CN108680794A - 一种线路阻抗参数测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线路阻抗参数测量装置及方法，涉及电力技术领域，该装置电路部分结构为：蓄电池组的正负极分别连接双向变流模块的两个输入端，双向变流模块的两个输出端分别连接逆变模块的两个输入端，逆变模块的三个输出端分别作为测量电路的输出端连接测量接口以及主控单元，测量接口用于连接待测线路的负载端，主控单元还连接双向变流模块和逆变模块中的各个开关管以及显示单元，使用该装置和该方法可以快速方便地测量配电网、微电网中已安装线路的阻抗参数，为配电网开展潮流计算、功率控制提供必要数据，其采用在线测量方式，使用方便。

Description

一种线路阻抗参数测量装置及方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其是一种线路阻抗参数测量装置及方法。

背景技术

潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问题，潮流计算指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布，其中，线路阻抗是电力系统的潮流计算中必不可少的重要参数，但对于低压配电网或配网侧的微电网而言，由于处于电力系统的供电末梢，存在线路阻抗参数不完善的情况，然而，配电网作为电力系统的重要组成部分，仍然需要相应的潮流计算及功率控制，因此实现线路阻抗测量对配电网运行管理具有重要意义。

在已有阻抗测量技术中，通常截取单位长度的线路电缆进行阻抗参数测定，然后再依据长度推算整条线路的阻抗参数，这一方法适合在电网建设初级阶段实施，而对于已完成安装的线路段，上述方法实施困难，同时，由于配电网线路经常改造，传统方法难以准确快速获取当前线路的阻抗参数。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种线路阻抗参数测量装置及方法，本申请可以快速方便地对配电网、微电网中已安装线路的阻抗参数进行在线测量，不影响电网当前工作状态，使用方便。

本发明的技术方案如下：

一种线路阻抗参数测量装置，该装置用于检测待测线路的阻抗参数，该待测线路连接在电网中，该装置包括：壳体、主控单元、测量电路、显示单元以及测量接口，主控单元和测量电路设置在壳体内部，显示单元和测量接口设置在壳体上；

测量电路包括蓄电池组、双向变流模块以及逆变模块，双向变流模块和逆变模块中分别包括若干个开关管，蓄电池组的正负极分别连接双向变流模块的两个输入端，双向变流模块的两个输出端分别连接逆变模块的两个输入端，逆变模块为三相逆变模块，逆变模块的三个输出端分别作为测量电路的输出端连接测量接口以及主控单元，测量接口用于连接待测线路的负载端；主控单元还连接双向变流模块和逆变模块中的各个开关管并控制各个开关管的通断，主控单元还连接显示单元；主控单元用于在蓄电池组通过双向变流模块和逆变模块为待测线路提供电能的过程中，通过控制逆变模块中各个开关管的通断来调节测量电路输出至待测线路的输出功率，并获取测量电路的输出端的输出电压和输出电流，主控单元还用于根据各个输出功率下获取到的输出电压和输出电流计算得到待测电路的阻抗参数，并将阻抗参数发送给显示单元，显示单元用于显示阻抗参数。

其进一步的技术方案为，双向变流模块中包括第一电容、第一电感、第一开关管、第二开关管和第二电容，双向变流模块的两个输入端分别连接第一电容的两端，第一电容的第一端还连接第一电感，第一电感的另一端分别连接第一开关管的集电极和第二开关管的发射极，第二开关管的发射极连接第二电容，第二电容的另一端连接第一开关管的发射极并连接至第一电容的第二端，第二电容的两端还分别连接双向变流模块的两个输出端；

逆变模块中包括第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管，第三开关管、第四开关管以及第五开关管的集电极分别连接逆变模块的一个输入端，第三开关管的发射极连接第六开关管的集电极，第四开关管的发射极连接第七开关管的集电极，第五开关管的发射极连接第八开关管的集电极，第六开关管、第七开关管和第八开关管的发射极分别连接逆变模块的另一个输入端，第三开关管与第六开关管的公共端作为逆变模块的第一个输出端，第四开关管与第七开关管的公共端作为逆变模块的第二个输出端，第五开关管和第八开关管的公共端作为逆变模块的第三个输出端；

