CN117031126A - 电网阻抗测量方法、装置及终端设备 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于电网技术领域，提供了电网阻抗测量方法、装置及终端设备。该电网阻抗测量方法包括：在电网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，第一扰动电流和第二扰动电流的相位相同或相位互补；采样注入第一扰动电流时电网公共连接点PCC点的第一电压信号和第一电流信号，采样注入第二扰动电流时PCC点的第二电压信号和第二电流信号；根据第一电压信号和第一电流信号以及第二电压信号和第二电流信号，确定待计算的电压信号和电流信号；根据待计算的电压信号和电流信号确定电网阻抗。本申请在降低基波信号泄露影响的同时，能够提高扰动信号在DFT分析中的占比，降低由于电网频率波动带来的电网阻抗测量误差。
Description
技术领域
本申请属于电网技术领域，尤其涉及电网阻抗测量方法、装置及终端设备。
背景技术
并网逆变器(变流器)作为新能源发电与电网之间的重要接口设备，在电力系统中得到了广泛应用。在由以同步发电机为主导的传统电力系统向以新能源为主体的新型电力系统的转型过程中，由于大量新能源并网设备的接入使得电力系统呈现出高渗透率和高电力电子化，从而导致电网的惯性和阻尼能力被削弱，电网逐渐呈现弱电网特征。
在弱电网中，由于锁相环与电网阻抗的相互作用，使以电流控制为主导的并网逆变器的稳定性变弱，不再适应弱电网的稳定运行要求；电压控制型逆变器恰好与其相反，它能为电网提供一定的阻尼和惯性以适应弱电网运行要求。
电网阻抗参数，尤其是工频阻抗参数对于提高电流控制型逆变器弱电网下的稳定性极其重要；此外，电网阻抗大小在并网逆变器控制参数设计和(电流控制型与电压控制型)双模式切换中也起着重要的作用。所以，对电网阻抗进行准确测量与估计具有重要意义。
目前，对于电网工频阻抗的测量主要是通过注入扰动电流信号的方法估算得到的，其中，采用最多的方法是注入75Hz扰动电流信号，通过在线离散傅里叶变换(DFT)算法和滑动平均滤波的方式对电网工频阻抗进行估算。
申请人在对上述方法的研究过程中发现，上述方法虽然能够较为准确的估算电网工频阻抗测量，但仍存在以下几个问题：
(1)由于集肤效应的影响，电力传输线、变压器等设备的阻抗呈现出非线性，特别是随着大量的分布式电源的接入，电网阻抗的非线性将更加明显，因此，这种估算会存在一定误差。测量扰动信号的频率越接近50Hz，电网工频阻抗估计将越准确。
(2)实际电网的频率并不是固定的50Hz，存在±0.2Hz～0.5Hz大小的波动。此时，滑动平均滤波也失去了其原有的作用，工频信号在扰动信号频率处的能量泄露将使阻抗测量存在较大的误差。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请实施例提供了电网阻抗测量方法、装置及终端设备。
本申请是通过如下技术方案实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种电网阻抗测量方法，包括：
在电网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，所述第一扰动电流和所述第二扰动电流的相位相同或相位互补；
采样注入第一扰动电流时电网公共连接点PCC点的第一电压信号和第一电流信号，采样注入第二扰动电流时PCC点的第二电压信号和第二电流信号；
根据所述第一电压信号和所述第一电流信号以及所述第二电压信号和所述第二电流信号，确定待计算的电压信号和电流信号；
根据待计算的电压信号和电流信号确定电网阻抗。
上述电网阻抗测量方法，在原有并网逆变器运行的基础上，通过在电网基波的预设位置上注入相位互补的扰动电流信号或相位相同的扰动电流信号，在降低基波信号泄露影响的同时，能够提高扰动信号在DFT分析中的占比，大大降低由于电网频率波动带来的电网阻抗测量误差，提高电网阻抗测量的准确性。
结合第一方面，在一些实施例中，所述在电网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，包括：
在电网基波不同时刻、位相同位置上依次将相位相差180°的第一扰动电流和第二扰动电流注入电网。
