CN112395743A - 一种光伏逆变器并网性能一致性评估装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光伏逆变器并网性能一致性评估装置和方法，包括半实物仿真系统、接口装置和功率控制系统；半实物仿真系统与接口装置连接，接口装置与光伏逆变器的控制器连接，功率控制系统与接口装置和控制器连接。基于制造的不同电网扰动实现光伏逆变器并网性能的一致性评估，不依赖现场的电网扰动工况，评估方法应用广泛，不具有局限性，能够全面反映光伏逆变器的并网性能；不受不同厂家控制器接口型号、数量、顺序的限制，大大缩短了控制器与光伏逆变器并网性能一致性评估装置之间物理接线的长度，且明显缩短了调试时间；针对不同的一致性测试项目设置不同的稳态区间和暂态区间的划分标准，大大提高了测试的准确性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏逆变器并网性能一致性评估装置和方法。
背景技术
在光伏行业快速发展背景下，安装在光伏电站现场与经过检测的同一型号光伏逆变器软硬件配置可能存在更改，这一现象将直接导致光伏电站安装的光伏逆变器与送检的光伏逆变器并网性能存在差异，调度机构已有的光伏逆变器模型无法真实反映光伏逆变器真实特性，这给后续的光伏电站运行分析工作埋下隐患，所以需要对安装在现场的光伏逆变器和经过检测的光伏逆变器两者的并网性能一致性进行评估。
现有技术中通常采用半实物仿真或现场测试对光伏逆变器并网性能一致性进行评估。其中，基于半实物手段开展的一致性评估方法主要针对故障穿越能力开展一致性评估，没有涉及其他项目，不能全面反映并网性能，而且在光伏逆变器控制器接入半实物仿真模块时，由于各个厂家逆变器控制器接口型号、数量、顺序均不一致，导致每次开展评一致性估前物理接线与调试耗时长。基于现场测试手段开展一致性评估方法主要关注低电压穿越性能，通过在现场运行数据中挑选出与型式试验中故障类型一致的测试点进行评估，由于现场数据多为电网小扰动工况下数据，此评估方法具有局限性。
发明内容
为了克服上述现有技术中并网性能评估不全面、评估方法不合理、评估耗时过长的不足，本发明提供一种光伏逆变器并网性能一致性评估装置，包括半实物仿真系统、接口装置和功率控制系统；
所述半实物仿真系统与接口装置连接，用于基于光伏逆变器的信息构建仿真模型，并将确定的仿真模型的数字信号转换为模拟信号，之后将模拟信号传输给接口装置，还用于基于来自于接口装置的驱动信号驱动仿真模型，并基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估；
所述接口装置与光伏逆变器的控制器连接，用于将所述模拟信号转换为物理信号，并将物理信号传输给所述控制器和功率控制系统，还用于将控制器基于控制指令产生的脉冲信号转换为驱动信号，并将驱动信号传输给半实物仿真系统；
所述功率控制系统与接口装置和控制器连接，用于基于来自于接口装置的物理信号下发功率指令给控制器。
所述半实物仿真系统包括建模模块、测试模块和I/O模块；
所述建模模块与I/O模块连接，用于基于各个光伏逆变器的信息构建至少两个光伏逆变器各自的仿真模型，并将仿真模型的采样信号传输给I/O模块；
所述测试模块与建模模块和I/O模块连接，用于制造电网电压扰动，并获取扰动前后仿真模型的交流信号，之后将交流信号传输给I/O模块，还用于基于扰动前后仿真模型的交流信号对光伏逆变器并网性能一致性进行评估；
所述I/O模块与接口装置连接，用于将来自于建模模块的采样信号和来自于测试模块的交流信号转换为模拟信号，并将模拟信号传输给接口装置，还用于将来自于接口装置的驱动信号传输给建模块，实现对仿真模型中开关管的驱动。
所述接口装置包括信号调理模块和信号转接模块；
所述信号调理模块一端连接I/O模块，其另一端通过信号转接模块连接控制器。
所述信号调理模块包括依次连接的第一通信模块、调理模块和第一连接模块；
所述第一通信模块与I/O模块连接，用于将来自于I/O模块的模拟信号传输给调理模块；
所述调理模块用于将所述模拟信号进行调理，并将得到的物理信号传输给第一连接模块；
所述第一连接模块与信号转接模块连接，用于将所述物理信号传输给信号转接模块。
所述信号转接模块包括第二连接模块和第二通信模块；
所述第二连接模块一端与第一连接模块连接，其另一端与第二通信模块连接，用于将来自于第一连接模块的物理信号传输给第二通信模块；
所述第二通信模块用于将来自于第二连接模块的物理信号传输给控制器。
所述接口装置还包括接口定义模块；