主控单元分别连接第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管的控制端。

一种线路阻抗参数测量方法，该方法应用于上述装置中，该装置的测量接口连接待测线路的负载端且待测线路的负载端的负载处于断开状态，该方法包括：

主控单元通过向双向变流模块中的各个开关管输出第一类控制波使得双向变流模块工作在升压状态，在双向变流模块工作在升压状态时，蓄电池组通过双向变流模块和逆变模块输出电能至待测线路；

主控单元确定M组第一类功率设定值，M组第一类功率设定值中的无功功率设定值均为0、有功功率设定值分别为M个不同的功率值，对于每组第一类功率设定值，主控单元按照恒功率控制方法确定第一类功率设定值对应的控制波组，每个控制波组中包括用于控制逆变模块中各个开关管的控制波，主控单元按照控制波组驱动逆变模块中的各个开关管使得逆变模块的输出功率为第一类功率设定值，主控单元获取逆变模块的输出端的输出电压和d轴电流；主控单元根据获取到的M组输出电压和d轴电流计算得到M个电阻参考值，M为整数；

主控单元确定N组第二类功率设定值，N组第二类功率设定值中的有功功率设定值均为0、无功功率设定值分别为N个不同的功率值，对于每组第二类功率设定值，主控单元按照恒功率控制方法确定第二类功率设置值对应的控制波组，每个控制波组中包括用于控制逆变模块中各个开关管的控制波，主控单元按照控制波组驱动逆变模块中的各个开关管使得逆变模块的输出功率为第二类功率设定值，主控单元获取逆变模块的输出端的输出电压和q轴电流；主控单元根据获取到的N组输出电压和q轴电流计算得到N个电抗参考值，N为整数；

主控单元根据计算得到的M个电阻参考值和N个电抗参考值计算得到待测电路的阻抗参数。

其进一步的技术方案为，主控单元根据计算得到的M个电阻参考值和N个电抗参考值计算得到待测电路的阻抗参数，包括：

主控单元计算M个电阻参考值的电阻平均值；

主控单元计算N个电抗参考值的电抗平均值；

主控单元通过计算得到待测线路的阻抗参数，其中，Z_f是待测线路的阻抗参数，是电阻平均值，是电抗平均值。

其进一步的技术方案为，M组第一类功率设定值中的M个有功功率设定值分别为从0依次跃至有功功率额定值的M个阶跃值，第m组第一类功率设定值中的有功功率设定值为从0开始进行第m次阶跃后的阶跃值，m为参数，1≤m≤M且m为整数；

主控单元根据获取到的M组输出电压和d轴电流计算得到M个电阻参考值，包括计算：

其中，为主控单元在逆变模块的输出功率为第m组第一类功率设定值时计算得到的电阻参考值，是逆变模块的输出功率为第m组第一类功率设定值时的输出电压，是逆变模块的输出功率为第m组第一类功率设定值时的d轴电流，是逆变模块的输出功率为第m-1组第一类功率设定值时的输出电压，是逆变模块的输出功率为第m-1组第一类功率设定值时的d轴电流；当m＝1时，和均为0。

其进一步的技术方案为，N组第二类功率设定值中的N个无功功率设定值分别为从0依次阶跃至无功功率额定值的N个阶跃值，第n组第二类功率设定值中的无功功率设定值为从0开始进行第n次阶跃后的阶跃值，n为参数，1≤n≤N且n为整数；

主控单元根据获取到的N组输出电压和q轴电流计算得到N个电抗参考值，包括计算：

其中，为主控单元在逆变模块的输出功率为第n组第二类功率设定值时计算得到的电抗参考值，是逆变模块的输出功率为第n组第二类功率设定值时的输出电压，是逆变模块的输出功率为第n组第二类功率设定值时的q轴电流，是逆变模块的输出功率为第n-1组第二类功率设定值时的输出电压，是逆变模块的输出功率为第n-1组第二类功率设定值时的q轴电流；当n＝1时，和均为0。

其进一步的技术方案为，该方法还包括：

主控单元随机改变控制波组并按照改变后的控制波组驱动逆变模块中的各个开关管，主控单元分别获取逆变模块在控制波组改变前后的输出电压和输出电流，并计算输出电压的电压变化实测值；