结合第一方面，在一些实施例中，所述网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，包括：
在相对电网基波相位相差180°的两个时刻位置上注入相位相同的第一扰动电流和第二扰动电流。
结合第一方面，在一些实施例中，所述第一扰动电流为空，所述第一电压信号和所述第一电流信号为以所述第一扰动电流对应的注入时刻为起点的PCC点的电压和电流。
结合第一方面，在一些实施例中，所述根据所述第一电压信号和所述第一电流信号以及所述第二电压信号和所述第二电流信号，确定待计算的电压信号和电流信号，包括：
若所述第一扰动电流和所述第二扰动电流的相位互补，将所述第一电压信号与所述第二电压信号相减，以及将所述第一电流信号与所述第二电流信号相减，得到待计算的电压信号和电流信号；
若所述第一扰动电流和所述第二扰动电流的相位相同，将所述第一电压信号与所述第二电压信号相加，以及将所述第一电流信号与所述第二电流信号相加，得到待计算的电压信号和电流信号。
结合第一方面，在一些实施例中，所述根据待计算的电压信号和电流信号确定电网阻抗，包括：
将待计算的电压信号和电流信号输入DFT算法中，计算得到电网阻抗。
结合第一方面，在一些实施例中，通过
分别提取电网中相应扰动电流频率次的电流和电压值来测量电网阻抗，x(n)为待计算的电压信号和电流信号，N为x(n)的离散长度，n＝0,1,……,N-1，k为离散频率点，k的频率间隔为fs/N，fs为采样频率；
ω1工频处的电网阻抗为ωh为扰动电流的角频率，Rg为电网在扰动角频率ωh处的电阻，Xg(ωh)为电网在扰动角频率ωh处的电抗。
第二方面，本申请实施例提供了一种电网阻抗测量装置，包括：
扰动注入模块，用于在电网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，所述第一扰动电流和所述第二扰动电流的相位相同或相位互补；
信号采样模块，用于采样注入第一扰动电流时电网公共连接点PCC点的第一电压信号和第一电流信号，采样注入第二扰动电流时PCC点的第二电压信号和第二电流信号；
计算模块，用于根据所述第一电压信号和所述第一电流信号以及所述第二电压信号和所述第二电流信号，确定待计算的电压信号和电流信号；
阻抗确定模块，用于根据待计算的电压信号和电流信号确定电网阻抗。
第三方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有、可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的电网阻抗测量方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的电网阻抗测量方法。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中任一项所述的电网阻抗测量方法。
可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的电网阻抗测量方法的系统架构示意图；
图2是本申请一实施例提供的扰动电流参考值生成原理示意图；
图3是本申请一实施例提供的基于扰动电流注入的阻抗测量原理图；
图4是本申请一实施例提供的电网阻抗测量方法的流程示意图；
图5是本申请一实施例提供的扰动电流注入示意图；
图6是本申请一实施例提供的基波消去法在线累加计算DFT算法流程示意图；
图7为电网频率波动时采用传统方法测得的电网阻抗，图7中的(a)的电网频率波动至50.05Hz，图7中(b)的电网频率波动至50.02Hz；
图8为电网频率波动时采用本申请实施例测得的电网阻抗，图8中的(a)的电网频率波动至50.05Hz，图8中(b)的电网频率波动至50.02Hz；
图9为注入扰动电流频率为60Hz和55Hz情况下用本申请实施例中的基波消去法测得的电网阻抗值，图9中(a)的注入扰动电流频率为60Hz，图9中的(b)的注入扰动电流频率为55Hz；
图10(a)和图10(b)为扰动电流频率为75Hz时实验测得的电网内电感；
图11(a)和图11(b)为在注入扰动电流的频率分别为60Hz和55Hz时采用本申请实施例实验测得的电网内电感；
图12是本申请实施例提供的电网阻抗测量装置的结构示意图；
