[发明专利]用于估计电力电网的电网属性的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于估计电力电网的电网属性的方法，并且涉及一种用于估计电力电网的电网属性的设备。进一步地，本发明涉及一种用于控制耦合到电力电网的发电机的方法并且涉及一种用于控制耦合到电力电网的发电机的装置，以及涉及一种用于操作电力电网的方法并且涉及一种用于操作电力电网的装置。

背景技术

电力电网的电网属性特别地包括电网阻抗和电网电压。例如，这些电网属性可以由电网的戴维南(Thevenin)等效模型来估计。

戴维南理论认为，为了用DC电路理论术语举例说明，具有电压源和电流源(例如发电机和太阳能发电厂)和电阻的任何线性电网络(在这里为电力电网)能够在终端处(在这里为公共耦合点)用与等效电阻(在这里为电网阻抗)串联的等效电压源(在这里为电网电压)代替。等效电压是在开路时在公共耦合点处所获得的电压。等效电阻(在这里为电网阻抗)是在它所有独立的电流源开路并且它所有独立的电压源短路情况下在公共耦合点处所获得的电阻。

按照惯例，电力电网的电网属性通过将系统驱动至其中电流和电压被测量的不同稳态点来估计，振幅和绝对相位两者都为变量。在这里一个问题是绝对相位改变在不同操作点之间由于频率变化而导致的测量不精确性。在这样的情况下，具有两个操作点用于识别电网模型可能是足够的，但是更多点可以被用来最小化由于测量噪声而导致的误差。另一方面，有关绝对相位改变的问题依然存在。

例如，K.O.H.Redersen、A.H.Nielsen和N.K.Poulsen在论文“Short-circuit impedance measurement”中描述了用于针对各种电压电平和情形来估计电力电网中的短路阻抗的方法。短路阻抗优选地基于电网中自然发生的负荷改变来测量。他们表明，这样的测量系统在电网中的不同位置处面临不同种类的问题。这意味着最好的测量方法取决于电网中的位置而改变。在那里讨论了在400kV、132kV以及400V电压电平处具有不同的测量程序的三个典型示例。

发明内容

因此，本发明的目标在于提供对耦合到发电机的电力电网的电网属性的改进的估计。

根据第一方面，提供了用于估计在公共耦合点PCC处耦合到发电机的电力电网的电网属性的方法。在第一步骤中，在公共耦合点处的电压V_PCC被测量。在第二步骤中，在公共耦合点处的电流I_PCC被测量。在第三步骤中，电网属性通过电网模型使用在公共耦合点处的测量电压V_PCC、在公共耦合点处的测量电流I_PCC以及所确定的相位角作为输入参数来估计。

在本方法中，基于测量电压V_PCC、测量电流I_PCC以及在电压V_PCC与电流I_PCC之间确定的相位角来估计电网属性。因此，电压V_PCC和电流I_PCC的绝对相位是不必要的，这使本方法变得不太易于发生由于测量噪声而导致的误差。

特别地，在这里所需的操作点的最小数目是三，但是更多操作点可以被用来减轻噪声的影响。

借助于本方法，有可能将电网估计问题用公式表示为一组二次多项式方程的解，二次多项式方程的系数是电压V_PCC的振幅、电流I_PCC的振幅以及相对相位角的函数(或等效地V_PCC的大小、有功功率以及无功功率)。在以下具体实施方式中给出了两者的细节。

在三个操作点情况下，还可以通过应用适当的方程解算器通过解析或数值方式求解。

根据实施例，电网属性包括电力电网的电网阻抗Z_G和电网电压V_G。

所估计的电网阻抗和所估计的电网电压两者对于不同的技术应用可能是有用的。例如，电网属性可以被用于控制耦合到电力电网的发电机，其中发电机取决于所估计的电网属性而被控制。进一步地，所估计的电网属性可以被用来依靠所述估计的电网属性来操作电网。

根据另一个实施例，在公共耦合点处的电压V_PCC和在公共耦合点处的电流I_PCC在电力电网的基频下被测量。例如，基频是50Hz。

根据另一个实施例，所述方法包括以下步骤：

a) 在电力电网的N个不同工作点处测量在公共耦合点PCC处的电压V_PCC，N ≥ 3，