本發(fā)明涉及柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻振蕩分析，尤其是一種柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻帶阻抗測量裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

1、直流輸電技術(shù)已成為我國電能遠(yuǎn)距離傳輸?shù)闹匾绞街?。與傳統(tǒng)直流輸電技術(shù)相比，柔性直流輸電具有無需大量無功支撐、不存在晶閘管引起的換相失敗問題等優(yōu)勢，因此在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)中扮演著重要角色。然而，隨著柔性直流輸電工程的廣泛應(yīng)用，其與電網(wǎng)之間引發(fā)的寬頻振蕩問題日益突出，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2、電網(wǎng)阻抗參數(shù)和柔性直流輸電系統(tǒng)換流站阻抗是分析和預(yù)測柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻振蕩的關(guān)鍵參數(shù)。因此，研發(fā)一種能夠精確測量這些阻抗參數(shù)的裝置顯得尤為重要。然而，柔性直流饋入系統(tǒng)具有高電壓、大電流的特性，常規(guī)的阻抗測量裝置難以滿足其測量需求?，F(xiàn)有的阻抗測量裝置大多針對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，無法直接應(yīng)用于柔性直流饋入系統(tǒng)，導(dǎo)致在寬頻振蕩分析中存在較大的技術(shù)瓶頸。

3、為了解決上述問題，亟需一種適用于柔性直流饋入系統(tǒng)的寬頻帶阻抗測量裝置及控制方法。該裝置需要具備高電壓、大電流的適應(yīng)能力，并能夠在寬頻帶范圍內(nèi)精確測量系統(tǒng)的阻抗特性。為此，本發(fā)明提出了一種基于多模塊并聯(lián)的柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻帶阻抗測量裝置及其控制方法，旨在為柔性直流饋入系統(tǒng)的寬頻振蕩分析提供可靠的技術(shù)支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于：如何實(shí)現(xiàn)高壓、大電流柔性直流饋入系統(tǒng)的寬頻帶阻抗測量。

2、上述技術(shù)問題通過如下技術(shù)方案進(jìn)行解決：本發(fā)明提出一種柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻帶阻抗測量裝置，其包括可控?cái)_動(dòng)注入組件，由若干可控?cái)_動(dòng)注入單元并聯(lián)連接組成，用于向被測系統(tǒng)進(jìn)行擾動(dòng)注入；

3、基波分流單元，包括由若干反并聯(lián)igbt構(gòu)成的投切開關(guān)，所述基波分流單元，與所述可控?cái)_動(dòng)注入組件并聯(lián)連接，用于承擔(dān)被測系統(tǒng)的基波電流；

4、數(shù)據(jù)采集單元，用于采集阻抗測量裝置所需的電壓以及電流數(shù)據(jù)；

5、中央控制單元，用于接受所述數(shù)據(jù)采集單元上傳的數(shù)據(jù)，并形成指令；

6、所述可控?cái)_動(dòng)注入單元以及反并聯(lián)igbt的數(shù)量由所述中央控制單元基于所述數(shù)據(jù)采集單元收集的數(shù)據(jù)計(jì)算得出。

7、在本發(fā)明所述柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻帶阻抗測量裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方式中：所述可控?cái)_動(dòng)注入單元包括儲(chǔ)能電池、逆變電路、驅(qū)動(dòng)單元以及輸出濾波器，其中，所述驅(qū)動(dòng)單元一側(cè)與所述中央控制單元相連，另一側(cè)與所述逆變電路相連，所述儲(chǔ)能電池正負(fù)極分別與所述逆變電路輸入端兩側(cè)相連，所述逆變電路輸出端口一側(cè)與所述輸出濾波器相連后接入被測系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)，另一端口則通過導(dǎo)線直接與被測系統(tǒng)換流站側(cè)相連。

8、在本發(fā)明所述柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻帶阻抗測量裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方式中：所述可控?cái)_動(dòng)注入單元的數(shù)量由被測系統(tǒng)的基波電流以及單個(gè)所述可控?cái)_動(dòng)注入單元的注入能力共同決定；