所述接口定义模块与第一通信模块和第二通信模块连接，用于基于来自于第一通信模块的模拟信号、来自于第二通信模块的脉冲信号以及控制器每个端子的信号定义配置第一通信模块中模拟信号连接端子的物理位置和第二通信模块中脉冲信号连接端子的物理位置。
所述第一通信模块与调理模块之间设有光耦模块；
光耦模块用于对第一通信模块与调理模块实现物理隔离。
所述第一连接模块和第二连接模块均为可插拔接口，且两者相匹配；
所述第一通信模块和第二通信模块均为插针式接口。
所述数字信号包括来自于测试模块的交流信号和来自于建模模块的采样信号。
所述各个光伏逆变器的信息包括光伏逆变器的拓扑结构、拓扑参数和元器件参数。
所述测试模块包括：
获取单元，用于基于所述仿真模型中的采集单元获取扰动前仿真模型的交流信号和扰动后仿真模型的交流信号；
扰动单元，用于当对光伏逆变器的高/低电压穿越一致性或电网适应性一致性进行评估时，将控制器设置为最大功率跟踪模式，并基于获取的电网电压幅值扰动值/频率扰动值、扰动开始时刻和扰动停止时刻制造电网电压扰动；
评估单元，用于基于扰动前后仿真模型的交流信号对光伏逆变器并网性能一致性进行评估。
所述光伏逆变器并网性能一致性包括高/低电压穿越一致性、电网适应性一致性和功率控制一致性。
评估单元按以下方式评估光伏逆变器并网性能一致性的高/低电压穿越一致性：
以扰动开始时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当基于电网电压幅值扰动值制造电网电压扰动、暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有高/低电压穿越性一致性，否则确定光伏逆变器不具有高/低电压穿越性一致性。
评估单元按以下方式评估光伏逆变器并网性能一致性的电网适应性一致性：
以扰动开始时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当基于电网电压频率扰动值制造电网电压扰动、暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有电网适应性一致性，否则确定光伏逆变器不具有电网适应性一致性。
评估单元按以下方式评估光伏逆变器并网性能一致性的功率控制一致性：
以功率指令下达时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有功率控制一致性，否则确定光伏逆变器不具有功率控制一致性。
另一方面，本发明还提供一种光伏逆变器并网性能一致性评估方法，包括：
半实物仿真系统基于光伏逆变器的信息构建仿真模型，并将确定的仿真模型输出的数字信号转换为模拟信号，之后将模拟信号传输给接口装置；
所述接口装置将所述模拟信号转换为物理信号，并将物理信号传输给控制器和功率控制系统；
所述功率控制系统基于物理信号下发功率指令给控制器；
所述控制器基于物理信号和功率指令下发脉冲信号给接口装置；
所述接口装置将脉冲信号转换为驱动信号，并将驱动信号传输给半实物仿真系统；
所述半实物仿真系统基于来自于接口装置的驱动信号驱动仿真模型，并基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估。
所述半实物仿真系统基于光伏逆变器的信息构建仿真模型，并将确定的仿真模型的数字信号转换为模拟信号，之后将模拟信号传输给接口装置，包括：
所述半实物仿真系统中的建模模块基于各个光伏逆变器的信息构建至少两个光伏逆变器各自的仿真模型，并将仿真模型的采样信号传输给所述半实物仿真系统中的I/O模块；
所述半实物仿真系统中的测试模块制造电网电压扰动，并获取扰动前后仿真模型的交流信号，之后将交流信号传输给I/O模块；
所述I/O模块将来自于建模模块的采样信号和来自于测试模块的交流信号转换为模拟信号，并将模拟信号传输给接口装置。
所述半实物仿真系统中的测试模块制造电网电压扰动，并获取扰动前后仿真模型的交流信号，包括：
基于所述仿真模型中的采集单元获取扰动前仿真模型的交流信号；
当对光伏逆变器的高/低电压穿越一致性或电网适应性一致性进行评估时，将控制器设置为最大功率跟踪模式，并基于获取的电网电压幅值扰动值/频率扰动值、扰动开始时刻和扰动停止时刻制造电网电压扰动，并基于所述采集单元获取扰动后仿真模型的交流信号。
所述基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估，包括：
以扰动开始时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当基于电网电压幅值扰动值制造电网电压扰动、暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有高/低电压穿越性一致性，否则确定光伏逆变器不具有高/低电压穿越性一致性。