图13是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”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。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“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。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
图1为本申请一实施例提供的电网阻抗测量方法的系统架构示意图。参见图1，S1～S6为电力电子开关，L1为桥臂侧滤波电感，Cf为滤波电容，Rd为与电容串联的无源阻尼电阻，L2为电网侧滤波电感，R1和R2分别为L1和L2的等效串联电阻，Lg和Rg为电网等效内电感和内电阻；Vdc为直流侧电压(源)，vsa、vsb和vsc为A、B和C三相桥臂中点电压，iLa、iLb和iLc分别为A、B和C三相桥臂侧电流，iCa、iCb和iCc分别为A、B和C三相电容电流，iga、igb和igc分别为A、B和C三相电网侧电流，vga、vgb和vgc分别为A、B和C三相PCC点电压，ea、eb和ec分别为A、B和C三相电网内电势；Igd和Igq为dq轴下的电网电流，Vgd和Vgq为dq轴下的电网电压；θg为电网相位，通过锁相环(PLL)获得；Igd*和Igq*为dq轴下的基波电流指令值；igdh和igqh为dq轴下注入的扰动电流指令值，大小为并网逆变器额定电流的5％左右。
图2为扰动电流参考值igdh和igqh的生成原理示意图。图2中，fh为注入扰动电流的频率，ωh为其角频率，θh为其角度；Idh为注入扰动电流的电流幅值，即在与注入电流频率同步的dq坐标系下的d轴分量；iabch为静止坐标系下的扰动电流指令值，其经过dq变换得到电网基波频率同步的dq坐标系下的扰动电流指令igdh和igqh。
电网阻抗在线测量方法是在原有逆变器运行的情况下，通过注入扰动电流igdh和igqh，测量PCC点的三相电压vga、vgb和vgc和三相电流iga、igb和igc，基于DFT：
分别提取电网中相应扰动电流频率次的电流和电压值来测量电网阻抗；式(1)中，N为采样数据x(n)的离散长度(n＝0,1,…,N-1)，k为离散频率点，其频率间隔为fs/N(fs为采样频率，即与k对应的频率为kfs/N)。
图3为基于扰动电流注入的电网阻抗测量的原理图。图3中，Ig(ωh)和Vg(ωh)为逆变器输出端扰动电流角频率ωh处的电流和电压相量，Rg和Xg(ωh)为电网在扰动角频率ωh处的电阻和电抗分量。
忽略频率对电阻部分的影响，由图3可知，电网阻抗为：
则，对应工频(ω1)处的电网阻抗为：
以下结合图1至图3对本申请的电网阻抗测量方法进行详细说明。
图4是本申请一实施例提供的电网阻抗测量方法的示意性流程图，参照图4，对该电网阻抗测量方法的详述如下：
步骤101，在电网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，所述第一扰动电流和所述第二扰动电流的相位相同或相位互补。
一些实施例中，在电网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，可以包括：在电网基波不同时刻、相位相同位置上依次将相位相差180°(互补)的第一扰动电流和第二扰动电流注入电网。
由于实际电网的频率波动缓慢、变化周期比较长，所以，可以近似认为两个相邻采样窗口的电网频率是不变的。因此，在对应的两次DFT分析中得到的扰动信号固有分量是互补的；这样，基波电压/电流信号在扰动信号频率处的泄漏量近似不变，其相对扰动信号固有分量在两次DFT中的作用相反，这也是互补电流信号注入的根本目的。
又一些实施例中，在电网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，可以包括：在相对电网基波相位相差180°的两个时刻位置上注入相位相同的第一扰动电流和第二扰动电流。
与互补电流信号注入不同的是：此时，在两次DFT分析中，扰动信号固有分量不变，基波信号在扰动信号频率处的泄漏量作用相反。