主控单元根据输出电流的电流变化实测值和阻抗参数计算得到电压变化计算值；

主控单元检测电压变化计算值与电压变化实测值是否相等；

当检测到电压变化计算值与电压变化实测值不相等时，根据阻抗参数确定参数修正量，并根据参数修正量修正阻抗参数，参数修正量远小于阻抗参数。

其进一步的技术方案为，当检测到电压变化计算值与电压变化实测值不相等时，根据阻抗参数确定参数修正量，并根据参数修正量修正阻抗参数，包括：

根据阻抗参数确定待测线路的阻抗比；

根据阻抗比通过计算ΔZ_f＝(k_rx+j)·ΔX_f确定参数修正量，其中，ΔZ_f为参数修正量，k_rx是待测线路的阻抗比，ΔX_f为预设电抗变化量；

当检测到电压变化计算值大于电压变化实测值，主控单元确定修正后的阻抗参数为阻抗参数减去参数修正量；或者，当检测到电压变化计算值小于电压变化实测值，主控单元确定修正后的阻抗参数为阻抗参数加上参数修正量。

其进一步的技术方案为，该方法还包括：

主控单元通过向双向变流模块中的各个开关管输出第二类控制波使得双向变流模块工作在降压状态，在双向变流模块工作在降压状态时，电网依次通过待测线路、逆变模块和双向变流模块为蓄电池组充电。

本发明的有益技术效果是：

本申请公开了一种线路阻抗参数测量装置和方法，使用该装置和该方法可以快速方便地测量配电网、微电网中已安装线路的阻抗参数，为配电网开展潮流计算、功率控制提供必要数据，其采用在线测量方式，使用方便，不影响电网当前工作状态。可以生成多次测量结果，并在工作过程中进行多次修正，测量结果具有较高可信度，测量时长仅需数分钟，蓄电池组在满状态下可以进行20-30次测量，使用方便。

附图说明

图1是本申请公开的线路阻抗参数测量装置的外部结构图。

图2是本申请公开的线路阻抗参数测量装置的内部电路图。

图3是本申请公开的线路阻抗参数测量装置的使用示意图。

图4是利用电压型PQ控制进行功率跟踪的控制原理图。

图5是本申请公开的线路阻抗参数测量方法的实例流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

请参考图1，本申请公开了一种线路阻抗参数测量装置，该装置包括：壳体10、主控单元、测量电路、显示单元20以及测量接口30，主控单元和测量电路设置在壳体10内部，因此未在图1中展示，显示单元20和测量接口30设置在壳体10上，具体设置位置不限制，主控单元可以是目前市售的任意一款中央处理器，显示单元20可以是数码显示管或者液晶显示屏，本申请对此不做限定，由于该装置主要用于测量低压配电网或配网侧的微电网中的三相线路的阻抗参数，因此本申请中的测量接口30通常为三孔接口。本领域技术人员可以理解的是，实际使用时，该装置中通常还包括启动开关等常用电路组件，本申请不一一赘述。

请参考图2示出的该线路阻抗参数测量装置的电路图，测量电路包括蓄电池组、双向变流模块以及逆变模块，该双向变流模块可以实现为一双向DC/DC变流器，逆变模块可以实现为一三相电压型逆变器。请参考图2的电路图，双向变流模块和逆变模块中分别包括若干个开关管，开关管可以是二极管、三极管、场效应管或IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)等，图2以电路中的所有开关管均为IGBT为例。蓄电池组的正负极分别连接双向变流模块的两个输入端，双向变流模块中包括第一电容C1、第一电感L1、第一开关管T1、第二开关管T2和第二电容C2，双向变流模块的两个输入端分别连接第一电容C1的两端，第一电容C1的第一端还连接第一电感L1，第一电感L1的另一端分别连接第一开关管T1的集电极和第二开关管T2的发射极，第二开关管T2的发射极连接第二电容C2，第二电容C2的另一端连接第一开关管T1的发射极并连接至第一电容C1的第二端，第二电容C2的两端还分别连接该双向变流模块的两个输出端。双向变流模块的两个输出端分别连接逆变模块的两个输入端，逆变模块中包括第三开关管T3、第四开关管T4、第五开关管T5、第六开关管T6、第七开关管T7和第八开关管T8，第三开关管T3、第四开关管T4以及第五开关管T5的集电极分别连接逆变模块的一个输入端，第三开关管T3的发射极连接第六开关管T6的集电极形成串联电路，第四开关管T4的发射极连接第七开关管T7的集电极形成串联电路，第五开关管T5的发射极连接第八开关管T8的集电极形成串联电路，第六开关管T6、第七开关管T7和第八开关管T8的发射极分别连接逆变模块的另一个输入端，逆变模块为三相逆变模块，具有三个输出端，第三开关管T3与第六开关管T6的公共端作为逆变模块的第一个输出端A，第四开关管T4与第七开关管T7的公共端作为逆变模块的第二个输出端B，第五开关管T5和第八开关管T8的公共端作为逆变模块的第三个输出端C。逆变模块的三个输出端A、B、C分别作为整个测量电路的输出端连接测量接口30，逆变模块的三个输出端A、B、C还连接主控单元，需要说明的是，在实际实现时，逆变模块为强电回路，而主控单元和显示单元为弱电回路，因此逆变模块的三个输出端A、B、C并不是直接连接主控单元，而是通过光耦、互感器等器件组成的隔离电路后连接至主控单元，实现主控单元对输出端的采样，由于强弱电回路之间的电气隔离是非常常见的，因此本申请对隔离电路的结构不作赘述，图中也未示出隔离电路。此外，主控单元还连接双向变流模块和逆变模块中的各个开关管，具体的，主控单元分别连接第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3、第四开关管T4、第五开关管T5、第六开关管T6、第七开关管T7和第八开关管T8的控制端并控制各个开关管的通断，图2未示意图主控单元分别与各个开关管相连的图示，仅示意其连接并驱动双向变流模块以及逆变模块，同样的，双向变流模块和逆变模块均为强电回路，而主控单元和显示单元均为弱电回路，因此如上所述，主控单元并不是直接连接双向变流模块和逆变模块中的各个开关管，而是通过隔离电路连接各个开关管实现对开关管的控制。进一步的，主控单元还连接显示单元20。