所述基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估，包括：
以扰动开始时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当基于电网电压频率扰动值制造电网电压扰动、暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有电网适应性一致性，否则确定光伏逆变器不具有电网适应性一致性。
所述基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估，包括：
以功率指令下达时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有功率控制一致性，否则确定光伏逆变器不具有功率控制一致性。
本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的光伏逆变器并网性能一致性评估装置包括半实物仿真系统、接口装置和功率控制系统；半实物仿真系统与接口装置连接，用于基于光伏逆变器的信息构建仿真模型，并将确定的仿真模型输出的数字信号转换为模拟信号，之后将模拟信号传输给接口装置，还用于基于来自于接口装置的驱动信号驱动仿真模型，并基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估；接口装置与光伏逆变器的控制器连接，用于将模拟信号转换为物理信号，并将物理信号传输给所述控制器和功率控制系统，还用于将控制器基于控制指令产生的脉冲信号转换为驱动信号，并将驱动信号传输给半实物仿真系统；功率控制系统与接口装置和控制器连接，用于基于来自于接口装置的物理信号下发功率指令给控制器，基于制造的不同电网扰动实现光伏逆变器并网性能的一致性评估，不依赖现场的电网扰动工况，评估方法应用广泛，不具有局限性；
本发明中的测试模块不仅能够对光伏逆变器的高/低电压穿越一致性进行评估，还能够对电网适应性一致性和功率控制一致性进行评估，能够全面反映光伏逆变器的并网性能；
本发明提供的技术方案不受不同厂家控制器接口型号、数量、顺序的限制，大大缩短了控制器与光伏逆变器并网性能一致性评估装置之间物理接线的长度，且明显缩短了调试时间；
本发明针对不同的一致性测试项目设置不同的稳态区间和暂态区间的划分标准，大大提高了测试的准确性和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例中光伏逆变器并网性能一致性评估装置结构图；
图2是本发明实施例中半实物仿真系统具体结构图；
图3是本发明实施例中接口装置框图；
图4是本发明实施例中包括接口定义模块的接口装置结构图；
图5是本发明实施例中光伏逆变器并网性能一致性评估方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种光伏逆变器并网性能一致性评估装置，如图1所示，包括半实物仿真系统、接口装置和功率控制系统；
半实物仿真系统与接口装置连接，用于基于光伏逆变器的信息构建仿真模型，并将确定的仿真模型输出的数字信号转换为模拟信号，之后将模拟信号传输给接口装置，还用于基于来自于接口装置的驱动信号驱动仿真模型，并基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估；
接口装置与光伏逆变器的控制器连接，用于将所述模拟信号转换为物理信号，并将物理信号传输给所述控制器和功率控制系统，还用于将控制器基于控制指令产生的脉冲信号转换为驱动信号，并将驱动信号传输给半实物仿真系统；
功率控制系统与接口装置和控制器连接，用于基于来自于接口装置的物理信号下发功率指令给控制器。
如图2所示，半实物仿真系统包括建模模块、测试模块和I/O模块；
建模模块与I/O模块连接，用于基于各个光伏逆变器的信息构建至少两个光伏逆变器各自的仿真模型，并将仿真模型的采样信号传输给I/O模块；
测试模块与建模模块和I/O模块连接，用于制造电网电压扰动，并获取扰动前后仿真模型的交流信号，之后将交流信号传输给I/O模块，还用于基于扰动前后仿真模型的交流信号对光伏逆变器并网性能一致性进行评估；
I/O模块与接口装置连接，用于将来自于建模模块的采样信号和来自于测试模块的交流信号转换为模拟信号，并将模拟信号传输给接口装置，还用于将来自于接口装置的驱动信号传输给建模块，实现对仿真模型中开关管的驱动。
如图3所示，接口装置包括信号调理模块和信号转接模块；
信号调理模块一端连接I/O模块，其另一端通过信号转接模块连接控制器。
