[发明专利]基于基波阻抗辨识的并网系统短路比测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于基波阻抗辨识的并网系统短路比测量方法及装置。所述基于基波阻抗辨识的并网系统短路比测量装置包括主并网逆变器、短路比计算单元、从并网逆变器、弱电网；本实验装置测量并网系统短路比的具体操作过程为：扰动注入单元向并网逆变器注入扰动信号，通过并网电流传感器H_ig和并网电压传感器H_ug分别采集公共耦合点PCC的电流响应信号和电压响应信号，通过基波阻抗辨识单元获得基波阻抗，进而计算得到系统的短路比。本实验装置可以很准确、可靠的计算并网系统短路比，从而应用于并网系统的稳定性判定及自适应控制中，提升并网系统的稳定性。

技术领域

本发明属于电能质量分析和控制领域，具体涉及一种基于基波阻抗辨识的并网系统短路比测量方法及装置。

技术背景

随着化石能源的不断消耗以及环境危机的日益加剧，光伏、风电等新能源在电力结构中的比重越来越大，多并网逆变器接入同一交流电网不可避免，这些距离较近新能源和交流电网一起构成多逆变器并网系统。

当多并逆变器并网系统的并网逆变器数量不断增加且容量增大后，交流电网的支撑能力就会减弱，导致设备与设备，设备与电网之间的耦合作用加剧，进而可能引起系统出现谐振现象。为此如何测量和评估多逆变器接入后电网的强度，定量的分析多逆变器系统之间的相互作用，对保证系统的稳定运行十分重要。

短路比(short circuit ratio，SCR)常被用于分析多逆变器并网系统的相对强度和稳定性：SCR越大，交流电网越强，多逆变器并网系统越稳定；反之系统越不稳定。

目前，并网系统的稳定性判定及短路比研究已经成为分布式发电的热点问题。

题为“MIMO Identification Techniques for Rapid Impedance-basedStability Assessment of Three Phase Systems in DQ Domain”，Roinila T,Messo T,Santi E，IEEE Transactions on Power Electronics,2017:1-1.(“三相系统dq域下基于多输入多输出系统辨识技术的快速阻抗稳定性判断方法”，《IEEE学报电力电子期刊》，2017年网络发表)的文章，通过测量宽频带下的电网阻抗，从阻抗的角度来分析并网系统的稳定性，但是测量点较多，耗时较长，工程实现较困难。

辛焕海，董炜，袁小明等发表于2016年11月20日《中国电机工程学报》第36卷第22期的《电力电子多馈入电力系统的广义短路比》，从理论上分析了电力电子多馈入电力系统的广义短路比的计算方法，根据电力电子设备容量和电网短路容量计算得到系统的短路比，但是没有考虑电网阻抗变化对短路比测量带来的影响，对于系统中的电力电子单元如何测量自身所处系统的短路比也缺乏研究。

中国发明专利(公开号CN 106655234A)于2017年5月10日公开的《一种线路阻抗和联络线功率对广义短路比影响的分析方法》，本发明基于广义短路比的定义，在推导时考虑了线路阻抗和联络线功率，并利用仿真分析其对广义短路比的影响，但本发明只从理论上分析了线路阻抗和联络线功率的影响，没有给出减弱线路阻抗影响的短路比测量方案。

综上所述，现在的技术存在以下问题：

1、目前通常采用阻抗稳定性判据分析系统的稳定性，需要测量宽频带的阻抗，耗时较长，短路比作为衡量并网稳定性的重要因素，现有测量短路比方案较少，为了能够更好的研究并网系统的稳定性，有必要对短路比测量方案进行研究；

2、现有短路比测量方案大多从并网系统角度，根据已知电力电子设备容量和电网的短路容量进行计算，并没有考虑处于系统中的并网逆变器单元如何测量自身所处系统的短路比；

3、实际工况条件下，电网阻抗随着运行时间和运行状态发生变化，电网阻抗变化对短路比测量会产生影响，现有方案缺乏减弱其影响的措施。

发明内容