并网变流器故障穿越过程中自适应功率补偿策略实现方法技术

本发明专利技术公开了一种并网变流器故障穿越过程中自适应功率补偿策略实现方法，在电网发生故障或突然有大负荷接入电网时，变流器端口电压将会出现突然跌落，因此需要变流器主动输出补偿功率，支撑端口电压；在网侧远端短路故障时，变流器同样需要在保证自身挂网运行的条件下，输出功率以支撑端口电压。功率补偿需适应故障侧阻抗特点，依据故障穿越的功率需求，提出三种实现端口电压补偿的方案。出三种实现端口电压补偿的方案。出三种实现端口电压补偿的方案。

【技术实现步骤摘要】
并网变流器故障穿越过程中自适应功率补偿策略实现方法


[0001]本专利技术属于配电网柔性开关
，具体涉及一种并网变流器故障穿越过程中自适应功率补偿策略实现方法。

技术介绍

[0002]短路故障通常由非预期因素导致，如线路接地、严重过载等。短路故障可以按照严重程度分为两类，其一是“金属性接地短路”，会导致配电线路上的大幅度过流，引发就近速断保护，从而演化为开路故障；其二是远端短路或“过载短路”，这将使得输电线路上的压降由于过流而增大，从而使得交流母线处于低电压供电状态。后者可能因为故障点的切除或恢复使得电网恢复正常，本专利技术针对该类型故障期间的并网变流器以支撑其端口电压为目标。
[0003]在传统的分布式电源等设备通过并网变流器与电网连接的系统中，在故障穿越过程时，一般选择输出一定程度的无功电流，这是因为配电系统的线路阻抗常常可视为感性阻抗，因此输出无功电流即可实现良好的端口电压支撑效果。但考虑到实际系统中，由于负荷等设备的存在，将电网系统进行等效后，其等效线路阻抗并未纯感性，因此并网变流器仅输出无功电流并不能最高效地实现端口电压的支撑。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种并网变流器故障穿越过程中自适应功率补偿策略实现方法，用于解决电网侧故障发生、综合阻抗值未知情况下，如何决定最合适的有功与无功电流补偿相位；在交流变化电压及线路综合阻抗随着补偿动作发生变化的过程中，如何决定下一步补偿有功与无功电流；为保证端电压稳定性，如何快速抬升端电压的技术问题，使得设备高效支撑端口电压，减小了损耗，并且响应速度快，充分发挥了设备的性能。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]并网变流器故障穿越过程中自适应功率补偿策略实现方法，通过施加有功或无功电流扰动，根据端口电压的变化方向确定有功或无功电流的变化方向，实现变流器自适应功率补偿；
[0007]在网侧发生故障，端口电压降落时，由变流器施加一个电流扰动分量，测量功率注入点的电压扰动响应，根据综合阻抗值的大小与阻抗角确定有功电流与无功电流的相位与大小。
[0008]具体的，根据端口电压的变化方向确定有功或无功电流的变化方向具体为：
[0009]当变流器设备一侧网络发生故障，端口电压跌落，变流器检测到端口电压降低，进行补偿；在补偿过程中，输出电流补偿端口电压，每经过50ms测量端口电压，将此测量时刻电压幅值和上个数值进行比较，根据补偿效果确定参数变动方式是否正确，并相应地对电流相位和幅值改变一个步进单位，直到最终达到补偿目标。
[0010]进一步的，电流相位及幅值步进具体为：
[0011]在一个循环里修改电流相位，比较电压幅值补偿效果，确定局部最优相位并进行电流幅值修改，确定局部幅值最优点；依次循环进行。
[0012]具体的，在网侧发生故障，端口电压降落时，给出补偿电流指令；开机120ms后，变流器输出含60Hz谐波的补偿电流，按照测量的阻抗，计算电流指令，并按周期更新一次电流幅值和相位。
[0013]进一步的，在稳态情况下，网侧电压，PCC电压等效电压源之间满如下关系：
[0014]E
e
＝V
PCC
‑
IZ
eq
[0015]其中，E
e
为等效电压源电压，V
PCC
为公共连接点电压，I为变流器输出电流，Z
eq
为等效电压源内阻。
[0016]进一步的，对变流器输出电流进行调制达到目标如下：
[0017][0018]其中，V
rated
为额定公共连接点电压，|E
e
|为等效的电压源电压，Z
eq
为等效电压源内阻。
[0019]更进一步的，等效的电压源电压|E
e
|为：
[0020][0021]其中，V
PCC
为公共连接点电压，I为变流器输出电流，θ
l
为公共连接点相角，θ
z
为等效电压源内阻阻抗角。
[0022]具体的，测量阻抗计算交流母线端口电压变化及电流幅值相位在两个时间尺度进行；输出60Hz谐波电流测量近似阻抗，对电流幅值和相位进行扰动；在测量一次线路近似阻抗，若本次测量结果与上次测量结果差别大，则更新阻抗值改变变流器输出功率的基准值；在每修改一次变流器输出电流的幅值或相位，观察端口电压变化情况并进行步进修正，以此循环进行。
