CN116008666A - 阻抗检测设备运行方法、系统、阻抗检测设备及介质 - Google Patents

阻抗检测设备运行方法、系统、阻抗检测设备及介质 Download PDF

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CN116008666A CN202310081009.9A CN202310081009A CN116008666A CN 116008666 A CN116008666 A CN 116008666A CN 202310081009 A CN202310081009 A CN 202310081009A CN 116008666 A CN116008666 A CN 116008666A
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岳菁鹏
梁晓兵
安然然
赵艳军
唐景星
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杨跃
黄振琳
刘宇
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Guangdong Power Grid Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种阻抗检测设备运行方法、系统、阻抗检测设备及介质,该方法包括:向待测新能源并网系统注入检测信号,所述检测信号以扫频或者跳频方式注入;采集待测新能源并网系统的扰动信号,判断所述扰动信号的大小是否大于预设阈值;当所述扰动信号的大小大于预设阈值时,判定待测新能源并网系统存在振荡。本申请提供了多种模式的注入信号,包括扫频和跳频,能够满足各种应用场景。此外,通过比较系统扰动信号和预设阈值的关系,能够判定新能源并网系统是否发生振荡,从而保证新能源并网系统的安全运行。

Description

阻抗检测设备运行方法、系统、阻抗检测设备及介质
技术领域
本申请涉及阻抗检测技术领域,尤其涉及一种阻抗检测设备运行方法、系统、阻抗检测设备及介质。
背景技术
阻抗分析法是一种有效的互联系统稳定性分析方法,通过判断并网逆变器阻抗与电网阻抗的比值是否满足奈奎斯特稳定性判据,从而分析系统的稳定性。目前,阻抗分析法已广泛应用于各类新能源发电设备接入后系统的稳定性分析,而准确获取并网逆变器的阻抗特性是稳定性分析过程中的重要环节。
目前,已有技术提供了相关的阻抗检测方法,包括利用风力发电系统宽频阻抗在线主动测量装置获得适用于风电场的宽频阻抗,然后获取干扰电流和响应电压,并获得在电压正、负周期RC-PWM信号控制下桥臂产生的扰动电流;最后利用快速傅里叶变换获得无频带间隙影响的阻抗值。然而,这种方式仅能适用于特定场景,具有较强的局限性;另外,这种方式往往只能够得到单一的阻抗检测结果,而不能对于电网的振荡情况进行分析,无法有效保障新能源并网系统的安全运行。
发明内容
本申请的目的在于提供一种阻抗检测设备运行方法、系统、阻抗检测设备及介质,以解决现有阻抗检测存在的适用场景局限、功能较为单一的问题。
为实现上述目的,本申请提供一种阻抗检测设备的运行方法,包括:
向待测新能源并网系统注入检测信号,所述检测信号以扫频或者跳频方式注入;
采集待测新能源并网系统的扰动信号,判断所述扰动信号的大小是否大于预设阈值;当所述扰动信号的大小大于预设阈值时,判定待测新能源并网系统存在振荡。
进一步,作为优选地,所述向待测新能源并网系统注入检测信号,包括:
向待测新能源并网系统注入小信号电压扰动,包括正弦波信号、二进制序列信号或多正弦信号。
进一步,作为优选地,所述待测新能源并网系统包括风力发电系统和光伏发电系统。
进一步,作为优选地,所述的阻抗检测设备的运行方法,还包括:
对待测新能源并网系统的特殊频段注入检测信号的次数大于对待测新能源并网系统的非特殊频段注入检测信号的次数;
其中,风力发电系统的特殊频段包括50Hz、70Hz、100Hz和230Hz;光伏发电系统的特殊频段包括55Hz、75Hz和125Hz。
进一步,作为优选地,在所述向待测新能源并网系统注入检测信号之前,还包括:
采集阻抗检测设备中各电路的输入端与输出端的运行参数;
按照预设规则分析所述运行参数,以获得故障参数;
基于所述故障参数,对阻抗检测设备的运行参数进行修正。
进一步,作为优选地,所述按照预设规则分析所述运行参数,以获得故障参数,包括:
判断所述运行参数是否大于与所述运行参数对应的预设浮动范围;
若是,判断所述运行参数为故障参数;
若否,判断各个电路的输入端与输出端的运行参数是否一致,当输入端与输出端的运行参数不一致事,判断所述运行参数为故障参数。
本申请还提供一种阻抗检测设备的运行系统,包括:
检测信号注入单元,用于向待测新能源并网系统注入检测信号,所述检测信号以扫频或者跳频方式注入;
扰动信号采集单元,用于采集待测新能源并网系统的扰动信号,判断所述扰动信号的大小是否大于预设阈值;当所述扰动信号的大小大于预设阈值时,判定待测新能源并网系统存在振荡。