本申请公开的线路阻抗参数测量装置的使用示意图如图3所示，图中虚线部分即为待测线路，待测线路一端连接至电网、另一端通过断路器连接负载，在使用该装置测量待测线路的阻抗参数时，保持待测线路连接在电网中，将该装置通过测量接口30连接在待测线路的负载端，测量接口30中的3个孔位分别与待测线路的三个相线相连，断开待测电路所连接的负载的断路器，启动该装置，即可测量得到待测线路的阻抗参数，根据实际数据，大约2分钟左右即可测量得到待测线路的阻抗参数，同时，该装置的显示单元20可以同步显示测量得到的阻抗参数，方便用户读取。

对于启动该线路阻抗参数测量装置后，该装置测量得到待测线路的阻抗参数的具体方法，本申请还公开了一种线路阻抗参数测量方法，该方法包括如下几个步骤：

第一步，主控单元通过向双向变流模块中的各个开关管输出第一类控制波使得双向变流模块工作在升压状态，第一类控制波中包括用于驱动第一开关管T1的控制波以及用于驱动第二开关管T2的控制波，具体的，主控单元通过高压侧电压与给定电压相比较，控制占空比，驱动第一开关管T1动作、保持第二开关管T2不动作，使得双向变流模块工作在升压Boost状态，双向变流模块的电能从蓄电池组侧传输到逆变模块侧，再通过逆变模块传输出该装置为待测线路提供电能。需要说明的是，待测线路上的功率即为测量装置的输出功率，也即测量电路的输出功率，也即逆变模块的输出功率，输出功率包含有功功率和无功功率两部分，其中与电压同相位的电流产生的功率为有功功率，与电压相位正交的电流产生的功率为无功功率。

第二步，在蓄电池组为待测线路提供电能的过程中，主控单元控制整个测量电路输出的无功功率为0、有功功率从0依次阶跃M次直至达到有功功率额定值并分别测量得到M个电阻参考值，M为整数，具体做法如下：

1、主控单元确定M组第一类功率设定值，M组第一类功率设定值中的无功功率设定值Q*均为0、有功功率设定值P*分别为从0依次跃至有功功率额定值的M个不同的功率的阶跃值，其中，第m组第一类功率设定值中的有功功率设定值P*即为从0开始进行第m次阶跃后的阶跃值，m为参数，1≤m≤M且m为整数。比如有功功率设定值每次阶跃上升ΔP*，则第1组第一类功率设定值包括Q*＝0、P*＝ΔP*，第2组第一类功率设定值包括Q*＝0、P*＝2*(ΔP*)，依次类推。