信号调理模块包括依次连接的第一通信模块、调理模块和第一连接模块；
第一通信模块与I/O模块连接，用于将来自于I/O模块的模拟信号传输给调理模块；
调理模块用于将所述模拟信号进行调理，并将得到的物理信号传输给第一连接模块；
第一连接模块与信号转接模块连接，用于将所述物理信号传输给信号转接模块。
信号转接模块包括第二连接模块和第二通信模块；
第二连接模块一端与第一连接模块连接，其另一端与第二通信模块连接，用于将来自于第一连接模块的物理信号传输给第二通信模块；
第二通信模块用于将来自于第二连接模块的物理信号传输给控制器。
接口装置还包括接口定义模块；
如图4所示，接口定义模块与第一通信模块和第二通信模块连接，用于基于来自于第一通信模块的模拟信号、来自于第二通信模块的脉冲信号以及控制器每个端子的信号定义配置第一通信模块中模拟信号连接端子的物理位置和第二通信模块中脉冲信号连接端子的物理位置。
第一通信模块与调理模块之间设有光耦模块；
光耦模块用于对第一通信模块与调理模块实现物理隔离，即光耦模块用于对第一通信模块输出信号与调理模块输入信号进行物理隔离，还用于对调理模块输出信号与第一通信模块输入信号进行物理隔离。
第一连接模块和第二连接模块均为可插拔接口，且两者相匹配；
第一通信模块和第二通信模块均为插针式接口。
如图4所示，信号调理模块设置有第一供电模块，用于为信号调理模块中各模块供电；
信号转接模块设置有第二供电模块，用于为信号转接模块中各模块供电。
数字信号包括来自于测试模块的交流信号和来自于建模模块的采样信号。
各个光伏逆变器的信息包括光伏逆变器的拓扑结构、拓扑参数和元器件参数。
测试模块测试的光伏逆变器并网性能一致性包括高/低电压穿越一致性、电网适应性一致性和功率控制一致性。
测试模块包括：
获取单元，用于基于所述仿真模型中的采集单元获取扰动前仿真模型的交流信号和扰动后仿真模型的交流信号；交流信号包括交流电压和交流电流；
扰动单元，用于当对光伏逆变器的高/低电压穿越一致性或电网适应性一致性进行评估时，将控制器设置为最大功率跟踪模式，并基于获取的电网电压幅值扰动值/频率扰动值、扰动开始时刻和扰动停止时刻制造电网电压扰动，并基于采集单元获取扰动后仿真模型的交流信号。
评估单元，用于用于基于扰动前后仿真模型的交流信号对光伏逆变器并网性能一致性进行评估。
上述的电网电压幅值扰动值/频率扰动值具体是从GB/T 37408《光伏发电并网逆变器技术要求》获取。
评估单元按以下方式评估光伏逆变器并网性能一致性的高/低电压穿越一致性：
以扰动开始时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当基于电网电压幅值扰动值制造电网电压扰动、暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有高/低电压穿越性一致性，否则确定光伏逆变器不具有高/低电压穿越性一致性。
评估单元按以下方式评估光伏逆变器并网性能一致性的电网适应性一致性
以扰动开始时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当基于电网电压频率扰动值制造电网电压扰动、暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有电网适应性一致性，否则确定光伏逆变器不具有电网适应性一致性。
上述的高/低电压穿越一致性评估和电网适应性一致性评估中，暂稳态区间的具体划分方法如下：
稳态区间为：评估开始时刻t0至扰动开始时刻t1、电网电压扰动到故障期间稳态值时刻t2至扰动结束时刻(即电网电压故障恢复时刻)t3、电网电压故障恢复后有功功率到达稳态值时刻t4至试验结束时刻t5；
暂态区间为：扰动开始时刻t1至电网电压扰动到故障期间稳态值时刻t2、扰动结束时刻t3至电网电压故障恢复后有功功率到达稳态值时刻t4。
评估单元按以下方式评估光伏逆变器并网性能一致性的功率控制一致性：
以功率指令下达时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有功率控制一致性，否则确定光伏逆变器不具有功率控制一致性。
上述功率控制一致性评估中暂稳态区间的具体划分方法如下：
稳态区间为：试验开始时刻t0至功率指令下达时刻tt1、功率指令下达后功率达到稳态值时刻tt2至试验结束时刻tt3；
暂态区间为：功率指令下达时刻tt1至功率指令下达后功率达到稳态值时刻tt2。
通过本申请实施例1提供的光伏逆变器并网性能一致性评估装置即可以实现高/低电压穿越一致性、电网适应性一致性和功率控制一致性任意一种并网一致性评估，当光伏逆变器同时具有高/低电压穿越一致性、电网适应性一致性和功率控制一致性时，表明其具有并网性能一致性。