进一步,作为优选地,所述检测信号注入单元,还用于:
向待测新能源并网系统注入小信号电压扰动,包括正弦波信号、二进制序列信号或多正弦信号。
本申请还提供一种阻抗检测设备,包括:
一个或多个处理器;
存储器,与所述处理器耦接,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述的阻抗检测设备的运行方法。
本申请还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的阻抗检测设备的运行方法。
相对于现有技术,本申请的有益效果在于:
本申请公开了一种阻抗检测设备运行方法、系统、阻抗检测设备及介质,该方法包括:向待测新能源并网系统注入检测信号,所述检测信号以扫频或者跳频方式注入;采集待测新能源并网系统的扰动信号,判断所述扰动信号的大小是否大于预设阈值;当所述扰动信号的大小大于预设阈值时,判定待测新能源并网系统存在振荡。本申请提供了多种模式的注入信号,包括扫频和跳频,能够满足各种应用场景。此外,通过比较系统扰动信号和预设阈值的关系,能够判定新能源并网系统是否发生振荡,从而保证新能源并网系统的安全运行。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请某一实施例提供的阻抗检测设备的运行方法的流程示意图;
图2是本申请又一实施例提供的阻抗检测设备的运行方法的流程示意图;
图3是本申请某一实施例提供的阻抗检测设备的运行系统的结构示意图;
图4是本申请某一实施例提供的阻抗检测设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
应当理解,文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述,不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解,在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
随着新能源发电渗透率的日益升高,并网逆变器作为新能源设备输出功率的主要端口,在电网中得到了大规模应用。基于电力电子技术的并网逆变器大量接入,导致新能源设备与电网的互联系统存在振荡失稳风险。振荡现象会导致系统新能源消纳能力下降甚至局部电网崩溃,其产生原因是并网逆变器与电网所构成的互联系统稳定裕度不足。因此,需要对新能源发电并网运行系统进行稳定性分析,以确保互联系统具有足够的稳定裕度。
阻抗分析法是一种有效的互联系统稳定性分析方法,通过判断并网逆变器阻抗与电网阻抗的比值是否满足奈奎斯特稳定性判据分析系统的稳定性。目前,阻抗分析法已广泛应用于各类新能源发电设备接入后系统的稳定性分析,而准确获取并网逆变器的阻抗特性是稳定性分析过程中的重要环节。然而,现有的阻抗检测方法往往只注入单频率检测信号,因此只能适用于特定场景下的检测,局限性强。另外,现有方式往往只能够得到单一的阻抗检测结果,而不能对于电网的振荡情况进行分析,进而无法有效保障新能源并网系统的安全运行。因此,本申请旨在提供一种阻抗检测设备的运行方法能够解决上述问题。
请参阅图1,本申请某一实施例提供一种阻抗检测设备的运行方法。如图1所示,该阻抗检测设备的运行方法包括步骤S10至步骤S20。各步骤具体如下:
S10、向待测新能源并网系统注入检测信号,所述检测信号以扫频或者跳频方式注入。
本实施例中,待测新能源并网系统通常包括但不限于风力发电系统和光伏发电系统,可根据实际检测需求而设定,此处不作任何限定。
在执行步骤S10时,首先由阻抗检测设备向待测新能源并网系统注入检测信号,而检测信号主要以扫频或者跳频方式注入。
在一个优选的实施例中,所述向待测新能源并网系统注入检测信号,包括向待测新能源并网系统注入小信号电压扰动,包括正弦波信号、二进制序列信号或多正弦信号。
具体地,在扫频的同时,还会针对特定频段进行特殊处理,该信号为串联注入的小信号电压扰动,可以为正弦波信号、二进制序列信号或多正弦信号等,优选正弦波信号。而正弦波信号的频率和电压值则根据电网的系统自行设定,或者采用根据实际需求而预设的一些规则。最典型的规则就是扫频或跳频。
需要说明的是,扫频指正弦波信号在一个0-1KHz频段内,频率由高到低(或由低到高)连续变化,变化的幅度视新能源并网系统而定,例如风力发电和光伏发电的扫频幅度是不一样的。跳频指的是间隔部分频段进行注入,例如在0-40Hz范围内,仅仅注入5Hz、10Hz等整数倍的频率信号。
作为优选地实施方式,所述的阻抗检测设备的运行方法,还包括:
对待测新能源并网系统的特殊频段注入检测信号的次数大于对待测新能源并网系统的非特殊频段注入检测信号的次数;
其中,风力发电系统的特殊频段包括50Hz、70Hz、100Hz和230Hz;光伏发电系统的特殊频段包括55Hz、75Hz和125Hz。