2、对于每组第一类功率设定值，主控单元按照恒功率控制方法(PQ控制方法)确定该第一类功率设定值对应的控制波组，其中恒功率控制方法可以是电压型PQ控制或者电流型PQ控制，以电压型PQ控制为例，其控制原理如图4所示，主控单元将这一组第一类功率设定值中的无功功率设定值Q*和有功功率设定值P*作为参考值，同时同步采集逆变模块输出的无功功率Q和有功功率P，有功功率P和有功功率设定值P*运算后经过Dp控制器，再与逆变模块输出的角频率ω₀运算后得到新的角频率ω；同理，无功功率Q和无功功率设定值Q*运算后经过PI控制器，再与逆变模块输出的电势E₀运算后得到电压值U_o，随着Dp控制器和PI控制器的运算调节，角频率ω和电压值U_o会趋于一个稳定值，即为逆变模块的输出电压的参考值。主控单元根据该参考值分别生成A、B、C三相的调制波，经调制后得到一个控制波组，每个控制波组中包括用于控制逆变模块中各个开关管的控制波，在本申请中包括6路控制波。在确定得到控制波组后，主控单元按照控制波组驱动逆变模块中的各个开关管使得逆变模块的输出功率为第一类功率设定值。PQ控制方法可以使得逆变模块的输出功率跟踪设定的第一类功率设定值，逆变器的PQ控制方法是目前比较常用的方法，本申请对此不再详细展开。

3、主控单元获取逆变模块的输出端的输出电压和d轴电流，其中，通过将输出电流投影到dq坐标轴上即可得到输出电流的d轴分量和q轴分量，也即得到d轴电流和q轴电流。

4、主控单元根据获取到的M组输出电压和d轴电流计算得到M个电阻参考值，具体的，计算公式如下：

其中，为主控单元在逆变模块的输出功率为第m组第一类功率设定值时计算得到的电阻参考值，是逆变模块的输出功率为第m组第一类功率设定值时的输出电压，是逆变模块的输出功率为第m组第一类功率设定值时的d轴电流，是逆变模块的输出功率为第m-1组第一类功率设定值时的输出电压，是逆变模块的输出功率为第m-1组第一类功率设定值时的d轴电流；当m＝1时，和均为0。

例如，当逆变模块在PQ控制下稳定并输出无功功率为0、有功功率为ΔP时，主控单元测量得到此时逆变模块输出的输出电压为d轴电流为则主控单元计算得到第一个电阻参考值计算完成后，主控单元调整控制波组，逆变模块在PQ控制下稳定并输出无功功率为0、有功功率为2*(ΔP)，主控单元测量得到此时逆变模块输出的输出电压为d轴电流为则主控单元计算得到第二个电阻参考值以此类推，计算得到共M个电阻参考值。

第三步，在蓄电池组为待测线路提供电能的过程中，主控单元控制整个测量电路输出的有功功率恢复并始终保持为0、无功功率从0依次阶跃N次直至达到无功功率额定值并分别测量得到N个电抗参考值，N为整数，具体做法如下：

1、主控单元确定N组第二类功率设定值，所述N组第二类功率设定值中的有功功率设定值P*均为0、无功功率设定值Q*分别为从0阶跃至无功功率额定值的N个不同的功率的阶跃值，其中，第n组第二类功率设定值中的无功功率设定值Q*即为从0开始进行第n次阶跃后的阶跃值，n为参数，1≤n≤N且n为整数。

2、对于每组第二类功率设定值，主控单元按照恒功率控制方法(PQ控制方法)确定第二类功率设置值对应的控制波组，每个控制波组中包括用于控制逆变模块中各个开关管的控制波，主控单元按照控制波组驱动逆变模块中的各个开关管使得逆变模块的输出功率为第二类功率设定值，具体做法与上述第二步中相同，本申请不再赘述。

3、主控单元获取逆变模块的输出端的输出电压和q轴电流。

4、主控单元根据获取到的N组输出电压和q轴电流计算得到N个电抗参考值，具体的，计算公式如下：

其中，为主控单元在逆变模块的输出功率为第n组第二类功率设定值时计算得到的电抗参考值，是逆变模块的输出功率为第n组第二类功率设定值时的输出电压，是逆变模块的输出功率为第n组第二类功率设定值时的q轴电流，是逆变模块的输出功率为第n-1组第二类功率设定值时的输出电压，是逆变模块的输出功率为第n-1组第二类功率设定值时的q轴电流；当n＝1时，和均为0。具体计算举例可以参照上述第二步，本步骤不再详细举例说明。