为了区分两种电流注入的方式，将第一种方式称为电流互补型，第二种方式称为电流错位型，如图5所示，分别为这两种电流注入方式在不同电网频率下的注入示意图。图5中，左侧向上的黑色箭头为黑电流互补型和电流错位型的第一次扰动电流注入位置，右侧向下(与第一次扰动电流互补)的黑色箭头表示电流互补型第二次扰动电流注入位置，右侧向上(与第一次扰动电流相位相同)的灰色箭头表示电流错位型第二次扰动电流注入位置。此外，图5中，初始注入相位设为0，假设在这种电网频率下第一次扰动注入的是相同的，在完成第一次扰动电流注入后，电流互补型是通过检测下一个电网相位为0的点注入互补的电流；而电流错位型是通过检测下一个电网相位为(0+180°)的点注入与上一次扰动相同大小和相位的电流。从图5中可以发现，当电网频率不发生波动时，两种注入方式的注入位置是一致的且与第一次注入是无缝衔接的；不同的是，电流互补型注入方式在电网频率小于50Hz时两次扰动电流注入的时间间隔比较短，而当电网频率大于50Hz时，时间间隔接近一个工频周期；而电流错位型注入方式在电网频率发生波动时，两次注入的时间间隔在半个工频周期附近波动。
步骤102，采样注入第一扰动电流时电网公共连接点PCC点的第一电压信号和第一电流信号，采样注入第二扰动电流时PCC点的第二电压信号和第二电流信号。
步骤103，根据所述第一电压信号和所述第一电流信号以及所述第二电压信号和所述第二电流信号，确定待计算的电压信号和电流信号。
示例性的，步骤103具体可以包括：
若第一扰动电流和第二扰动电流的相位互补，将第一电压信号与第二电压信号相减，以及将第一电流信号与第二电流信号相减，得到待计算的电压信号和电流信号；
若第一扰动电流和第二扰动电流的相位相同，将第一电压信号与第二电压信号相加，以及将第一电流信号与第二电流信号相加，得到待计算的电压信号和电流信号。
在电网频率波动情况下，基波能量泄漏是产生阻抗测量误差的主要原因，所以，在每次采样后去掉基波成分，再对扰动信号进行DFT分析提取，就可以基本消除(或减少)基波能量泄漏带来的影响。基于这种思想提出来的阻抗计算方法称为基波消去法。与传统测量方法不同的是，基波消去法并不是直接对采样得到的电压和电流进行DFT分析，而是先与上一次扰动注入对应时刻存储的电压和电流信号作差后(电流互补型扰动注入时)或相加后(电流错位型扰动注入时)再对其用在线累加计算DFT算法进行分析，如图6所示。
图6为电流互补型扰动注入时，基波消去法所采用的在线累加计算DFT算法。第一次扰动电流注入后，测量PCC点的电压和电流，通过模/数(A/D)转换，将模拟量变为数字量并存储，待第二次注入后使用；第二次扰动电流注入后，测量PCC点的电压和电流，通过模/数(A/D)转换，与第一次存储的各对应采样点的值相减后，再进行在线累加计算DFT算法分析。
与电流互补型扰动注入算法不同的是：电流错位型扰动注入时，测量PCC点的电压和电流，通过模/数(A/D)转换，与第一次存储的各对应采样点的值相加后，再进行在线累加计算DFT算法分析。
另外，基于上述阻抗测量原理，为了减少阻抗测试对电网的影响，上述“第一次扰动电流注入”时刻可以不注入扰动电流，仅在“第二次扰动电流注入”时刻注入扰动电流，也能达到类似的目的。即：在“第一次扰动电流注入”时刻不注入扰动电流，仅对该时刻为起点的PCC点的电网电压和电流进行测量，通过模/数(A/D)转换，将该电网电压和电流的模拟量变为数字量并存储，待第二次注入后再按上述相同方法处理，目的是减小基波能量泄漏对测试准确性的影响。
这种一次扰动电流注入测量阻抗方法简称为一次注入法；上述通过两次扰动电流注入测量阻抗的方法简称为两次注入法。在信噪比相同情况下，两次注入法的扰动电流可以小于一次注入法的扰动电流。
步骤104，根据待计算的电压信号和电流信号确定电网阻抗。
示例性的，根据待计算的电压信号和电流信号确定电网阻抗，具体可以包括：将待计算的电压信号和电流信号输入DFT算法中，得到电网中相应扰动电流频率次的电流和电压值；根据该电流和电压值计算电网阻抗。
例如，通过
分别提取电网中相应扰动电流频率次的电流和电压值来测量电网阻抗，x(n)为待计算的电压信号和电流信号，N为x(n)的离散长度，n＝0,1,……,N-1，k为离散频率点，k的频率间隔为fs/N，fs为采样频率；
ω1工频处的电网阻抗为ωh为扰动电流的角频率，Rg为电网在扰动角频率ωh处的电阻，Xg(ωh)为电网在扰动角频率ωh处的电抗。