本实施例中,针对一些特殊频段范围会密集检测,这些特殊频段容易对电网造成扰动。例如,风电的特殊频段为50Hz、70Hz、100Hz和230Hz等,光伏的特殊频段为55Hz、75Hz和125Hz等。频段范围是指±5Hz范围,且控制的频段密集一些。
另外,针对特定的设备还会设置一些不能扫的频段,例如整流器、逆变器和变流器均有自己的特殊频段。针对与系统一致的频段也不能扫。
在一个具体地实施例中,在所述向待测新能源并网系统注入检测信号之前,还包括以下步骤:
采集阻抗检测设备中各电路的输入端与输出端的运行参数;
按照预设规则分析所述运行参数,以获得故障参数;
基于所述故障参数,对阻抗检测设备的运行参数进行修正。
本实施例中旨在完成阻抗检测设备的自检过程。在阻抗检测设备向待测系统注入检测信号之前通常需要开机自检,以保证设备本身无异常。开机后,采集设备各个电路的输入端与输出端的运行参数,然后按照预设规则分析各个电路的输入端与输出端的运行参数,获取故障参数。
示例性地,所述按照预设规则分析所述运行参数,以获得故障参数,包括:
判断所述运行参数是否大于与所述运行参数对应的预设浮动范围;
若是,判断所述运行参数为故障参数;
若否,判断各个电路的输入端与输出端的运行参数是否一致,当输入端与输出端的运行参数不一致事,判断所述运行参数为故障参数。
S20、采集待测新能源并网系统的扰动信号,判断所述扰动信号的大小是否大于预设阈值;当所述扰动信号的大小大于预设阈值时,判定待测新能源并网系统存在振荡。
本步骤中,当待测系统被注入检测信号后,会产生对应的扰动信号。此时由阻抗检测设备采集扰动信号然后进行下一步的判断。
具体地,利用布置在新能源并网系统上的高精度传感器采集扰动电压信息,在传感器内部进行运算后传送至阻抗检测设备。高精度传感器与阻抗检测装置之间能实现控制信息与数据信息的传输。
需要强调的是,现有技术通常在检测到阻抗之后,还需要另外分析数据以判断系统是否存在振荡等异常情况,而本实施例中,为了简化对比过程,在阻抗检测设备的存储器内通常会设置一数据库,记录了新能源并网系统、注入方式、预设阈值等信息。上述多种信息之间具有对应关系。在将传感器传回的数据进行运算后,阻抗检测设备会将采集的扰动信号与预设值进行比较,如果超出预设值则表示新能源并网系统存在振荡。如果没有超出预设值,则表示新能源并网系统正常。
可以理解的是,预设值指的是电网的额定电压或电流的安全增幅,该增幅与设备的注入信号有关且注入后的响应信号不会超过该预设值,例如预设值设为电网额定电压的1+2%,如果采集到电压为额定电压的1.1倍,则表示存在振荡。
参见图2,在某一个具体地实施方式中,给出了该阻抗检测设备的运行方法的完整流程图,由图2可知,首先设备开机自检,然后设置待检测的新能源并网系统。紧接着,向待测新能源并网系统注入检测信号,并采集系统产生的扰动信号,最后通过对标比较来确定系统是否产生振荡。如果是,则发送控制信号至上位机。如果正常,也即不存在振荡,则可选择待机或进行下一次检测阻抗。
综上所述,本申请实施例至少可以实现以下效果:
1)针对容易引起电网振荡的特殊频段重点检测,能检测重点频率范围。
2)阻抗检测设备的注入信号可有多种模式,包括常规的单频率注入和创新的扫频、跳频等,可满足各种应用场景;保证电网安全,避免注入能引起电网振荡的频率。
3)阻抗检测设备存储有对标数据库,记载了注入信号、测量电压及正常扰动值的对应关系,便于对比检测结果是否出现振荡。
请参阅图3,本申请某一实施例还提供一种阻抗检测设备的运行系统,包括:
检测信号注入单元01,用于向待测新能源并网系统注入检测信号,所述检测信号以扫频或者跳频方式注入;
扰动信号采集单元02,用于采集待测新能源并网系统的扰动信号,判断所述扰动信号的大小是否大于预设阈值;当所述扰动信号的大小大于预设阈值时,判定待测新能源并网系统存在振荡。
在一个具体地实施例中,所述检测信号注入单元01,还用于:
向待测新能源并网系统注入小信号电压扰动,包括正弦波信号、二进制序列信号或多正弦信号。
可以理解的是,上述的阻抗检测设备的运行系统可实施上述方法实施例的阻抗检测设备的运行方法。上述方法实施例中的可选项也适用于本实施例,这里不再详述。本申请实施例的其余内容可参照上述方法实施例的内容,在本实施例中,不再进行赘述。
请参阅图4,本申请某一实施例提供一种阻抗检测设备,包括:
一个或多个处理器;
存储器,与所述处理器耦接,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如上所述的阻抗检测设备的运行方法。
