端口在所述第一交流电的工况下的电压值和电流值；和分别表示在所述二端口网络的第二端口在所述第一交流电的工况下的电压值和电流值；和分别表示在所述二端口网络的第一端口在所述第二交流电的工况下的电压值和电流值；和分别表示在所述二端口网络的第二端口在所述第二交流电的工况下的电压值和电流值。
[0029]根据本专利技术一些实施例，所述根据所述第一网络参数、所述注入探头的第二网络参数和所述接收探头的第三网络参数确定电网阻抗包括以下步骤：
[0030]将所述第一网络参数除以所述第二网络参数和所述第三网络参数的乘积得到第四网络参数，其中，所述第四网络参数的B参数表示电网阻抗、等效电源阻抗和导线阻抗之和；
[0031]根据所述第四网络参数、等效电源阻抗和导线阻抗确定电网阻抗。
[0032]根据本专利技术一些实施例，所述电网阻抗在线测量方法还包括以下步骤：
[0033]获取预设的检测频率范围；
[0034]根据所述检测频率范围确定若干个交流频率；
[0035]在若干个所述交流频率下检测对应的电网阻抗得到电网阻抗特性曲线。
[0036]另一方面，本专利技术实施例还提供一种电网阻抗在线测量装置，包括：
[0037]至少一个处理器；
[0038]至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
[0039]当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得至少一个所述处理器实现如前面所述的电网阻抗在线测量方法。
[0040]本专利技术上述的技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：通过在电网中外接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网阻抗在线测量系统，其特征在于，包括激励电源、控制处理器和电压电流检测器，所述激励电源包括注入探头、宽禁带半导体逆变器和接收探头，所述宽禁带半导体逆变器包括开关控制端、交流输出端和交流输入端，所述开关控制端与所述控制处理器连接，所述交流输出端与所述注入探头连接，所述交流输入端与所述接收探头连接；所述电压电流检测器与所述控制处理器连接；所述注入探头和所述接收探头用于接入电网及并网设备；所述控制处理器用于根据交流频率向所述开关控制端输出开关信号，以使所述宽禁带半导体逆变器输出对应频率的交流电；通过所述电压电流检测器获取由电网及并网设备和所述激励电源形成的二端口网络的电压电流参数组；根据所述电压电流参数组确定二端口网络的第一网络参数；根据所述第一网络参数、所述注入探头的第二网络参数和所述接收探头的第三网络参数确定电网阻抗。2.根据权利要求1所述的电网阻抗在线测量系统，其特征在于，所述注入探头包括第一夹具和第一电磁感应装置，所述第一电磁感应装置与所述交流输出端连接，所述第一电磁感应装置用于将交流电转换为交变磁场，所述注入探头通过所述第一夹具固定在所述电网及并网设备上。3.根据权利要求2所述的电网阻抗在线测量系统，其特征在于，所述接收探头包括第二夹具和第二电磁感应装置，所述第二电磁感应装置与所述交流输入端连接，所述第二电磁感应装置用于将交换磁场转换为交流电，所述接收探头通过所述第二夹具固定在所述电网及并网设备上。4.根据权利要求1所述的电网阻抗在线测量系统，其特征在于，宽禁带半导体逆变器为氮化镓逆变器。5.一种电网阻抗在线测量方法，其特征在于，应用于如权利要求1～4任一项所述的电网阻抗在线测量系统的控制处理器中，所述电网阻抗在线测量方法包括以下步骤：根据交流频率向宽禁带半导体逆变器的开关控制端输出开关信号，以使宽禁带半导体逆变器输出对应频率的交流电；通过电压电流检测器获取由电网及并网设备和激励电源形成的二端口网络的电压电流参数组；根据所述电压电流参数组确定二端口网络的第一网络参数；根据所述第一网络参数、所述注入探头的第二网络参数和所述接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雄，范飞，陈勇，郑煜彬，卢保聪，王鹏，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：