实际上，也可以先执行第三步得到N个电抗参考值，再执行第二步得到M个电阻参考值。

第四步，主控单元根据计算得到的M个电阻参考值和N个电抗参考值计算得到待测电路的阻抗参数，首先，主控单元计算M个电阻参考值的电阻平均值，以及计算N个电抗参考值的电抗平均值。然后主控单元通过计算得到待测线路的阻抗参数，其中，Z_f是待测线路的阻抗参数，是上述计算得到的电阻平均值，是上述计算得到的电抗平均值。

第五步，该步骤为阻抗参数修正环节，从而使得测量得到的阻抗参数更接近实际值，该步骤具体为：

1、主控单元随机改变控制波组并按照改变后的控制波组驱动逆变模块中的各个开关管，使得逆变模块输出的有功功率和无功功率随机变化。

2、主控单元分别获取逆变模块在控制波组改变前后的输出电压和输出电流，假设逆变模块在控制波组改变前的输出电压为U₁、输出电流为I₁，逆变模块在控制波组改变后的输出电压为U₂、输出电流为I₂。

3、主控单元计算输出电压的电压变化实测值，电压变化实测值ΔU＝U₂-U₁。

4、主控单元根据输出电流的电流变化实测值和阻抗参数计算得到电压变化计算值，其中，电流变化实测值即为ΔI＝I2-I1，通过将该电流投影到dq坐标上可以得到电流变化实测值的d轴分量ΔId，以及电流变化实测值的q轴分量ΔI_q。如上已经确定得到阻抗参数为则可以确定电压为电流与阻抗参数的乘积，也即电压计算值为则当电流变化为ΔI时，可以确定电压变化计算值为

5、主控单元检测电压变化计算值与电压变化实测值是否相等。

6、通常认为电网的电压是稳定不变的，那么当测量准确时，待测线路实际电压的变化ΔU应当与计算得到的测量装置输出端的电压变化ΔU_f相等，因此当主控单元检测到电压变化计算值与电压变化实测值相等时，确定第四步中计算得到的阻抗参数即为待测线路的阻抗参数，主控单元可以保存该阻抗参数，并将阻抗参数输出给显示单元进行显示。由于实际测量和计算中总有部分误差，因此在电压变化计算值与电压变化实测值之间的误差在预设的误差范围内时，都可以认为两者相等。

7、当检测到电压变化计算值与电压变化实测值不相等时，根据阻抗参数确定参数修正量，并根据参数修正量修正阻抗参数。

其中，参数修正量远远小于第四步中计算得到的阻抗参数，且通常情况下该参数修正量基于阻抗参数计算得到，方法如下：根据阻抗参数确定待测线路的阻抗比，由于阻抗参数为因此阻抗比即为根据阻抗比通过计算ΔZ_f＝(k_rx+j)·ΔX_f确定参数修正量，其中，ΔZ_f为参数修正量，k_rx是待测线路的阻抗比，ΔX_f为预设电抗变化量，预设电抗变化量ΔX_f可以是一个预设的常量，也可以基于阻抗参数计算得到，比如确定预设电抗变化量其中k为一个预设的取值较小的参数，比如可以设置k为0.03～0.07的范围内的任意一个参数。

若检测到电压变化计算值大于电压变化实测值，则将第四步计算得到的阻抗参数减去参数修正量从而对阻抗参数进行修正。若检测到电压变化计算值小于电压变化实测值，则将第四步计算得到的阻抗参数加上参数修正量从而对阻抗参数进行修正。

至此，该装置已经完成了对待测线路的阻抗参数的测量和修正，其工作流程实例示意图如图5所示。但在实际使用时，该装置中采用蓄电池组进行功能，当蓄电池组中的电能耗尽时，该装置还可以利用电网进行充电，其做法为：主控单元通过向双向变流模块中的各个开关管输出第二类控制波使得双向变流模块工作在降压状态，第二类控制波中包括用于驱动第一开关管T1的控制波以及用于驱动第二开关管T2的控制波，具体的，主控单元通过低压侧电压与给定电压相比较，限制电感电流，控制信号占空比，驱动第二开关管T2动作、保持第一开关管T1不动作，使得双向变流模块工作于降压状态，逆变模块工作于整流状态，双向变流模块的电能从逆变模块侧传输至蓄电池侧，电网依次通过待测线路、逆变模块和双向变流模块为蓄电池组充电。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种线路阻抗参数测量装置，所述装置用于检测待测线路的阻抗参数，所述待测线路连接在电网中，其特征在于，所述装置包括：壳体、主控单元、测量电路、显示单元以及测量接口，所述主控单元和所述测量电路设置在所述壳体内部，所述显示单元和所述测量接口设置在所述壳体上；