实施例2
本发明实施例2提供了一种光伏逆变器并网性能一致性评估方法，具体流程图如图5所示，具体过程如下：
S101：半实物仿真系统基于光伏逆变器的信息构建仿真模型，并将确定的仿真模型输出的数字信号转换为模拟信号，之后将模拟信号传输给接口装置；
S102：接口装置将所述模拟信号转换为物理信号，并将物理信号传输给控制器和功率控制系统；
S103：功率控制系统基于物理信号下发功率指令给控制器；具体地，功率控制系统通过串口协议或104规约与各控制器通信，发送相同的功率指令给各个控制器；
S104：控制器基于物理信号和功率指令下发脉冲信号给接口装置；
S105：接口装置将脉冲信号转换为驱动信号，并将驱动信号传输给半实物仿真系统；
S106：半实物仿真系统基于来自于接口装置的驱动信号驱动仿真模型，并基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估。
上述半实物仿真系统基于光伏逆变器的信息构建仿真模型，并将确定的仿真模型的数字信号转换为模拟信号，之后将模拟信号传输给接口装置，包括：
半实物仿真系统中的建模模块基于各个光伏逆变器的信息构建至少两个光伏逆变器各自的仿真模型，并将仿真模型的采样信号传输给所述半实物仿真系统中的I/O模块；
半实物仿真系统中的测试模块制造电网电压扰动，并获取扰动前后仿真模型的交流信号，之后将交流信号传输给I/O模块；
I/O模块将来自于建模模块的采样信号和来自于测试模块的交流信号转换为模拟信号，并将模拟信号传输给接口装置。
半实物仿真系统中的测试模块制造电网电压扰动，并获取扰动前后仿真模型的交流信号，包括：
基于所述仿真模型中的采集单元获取扰动前仿真模型的交流信号；
当对光伏逆变器的高/低电压穿越一致性或电网适应性一致性进行评估时，将控制器设置为最大功率跟踪模式，并基于获取的电网电压幅值扰动值/频率扰动值、扰动开始时刻和扰动停止时刻制造电网电压扰动，并基于所述采集单元获取扰动后仿真模型的交流信号。
基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性中的高/低电压穿越性一致性进行评估，包括：
以扰动开始时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当基于电网电压幅值扰动值制造电网电压扰动、暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有高/低电压穿越性一致性，否则确定光伏逆变器不具有高/低电压穿越性一致性。
基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性中的电网适应性一致性进行评估，包括：
以扰动开始时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当基于电网电压频率扰动值制造电网电压扰动、暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有电网适应性一致性，否则确定光伏逆变器不具有电网适应性一致性。
上述的高/低电压穿越一致性评估和电网适应性一致性评估中，暂稳态区间的具体划分方法如下：
稳态区间为：评估开始时刻t0至扰动开始时刻t1、电网电压扰动到故障期间稳态值时刻t2至扰动结束时刻(即电网电压故障恢复时刻)t3、电网电压故障恢复后有功功率到达稳态值时刻t4至试验结束时刻t5；
暂态区间为：扰动开始时刻t1至电网电压扰动到故障期间稳态值时刻t2、扰动结束时刻t3至电网电压故障恢复后有功功率到达稳态值时刻t4。
基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估，包括：
以功率指令下达时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有功率控制一致性，否则确定光伏逆变器不具有功率控制一致性。
上述功率控制一致性评估中暂稳态区间的具体划分方法如下：
稳态区间为：试验开始时刻t0至功率指令下达时刻tt1、功率指令下达后功率达到稳态值时刻tt2至试验结束时刻tt3；
暂态区间为：功率指令下达时刻tt1至功率指令下达后功率达到稳态值时刻tt2。
通过本申请实施例2提供的光伏逆变器并网性能一致性评估方法即可以实现高/低电压穿越一致性、电网适应性一致性和功率控制一致性任意一种并网一致性评估，当光伏逆变器同时具有高/低电压穿越一致性、电网适应性一致性和功率控制一致性时，表明其具有并网性能一致性。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，包括半实物仿真系统、接口装置和功率控制系统；