处理器用于控制该阻抗检测设备的整体操作,以完成上述的阻抗检测设备的运行方法的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该阻抗检测设备的操作,这些数据例如可以包括用于在该阻抗检测设备上操作的任何应用程序或方法的指令,以及应用程序相关的数据。该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现,例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,简称SRAM),电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,简称EEPROM),可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory,简称EPROM),可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory,简称PROM),只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM),磁存储器,快闪存储器,磁盘或光盘。
在一示例性实施例中,阻抗检测设备可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific 1ntegrated Circuit,简称AS1C)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor,简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device,简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现,用于执行如上述任一项实施例所述的阻抗检测设备的运行方法,并达到如上述方法一致的技术效果。
在另一示例性实施例中,还提供一种包括计算机程序的计算机可读存储介质,该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项实施例所述的阻抗检测设备的运行方法的步骤。例如,该计算机可读存储介质可以为上述包括计算机程序的存储器,上述计算机程序可由阻抗检测设备的处理器执行以完成如上述任一项实施例所述的阻抗检测设备的运行方法,并达到如上述方法一致的技术效果。
以上所述是本申请的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种阻抗检测设备的运行方法,其特征在于,包括:
向待测新能源并网系统注入检测信号,所述检测信号以扫频或者跳频方式注入;
采集待测新能源并网系统的扰动信号,判断所述扰动信号的大小是否大于预设阈值;当所述扰动信号的大小大于预设阈值时,判定待测新能源并网系统存在振荡。
2.根据权利要求1所述的阻抗检测设备的运行方法,其特征在于,所述向待测新能源并网系统注入检测信号,包括:
向待测新能源并网系统注入小信号电压扰动,包括正弦波信号、二进制序列信号或多正弦信号。
3.根据权利要求1所述的阻抗检测设备的运行方法,其特征在于,所述待测新能源并网系统包括风力发电系统和光伏发电系统。
4.根据权利要求3所述的阻抗检测设备的运行方法,其特征在于,还包括:
对待测新能源并网系统的特殊频段注入检测信号的次数大于对待测新能源并网系统的非特殊频段注入检测信号的次数;
其中,风力发电系统的特殊频段包括50Hz、70Hz、100Hz和230Hz;光伏发电系统的特殊频段包括55Hz、75Hz和125Hz。
5.根据权利要求1所述的阻抗检测设备的运行方法,其特征在于,在所述向待测新能源并网系统注入检测信号之前,还包括:
采集阻抗检测设备中各电路的输入端与输出端的运行参数;
按照预设规则分析所述运行参数,以获得故障参数;
基于所述故障参数,对阻抗检测设备的运行参数进行修正。
6.根据权利要求5所述的阻抗检测设备的运行方法,其特征在于,所述按照预设规则分析所述运行参数,以获得故障参数,包括:
判断所述运行参数是否大于与所述运行参数对应的预设浮动范围;
若是,判断所述运行参数为故障参数;
若否,判断各个电路的输入端与输出端的运行参数是否一致,当输入端与输出端的运行参数不一致事,判断所述运行参数为故障参数。
7.一种阻抗检测设备的运行系统,其特征在于,包括:
检测信号注入单元,用于向待测新能源并网系统注入检测信号,所述检测信号以扫频或者跳频方式注入;
扰动信号采集单元,用于采集待测新能源并网系统的扰动信号,判断所述扰动信号的大小是否大于预设阈值;当所述扰动信号的大小大于预设阈值时,判定待测新能源并网系统存在振荡。
8.根据权利要求7所述的阻抗检测设备的运行系统,其特征在于,所述检测信号注入单元,还用于:
向待测新能源并网系统注入小信号电压扰动,包括正弦波信号、二进制序列信号或多正弦信号。
9.一种阻抗检测设备,其特征在于,包括:
一个或多个处理器;
存储器,与所述处理器耦接,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6任一项所述的阻抗检测设备的运行方法。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的阻抗检测设备的运行方法。
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