上述电网阻抗测量方法，在原有并网逆变器运行的基础上，通过在不同时刻、基波相位相同处注入两个互补(相位相差180°)的扰动电流信号或不同时刻、基波相位相差180°处注入两个相同的扰动电流信号，在降低基波信号泄露影响的同时，提高了扰动信号在DFT分析中的占比，大大降低了由于电网频率波动带来的电网阻抗测量误差，提高了电网阻抗测量的准确性。
进一步，随着电网频率波动带来的电网阻抗测量误差减小，可以使注入扰动电流的频率更加接近50Hz(工频)，进而提高电网工频阻抗估算的准确度。此外，该方法还可以用于低于50Hz的电网阻抗测量和分布式发电并网逆变器(变流器)阻抗的测量。
以下对上述电网阻抗测量方法进行仿真验证。
在Simulink搭建的仿真模型中对上述方法进行了仿真验证，仿真参数如表1所示。
表1仿真参数
| 参数名称 | 数值 | 参数名称 | 数值 |
| 电网额定电压 | 220V | 电网内电阻Rg | 0.3Ω |
| 电网额定频率 | 50Hz | 逆变器侧滤波电感L1 | 2mH |
| 直流侧电压 | 700V | 网侧滤波电感L2 | 0.7mH |
| 额定输出电流 | 100A | 等效串联电阻R1、R2 | 0.01Ω |
| 注入扰动电流 | 5A | 滤波电容Cf | 10μF |
| 电网内电感Lg | 0.5mH | 阻尼电阻Rd | 3Ω |
在仿真模型中，将电网频率分别设定在50.05Hz和50.2Hz用来模拟电网频率的波动。在注入扰动电流的频率为75Hz时，采用传统方法以一个扰动注入窗口为单位滑动测量得到的电网阻抗分别如图7中(a)和图7中(b)所示。图7中，虚线为仿真模型中设定的电网内电阻和内电感值；从图7中可以看出，随着电网频率波动的增大，传统方法测量得到阻抗波动越大，误差也越大。在同样的工况下用所发明的方法测得的电网阻抗分别如图8中(a)为图8中(b)所示，图8中，扰动电流注入的时间为0.5s时刻；从图8中可以看出，电网频率波动对阻抗测量误差的影响几乎可以忽略。
由上面的仿真可知，采样该发明方法很好的解决了电网频率波动情况下基波频谱泄露带来的阻抗测量误差问题；此时，注入扰动电流的频率可以更加接近50Hz，图9中(a)和图9中(b)分别为注入扰动电流频率为60Hz和55Hz情况下用基波消去法测得的电网阻抗值，同样，扰动电流注入的时间为0.5s时刻；图9中阻抗测量曲线几乎与实际电网阻抗值重合。
实验验证中，并网逆变器主电路参数与仿真相同；并网逆变器通过调压器接入实验室电网，在真实电网环境下采用电流互补型注入对实验室电网的电网阻抗进行了测量。实验中测量得到的阻抗通过数/模转换(DAC)模块以电压的形式显示出来，下面仅给出内电感的测试结果。
图10(a)和图10(b)是扰动电流频率为75Hz时实验测得的电网内电感，图10(a)采用的是传统阻抗测量方法，图10(b)采用的是本方案中的基波消去法。由于实际电网频率波动比较慢，为了凸显电网频率对阻抗测量的影响，所以将时间轴总长度取为100s。图10(a)测量的内电感的波动峰峰值约为0.1mH，图10(b)测量的阻抗值几乎不存在波动，电感值约为0.28mH，这从实验的角度证明了本方案方法的可行性。
同样，在注入扰动电流的频率为60Hz和55Hz时，实验测量得到的电网内电感分别如图11(a)和图11(b)所示。图11(a)和图11(b)中，扰动电流注入的时间在时间轴中点处。由图11(a)和图11(b)可知，在注入扰动频率接近50Hz时的采用基波消去法测量电网阻抗也是可行的。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的电网阻抗测量方法，图12示出了本申请实施例提供的电网阻抗测量装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
参见图12，本申请实施例中的电网阻抗测量装置可以包括扰动注入模块201、信号采样模块202、计算模块203和阻抗确定模块204。
其中，扰动注入模块201用于在电网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，所述第一扰动电流和所述第二扰动电流的相位相同或相位互补。