所述半实物仿真系统与接口装置连接，用于基于光伏逆变器的信息构建仿真模型，并将确定的仿真模型输出的数字信号转换为模拟信号，之后将模拟信号传输给接口装置，还用于基于来自于接口装置的驱动信号驱动仿真模型，并基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估；
所述接口装置与光伏逆变器的控制器连接，用于将所述模拟信号转换为物理信号，并将物理信号传输给所述控制器和功率控制系统，还用于将控制器基于控制指令产生的脉冲信号转换为驱动信号，并将驱动信号传输给半实物仿真系统；
所述功率控制系统与接口装置和控制器连接，用于基于来自于接口装置的物理信号下发功率指令给控制器。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述半实物仿真系统包括建模模块、测试模块和I/O模块；
所述建模模块与I/O模块连接，用于基于各个光伏逆变器的信息构建至少两个光伏逆变器各自的仿真模型，并将仿真模型的采样信号传输给I/O模块；
所述测试模块与建模模块和I/O模块连接，用于制造电网电压扰动，并获取扰动前后仿真模型的交流信号，之后将交流信号传输给I/O模块，还用于基于扰动前后仿真模型的交流信号对光伏逆变器并网性能一致性进行评估；
所述I/O模块与接口装置连接，用于将来自于建模模块的采样信号和来自于测试模块的交流信号转换为模拟信号，并将模拟信号传输给接口装置，还用于将来自于接口装置的驱动信号传输给建模块，实现对仿真模型中开关管的驱动。
3.根据权利要求2所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述接口装置包括信号调理模块和信号转接模块；
所述信号调理模块一端连接I/O模块，其另一端通过信号转接模块连接控制器。
4.根据权利要求3所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述信号调理模块包括依次连接的第一通信模块、调理模块和第一连接模块；
所述第一通信模块与I/O模块连接，用于将来自于I/O模块的模拟信号传输给调理模块；
所述调理模块用于将所述模拟信号进行调理，并将得到的物理信号传输给第一连接模块；
所述第一连接模块与信号转接模块连接，用于将所述物理信号传输给信号转接模块。
5.根据权利要求4所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述信号转接模块包括第二连接模块和第二通信模块；
所述第二连接模块一端与第一连接模块连接，其另一端与第二通信模块连接，用于将来自于第一连接模块的物理信号传输给第二通信模块；
所述第二通信模块用于将来自于第二连接模块的物理信号传输给控制器。
6.根据权利要求5所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述接口装置还包括接口定义模块；
所述接口定义模块与第一通信模块和第二通信模块连接，用于基于来自于第一通信模块的模拟信号、来自于第二通信模块的脉冲信号以及控制器每个端子的信号定义配置第一通信模块中模拟信号连接端子的物理位置和第二通信模块中脉冲信号连接端子的物理位置。
7.根据权利要求4所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述第一通信模块与调理模块之间设有光耦模块；
所述光耦模块用于对第一通信模块与调理模块实现物理隔离。
8.根据权利要求5所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述第一连接模块和第二连接模块均为可插拔接口，且两者相匹配；
所述第一通信模块和第二通信模块均为插针式接口。
9.根据权利要求2所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述数字信号包括来自于测试模块的交流信号和来自于建模模块的采样信号。
10.所述各个光伏逆变器的信息包括光伏逆变器的拓扑结构、拓扑参数和元器件参数。根据权利要求2所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述测试模块包括：
获取单元，用于基于所述仿真模型中的采集单元获取扰动前仿真模型的交流信号和扰动后仿真模型的交流信号；