[0023]进一步的，给出补偿电流指令；开机120ms后，变流器输出含60Hz谐波的补偿电流，将60Hz测量综合阻抗等效为50Hz综合阻抗；并按照测量的阻抗，计算电流指令，并每隔一定时间更新一次电流幅值和相位。
[0024]进一步的，在每两次计算近似阻抗周期间；每2s重新测量一次线路近似阻抗；若本次测量结果与上次测量结果>10％，则更新测量阻抗值并改变变流器补偿功率的基准值；每隔10ms修改一次变流器输出电流的幅值或相位。
[0025]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0026]并网变流器故障穿越过程中自适应功率补偿策略实现方法，方案一通过施加电流相位和幅值扰动，将测量时刻电压幅值和上个数值作比较，根据补偿效果确定参数变动方式是否正确，并相应地对电流相位和幅值改变一个步进单位，直到最终达到电压补偿目标。方案一原理简单、实现难度小，电流相位和幅值同时调节，避免补偿需求变化；方案二由变流器设备施加60Hz电流小扰动分量，测量功率注入点的电压扰动响应，从而计算出近似等效阻抗值，根据综合阻抗值的大小与阻抗角决定有功电流与无功电流的相位与大小。方案二提高端口电压补偿的快速性，同时是一个全局寻优方案。
[0027]进一步的，在补偿过程中，输出电流补偿端口电压，每经过50ms测量端口电压，将此测量时刻电压幅值和上个数值进行比较，根据补偿效果确定参数变动方式是否正确，并相应地对电流相位和幅值改变一个步进单位，直到最终达到补偿目标。
[0028]进一步的，在一个循环里修改电流相位，比较电压幅值补偿效果，确定局部最优相位并进行电流幅值修改，确定局部幅值最优点；依次循环进行。步进电流相位和幅值同时变化、实时修改，避免补偿需求变化影响。
[0029]进一步的，在网侧发生故障，端口电压降落时，给出补偿电流指令；开机120ms后，变流器输出含60Hz谐波的补偿电流，按照测量的阻抗，计算电流指令，并按周期更新一次电流幅值和相位。
[0030]进一步的，在电网侧故障发生时，对故障侧进行戴维南等效，等效电压源电压、综合阻抗值、公共连接点电压及变流器输出电流满足基尔霍夫电压定理。
[0031]进一步的，根据等效电压源电压、综合阻抗值、公共连接点电压及变流器输出电流关系，计算变流器补偿端口电压所需输出电流。
[0032]进一步的，网侧故障发生时，故障侧等效电压源电压、公共连接点电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.并网变流器故障穿越过程中自适应功率补偿策略实现方法，其特征在于，通过施加有功或无功电流扰动，根据端口电压的变化方向确定有功或无功电流的变化方向，实现变流器自适应功率补偿；在网侧发生故障，端口电压降落时，由变流器施加一个电流扰动分量，测量功率注入点的电压扰动响应，根据综合阻抗值的大小与阻抗角确定有功电流与无功电流的相位与大小。2.根据权利要求1所述的并网变流器故障穿越过程中自适应功率补偿策略实现方法，其特征在于，根据端口电压的变化方向确定有功或无功电流的变化方向具体为：当变流器设备一侧网络发生故障，端口电压跌落，变流器检测到端口电压降低，进行补偿；在补偿过程中，输出电流补偿端口电压，每经过50ms测量端口电压，将此测量时刻电压幅值和上个数值进行比较，根据补偿效果确定参数变动方式是否正确，并相应地对电流相位和幅值改变一个步进单位，直到最终达到补偿目标。3.根据权利要求2所述的并网变流器故障穿越过程中自适应功率补偿策略实现方法，其特征在于，电流相位及幅值步进具体为：在一个循环里修改电流相位，比较电压幅值补偿效果，确定局部最优相位并进行电流幅值修改，确定局部幅值最优点；依次循环进行。4.根据权利要求1所述的并网变流器故障穿越过程中自适应功率补偿策略实现方法，其特征在于，在网侧发生故障，端口电压降落时，给出补偿电流指令；开机120ms后，变流器输出含60Hz谐波的补偿电流，按照测量的阻抗，计算电流指令，并按周期更新一次电流幅值和相位。5.根据权利要求4所述的并网变流器故障穿越过程中自适应功率补偿策略实现方法，其特征在于，在稳态情况下，网侧电压，PCC电压等效电压源之间满如下关系：E
e
＝V
PCC
‑
IZ
eq
其中，E
e
为等效电压源电压，V
PCC
为公共连接点电压，I为变流器输出电流，Z
eq

【专利技术属性】
技术研发人员：易皓，赖振宏，庄浩彦，卓放，赵珂珬，刘浩，汪科，王毅钊，徐嘉鹏，邵美阳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：