所述测量电路包括蓄电池组、双向变流模块以及逆变模块，所述双向变流模块和所述逆变模块中分别包括若干个开关管，所述蓄电池组的正负极分别连接所述双向变流模块的两个输入端，所述双向变流模块的两个输出端分别连接所述逆变模块的两个输入端，所述逆变模块为三相逆变模块，所述逆变模块的三个输出端分别作为所述测量电路的输出端连接所述测量接口以及所述主控单元，所述测量接口用于连接所述待测线路的负载端；所述主控单元还连接所述双向变流模块和所述逆变模块中的各个开关管并控制各个开关管的通断，所述主控单元还连接所述显示单元；所述主控单元用于在所述蓄电池组通过所述双向变流模块和逆变模块为所述待测线路提供电能的过程中，通过控制所述逆变模块中各个开关管的通断来调节所述测量电路输出至所述待测线路的输出功率，并获取所述测量电路的输出端的输出电压和输出电流，所述主控单元还用于根据各个输出功率下获取到的所述输出电压和输出电流计算得到所述待测电路的阻抗参数，并将所述阻抗参数发送给所述显示单元，所述显示单元用于显示所述阻抗参数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述双向变流模块中包括第一电容、第一电感、第一开关管、第二开关管和第二电容，所述双向变流模块的两个输入端分别连接所述第一电容的两端，所述第一电容的第一端还连接所述第一电感，所述第一电感的另一端分别连接所述第一开关管的集电极和所述第二开关管的发射极，所述第二开关管的发射极连接所述第二电容，所述第二电容的另一端连接所述第一开关管的发射极并连接至所述第一电容的第二端，所述第二电容的两端还分别连接所述双向变流模块的两个输出端；

所述逆变模块中包括第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管，所述第三开关管、第四开关管以及第五开关管的集电极分别连接所述逆变模块的一个输入端，所述第三开关管的发射极连接所述第六开关管的集电极，所述第四开关管的发射极连接所述第七开关管的集电极，所述第五开关管的发射极连接所述第八开关管的集电极，所述第六开关管、第七开关管和第八开关管的发射极分别连接所述逆变模块的另一个输入端，所述第三开关管与所述第六开关管的公共端作为所述逆变模块的第一个输出端，所述第四开关管与所述第七开关管的公共端作为所述逆变模块的第二个输出端，所述第五开关管和所述第八开关管的公共端作为所述逆变模块的第三个输出端；

所述主控单元分别连接所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管的控制端。

3.一种线路阻抗参数测量方法，所述方法应用于如权利要求1或2所述的装置中，所述装置的测量接口连接所述待测线路的负载端且所述待测线路的负载端的负载处于断开状态，其特征在于，所述方法包括：

所述主控单元通过向所述双向变流模块中的各个开关管输出第一类控制波使得所述双向变流模块工作在升压状态，在所述双向变流模块工作在升压状态时，所述蓄电池组通过所述双向变流模块和逆变模块输出电能至所述待测线路；

所述主控单元确定M组第一类功率设定值，所述M组第一类功率设定值中的无功功率设定值均为0、有功功率设定值分别为M个不同的功率值，对于每组第一类功率设定值，所述主控单元按照恒功率控制方法确定所述第一类功率设定值对应的控制波组，每个控制波组中包括用于控制所述逆变模块中各个开关管的控制波，所述主控单元按照所述控制波组驱动所述逆变模块中的各个开关管使得所述逆变模块的输出功率为所述第一类功率设定值，所述主控单元获取所述逆变模块的输出端的输出电压和d轴电流；所述主控单元根据获取到的M组输出电压和d轴电流计算得到M个电阻参考值，M为整数；

所述主控单元确定N组第二类功率设定值，所述N组第二类功率设定值中的有功功率设定值均为0、无功功率设定值分别为N个不同的功率值，对于每组第二类功率设定值，所述主控单元按照恒功率控制方法确定所述第二类功率设置值对应的控制波组，每个控制波组中包括用于控制所述逆变模块中各个开关管的控制波，所述主控单元按照所述控制波组驱动所述逆变模块中的各个开关管使得所述逆变模块的输出功率为所述第二类功率设定值，所述主控单元获取所述逆变模块的输出端的输出电压和q轴电流；所述主控单元根据获取到的N组输出电压和q轴电流计算得到N个电抗参考值，N为整数；