扰动单元，用于当对光伏逆变器的高/低电压穿越一致性或电网适应性一致性进行评估时，将控制器设置为最大功率跟踪模式，并基于获取的电网电压幅值扰动值/频率扰动值、扰动开始时刻和扰动停止时刻制造电网电压扰动；
评估单元，用于基于扰动前后仿真模型的交流信号对光伏逆变器并网性能一致性进行评估。
11.根据权利要求10所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述光伏逆变器并网性能一致性包括高/低电压穿越一致性、电网适应性一致性和功率控制一致性。
12.根据权利要求11所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述评估单元按以下方式评估光伏逆变器并网性能一致性的高/低电压穿越一致性：
以扰动开始时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当基于电网电压幅值扰动值制造电网电压扰动、暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有高/低电压穿越性一致性，否则确定光伏逆变器不具有高/低电压穿越性一致性。
13.根据权利要求11所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述评估单元按以下方式评估光伏逆变器并网性能一致性的电网适应性一致性：
以扰动开始时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当基于电网电压频率扰动值制造电网电压扰动、暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有电网适应性一致性，否则确定光伏逆变器不具有电网适应性一致性。
14.根据权利要求11所述的光伏逆变器并网性能一致性评估装置，其特征在于，所述评估单元按以下方式评估光伏逆变器并网性能一致性的功率控制一致性：
以功率指令下达时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有功率控制一致性，否则确定光伏逆变器不具有功率控制一致性。
15.一种光伏逆变器并网性能一致性评估方法，其特征在于，包括：
半实物仿真系统基于光伏逆变器的信息构建仿真模型，并将确定的仿真模型输出的数字信号转换为模拟信号，之后将模拟信号传输给接口装置；
所述接口装置将所述模拟信号转换为物理信号，并将物理信号传输给控制器和功率控制系统；
所述功率控制系统基于物理信号下发功率指令给控制器；
所述控制器基于物理信号和功率指令下发脉冲信号给接口装置；
所述接口装置将脉冲信号转换为驱动信号，并将驱动信号传输给半实物仿真系统；
所述半实物仿真系统基于来自于接口装置的驱动信号驱动仿真模型，并基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估。
16.根据权利要求15所述的光伏逆变器并网性能一致性评估方法，其特征在于，所述半实物仿真系统基于光伏逆变器的信息构建仿真模型，并将确定的仿真模型的数字信号转换为模拟信号，之后将模拟信号传输给接口装置，包括：
所述半实物仿真系统中的建模模块基于各个光伏逆变器的信息构建至少两个光伏逆变器各自的仿真模型，并将仿真模型的采样信号传输给所述半实物仿真系统中的I/O模块；
所述半实物仿真系统中的测试模块制造电网电压扰动，并获取扰动前后仿真模型的交流信号，之后将交流信号传输给I/O模块；
所述I/O模块将来自于建模模块的采样信号和来自于测试模块的交流信号转换为模拟信号，并将模拟信号传输给接口装置。
17.根据权利要求16所述的光伏逆变器并网性能一致性评估方法，其特征在于，所述半实物仿真系统中的测试模块制造电网电压扰动，并获取扰动前后仿真模型的交流信号，包括：
基于所述仿真模型中的采集单元获取扰动前仿真模型的交流信号；
当对光伏逆变器的高/低电压穿越一致性或电网适应性一致性进行评估时，将控制器设置为最大功率跟踪模式，并基于获取的电网电压幅值扰动值/频率扰动值、扰动开始时刻和扰动停止时刻制造电网电压扰动，并基于所述采集单元获取扰动后仿真模型的交流信号。
18.根据权利要求17所述的光伏逆变器并网性能一致性评估方法，其特征在于，所述基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估，包括：
以扰动开始时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当基于电网电压幅值扰动值制造电网电压扰动、暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有高/低电压穿越性一致性，否则确定光伏逆变器不具有高/低电压穿越性一致性。