信号采样模块202用于采样注入第一扰动电流时电网公共连接点PCC点的第一电压信号和第一电流信号，采样注入第二扰动电流时PCC点的第二电压信号和第二电流信号。
计算模块203用于根据所述第一电压信号和所述第一电流信号以及所述第二电压信号和所述第二电流信号，确定待计算的电压信号和电流信号。
阻抗确定模块204用于根据待计算的电压信号和电流信号确定电网阻抗。
可选的，扰动注入模块201具体可以用于：在电网基波不同时刻、位相同位置上依次将相位相差180°的第一扰动电流和第二扰动电流注入电网。
可选的，扰动注入模块201具体可以用于：在相对电网基波相位相差180°的两个时刻位置上注入相位相同的第一扰动电流和第二扰动电流。
可选的，所述第一扰动电流为空，所述第一电压信号和所述第一电流信号为以所述第一扰动电流对应的注入时刻为起点的PCC点的电压和电流。
可选的，计算模块203具体可以用于：若所述第一扰动电流和所述第二扰动电流的相位互补，将所述第一电压信号与所述第二电压信号相减，以及将所述第一电流信号与所述第二电流信号相减，得到待计算的电压信号和电流信号；
若所述第一扰动电流和所述第二扰动电流的相位相同，将所述第一电压信号与所述第二电压信号相加，以及将所述第一电流信号与所述第二电流信号相加，得到待计算的电压信号和电流信号。
可选的，阻抗确定模块204具体可以用于：将待计算的电压信号和电流信号输入DFT算法中，得到电网中相应扰动电流频率次的电流和电压值；根据该电流和电压值计算电网阻抗。
示例性的，可以通过
分别提取电网中相应扰动电流频率次的电流和电压值来测量电网阻抗，x(n)为待计算的电压信号和电流信号，N为x(n)的离散长度，n＝0,1,……,N-1，k为离散频率点，k的频率间隔为fs/N，fs为采样频率；
ω1工频处的电网阻抗为ωh为扰动电流的角频率，Rg为电网在扰动角频率ωh处的电阻，Xg(ωh)为电网在扰动角频率ωh处的电抗。
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种终端设备，参见图13，该终端设备300可以包括：至少一个处理器310和存储器320，所述存储器320中存储有可在所述至少一个处理器310上运行的计算机程序，所述处理器310执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤，例如图4所示实施例中的步骤101至步骤104。或者，处理器310执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图12所示模块201至204的功能。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器320中，并由处理器310执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序段，该程序段用于描述计算机程序在终端设备300中的执行过程。
本领域技术人员可以理解，图13仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如输入输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器310可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器320可以是终端设备的内部存储单元，也可以是终端设备的外部存储设备，例如插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。所述存储器320用于存储所述计算机程序以及终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器320还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(ExtendedIndustry Standard Architecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述电网阻抗测量方法各个实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述电网阻抗测量方法各个实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电网阻抗测量方法，其特征在于，包括：