所述主控单元根据计算得到的M个电阻参考值和N个电抗参考值计算得到所述待测电路的阻抗参数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述主控单元根据计算得到的M个电阻参考值和N个电抗参考值计算得到所述待测电路的阻抗参数，包括：

所述主控单元计算所述M个电阻参考值的电阻平均值；

所述主控单元计算所述N个电抗参考值的电抗平均值；

所述主控单元通过计算得到所述待测线路的阻抗参数，其中，Z_f是所述待测线路的阻抗参数，是所述电阻平均值，是所述电抗平均值。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述M组第一类功率设定值中的M个有功功率设定值分别为从0依次跃至有功功率额定值的M个阶跃值，第m组第一类功率设定值中的有功功率设定值为从0开始进行第m次阶跃后的阶跃值，m为参数，1≤m≤M且m为整数；

所述主控单元根据获取到的M组输出电压和d轴电流计算得到M个电阻参考值，包括计算：

其中，为所述主控单元在所述逆变模块的输出功率为第m组第一类功率设定值时计算得到的电阻参考值，是所述逆变模块的输出功率为所述第m组第一类功率设定值时的输出电压，是所述逆变模块的输出功率为第m组第一类功率设定值时的d轴电流，是所述逆变模块的输出功率为第m-1组第一类功率设定值时的输出电压，是所述逆变模块的输出功率为第m-1组第一类功率设定值时的d轴电流；当m＝1时，和均为0。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述N组第二类功率设定值中的N个无功功率设定值分别为从0依次阶跃至无功功率额定值的N个阶跃值，第n组第二类功率设定值中的无功功率设定值为从0开始进行第n次阶跃后的阶跃值，n为参数，1≤n≤N且n为整数；

所述主控单元根据获取到的N组输出电压和q轴电流计算得到N个电抗参考值，包括计算：

其中，为所述主控单元在所述逆变模块的输出功率为第n组第二类功率设定值时计算得到的电抗参考值，是所述逆变模块的输出功率为所述第n组第二类功率设定值时的输出电压，是所述逆变模块的输出功率为所述第n组第二类功率设定值时的q轴电流，是所述逆变模块的输出功率为第n-1组第二类功率设定值时的输出电压，是所述逆变模块的输出功率为第n-1组第二类功率设定值时的q轴电流；当n＝1时，和均为0。

7.根据权利要求3至6任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述主控单元随机改变控制波组并按照改变后的所述控制波组驱动所述逆变模块中的各个开关管，所述主控单元分别获取所述逆变模块在所述控制波组改变前后的输出电压和输出电流，并计算输出电压的电压变化实测值；

所述主控单元根据输出电流的电流变化实测值和所述阻抗参数计算得到电压变化计算值；

所述主控单元检测所述电压变化计算值与所述电压变化实测值是否相等；

当检测到所述电压变化计算值与所述电压变化实测值不相等时，根据所述阻抗参数确定参数修正量，并根据所述参数修正量修正所述阻抗参数，所述参数修正量远小于所述阻抗参数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述当检测到所述电压变化计算值与所述电压变化实测值不相等时，根据所述阻抗参数确定参数修正量，并根据所述参数修正量修正所述阻抗参数，包括：

根据所述阻抗参数确定所述待测线路的阻抗比；

根据所述阻抗比通过计算ΔZ_f＝(k_rx+j)·ΔX_f确定所述参数修正量，其中，ΔZ_f为所述参数修正量，k_rx是所述待测线路的阻抗比，ΔX_f为预设电抗变化量；

当检测到所述电压变化计算值大于所述电压变化实测值，所述主控单元确定修正后的阻抗参数为所述阻抗参数减去所述参数修正量；或者，当检测到所述电压变化计算值小于所述电压变化实测值，所述主控单元确定修正后的阻抗参数为所述阻抗参数加上所述参数修正量。

9.根据权利要求3至6任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述主控单元通过向所述双向变流模块中的各个开关管输出第二类控制波使得所述双向变流模块工作在降压状态，在所述双向变流模块工作在降压状态时，所述电网依次通过所述待测线路、所述逆变模块和所述双向变流模块为所述蓄电池组充电。