19.根据权利要求17所述的光伏逆变器并网性能一致性评估方法，其特征在于，所述基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估，包括：
以扰动开始时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当基于电网电压频率扰动值制造电网电压扰动、暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有电网适应性一致性，否则确定光伏逆变器不具有电网适应性一致性。
20.根据权利要求17所述的光伏逆变器并网性能一致性评估方法，其特征在于，所述基于仿真模型对光伏逆变器并网性能一致性进行评估，包括：
以功率指令下达时刻为基准将所述交流信号进行时标对齐，并将时标对齐后的交流信号划分为暂态区间和稳态区间；
计算交流信号的暂态区间误差平均值和稳态区间误差平均值；
当暂态区间误差平均值小于预设的暂态区间误差阈值且稳态区间误差平均值小于预设的稳态区间误差阈值时，则确定光伏逆变器具有功率控制一致性，否则确定光伏逆变器不具有功率控制一致性。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011184048.4A CN112395743A (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 一种光伏逆变器并网性能一致性评估装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202011184048.4A CN112395743A (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 一种光伏逆变器并网性能一致性评估装置和方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112395743A true CN112395743A (zh) | 2021-02-23 |
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ID=74597905
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011184048.4A Pending CN112395743A (zh) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | 一种光伏逆变器并网性能一致性评估装置和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112395743A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114115191A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-01 | 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 | 柔直新能源场站功率控制系统的硬件在环测试方法及装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108233356A (zh) * | 2016-12-13 | 2018-06-29 | 中国电力科学研究院 | 一种光伏逆变器控制器一致性评估方法及其评估平台 |
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2020
- 2020-10-29 CN CN202011184048.4A patent/CN112395743A/zh active Pending
Patent Citations (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114115191A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-01 | 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 | 柔直新能源场站功率控制系统的硬件在环测试方法及装置 |
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