在电网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，所述第一扰动电流和所述第二扰动电流的相位相同或相位互补；
采样注入第一扰动电流时电网公共连接点PCC点的第一电压信号和第一电流信号，采样注入第二扰动电流时PCC点的第二电压信号和第二电流信号；
根据所述第一电压信号和所述第一电流信号以及所述第二电压信号和所述第二电流信号，确定待计算的电压信号和电流信号；
根据待计算的电压信号和电流信号确定电网阻抗。
2.如权利要求1所述的电网阻抗测量方法，其特征在于，所述在电网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，包括：
在电网基波不同时刻、相位相同的位置上依次将相位相差180°的第一扰动电流和第二扰动电流注入电网。
3.如权利要求1所述的电网阻抗测量方法，其特征在于，所述在电网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，包括：
在相对电网基波相位相差180°的两个时刻位置上注入相位相同的第一扰动电流和第二扰动电流。
4.如权利要求2或3所述的电网阻抗测量方法，其特征在于，所述第一扰动电流为空，所述第一电压信号和所述第一电流信号为以所述第一扰动电流对应的注入时刻为起点的PCC点的电压和电流。
5.如权利要求1所述的电网阻抗测量方法，其特征在于，所述根据所述第一电压信号和所述第一电流信号以及所述第二电压信号和所述第二电流信号，确定待计算的电压信号和电流信号，包括：
若所述第一扰动电流和所述第二扰动电流的相位互补，将所述第一电压信号与所述第二电压信号相减，以及将所述第一电流信号与所述第二电流信号相减，得到待计算的电压信号和电流信号；
若所述第一扰动电流和所述第二扰动电流的相位相同，将所述第一电压信号与所述第二电压信号相加，以及将所述第一电流信号与所述第二电流信号相加，得到待计算的电压信号和电流信号。
6.如权利要求1所述的电网阻抗测量方法，其特征在于，所述根据待计算的电压信号和电流信号确定电网阻抗，包括：
将待计算的电压信号和电流信号输入DFT算法中，得到电网中相应扰动电流频率次的电流和电压值；
根据该电流和电压值计算电网阻抗。
7.如权利要求6所述的电网阻抗测量方法，其特征在于，通过
分别提取电网中相应扰动电流频率次的电流和电压值来测量电网阻抗，x(n)为待计算的电压信号和电流信号，N为x(n)的离散长度，n＝0,1,……,N-1，k为离散频率点，k的频率间隔为fs/N，fs为采样频率；
ω1工频处的电网阻抗为ωh为扰动电流的角频率，Rg为电网在扰动角频率ωh处的电阻，Xg(ωh)为电网在扰动角频率ωh处的电抗。
8.一种电网阻抗测量装置，其特征在于，包括：
扰动注入模块，用于在电网基波的预设位置上分别注入第一扰动电流和第二扰动电流，所述第一扰动电流和所述第二扰动电流的相位相同或相位互补；
信号采样模块，用于采样注入第一扰动电流时电网公共连接点PCC点的第一电压信号和第一电流信号，采样注入第二扰动电流时PCC点的第二电压信号和第二电流信号；
计算模块，用于根据所述第一电压信号和所述第一电流信号以及所述第二电压信号和所述第二电流信号，确定待计算的电压信号和电流信号；
阻抗确定模块，用于根据待计算的电压信号和电流信号确定电网阻抗。
9.一种终端设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，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至7任一项所述的方法。
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| CN202310792503.6A CN117031126A (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 电网阻抗测量方法、装置及终端设备 |
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