9、所述可控?cái)_動(dòng)注入單元的數(shù)量，表示為：

10、

11、其中，表示取大于的最小整數(shù)n為可控?cái)_動(dòng)注入單元的數(shù)量，ig為被測系統(tǒng)基波電流，ip為單個(gè)所述可控?cái)_動(dòng)注入單元的注入能力。

12、在本發(fā)明所述柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻帶阻抗測量裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方式中：所述基波分流單元包括電阻器、電感器、電容器以及投切開關(guān)，所述投切開關(guān)的一側(cè)與被測系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)相連，另一側(cè)與所述電感器相連，所述電感器另一側(cè)與所述電容器相連，所述電容器另一側(cè)與所述電阻器相連，所述電阻器另一端與被測系統(tǒng)換流站側(cè)相連。

13、在本發(fā)明所述柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻帶阻抗測量裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方式中：所述電阻器用于避免所述基波分流單元與所述可控?cái)_動(dòng)注入單元在電路中短路；

14、所述電感器以及所述電容器用于形成基頻諧振。

15、在本發(fā)明所述柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻帶阻抗測量裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方式中：所述被測系統(tǒng)運(yùn)行頻率，表示為：

16、

17、其中，ld為所述電感器數(shù)值，cd為所述電容器數(shù)值，fd為被測系統(tǒng)運(yùn)行頻率。

18、在本發(fā)明所述柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻帶阻抗測量裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方式中：所述投切開關(guān)由若干反并聯(lián)igbt構(gòu)成，所述投切開關(guān)用于所述基波分流單元的投入和切除控制；

19、所述反并聯(lián)igbt的數(shù)量由被測柔性直流饋入系統(tǒng)電流決定，且滿足

20、

21、其中，n為反并聯(lián)igbt的數(shù)量，ig為被測柔性直流饋入系統(tǒng)電流，iigbt為所使用的igbt的額定電流。

22、在本發(fā)明所述柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻帶阻抗測量裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方式中：所述數(shù)據(jù)采集單元通過設(shè)置電壓傳感器以及電流傳感器采集大量裝置本身及被測系統(tǒng)的電壓和電流信息。

23、在本發(fā)明所述柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻帶阻抗測量裝置的一種優(yōu)選實(shí)施方式中：所述中央控制單元用于接受所述數(shù)據(jù)采集單元上傳的數(shù)據(jù)，并形成第一控制指令以及第二控制指令；

24、所述第一控制指令用于控制所述基波分流單元的投入和切除，所述第二控制指令用于控制所述可控?cái)_動(dòng)注入組件進(jìn)行擾動(dòng)注入。

25、本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種控制方法，其應(yīng)用于所述柔性直流饋入系統(tǒng)寬頻帶阻抗測量裝置，包括：

26、s1：基于所述數(shù)據(jù)采集單元反饋的數(shù)據(jù)，所述中央控制單元計(jì)算所需的所述可控?cái)_動(dòng)注入單元數(shù)量以及所述反并聯(lián)igbt的數(shù)量；

27、s2：所述中央控制單元輸出第一控制指令，控制所述反并聯(lián)igbt將所述基波分流單元接入到被測系統(tǒng)之中；

28、s3：所述中央控制單元輸出第二控制指令，所述可控?cái)_動(dòng)注入組件根據(jù)指令向被測系統(tǒng)注入各頻率擾動(dòng)；

29、s4：各頻率擾動(dòng)注入完成后，將所述中央控制單元執(zhí)行第二控制指令將所述可控?cái)_動(dòng)注入組件退出運(yùn)行；

30、s5：等到所述可控?cái)_動(dòng)注入組件退出運(yùn)行后，所述中央控制單元輸出第一控制指令將所述基波分流單元退出被測系統(tǒng)。

31、本發(fā)明的有益效果在于：1、通過多模塊并聯(lián)設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)高電壓、大電流的柔性直流饋入系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)阻抗測量裝置無法匹配高壓大電流場景的問題；

32、2、通過多個(gè)可控?cái)_動(dòng)注入單元向被測系統(tǒng)注入寬頻可控電壓擾動(dòng)，能夠覆蓋更廣泛的頻率范圍，從而更全面地獲取柔性直流饋入系統(tǒng)的阻抗特性。這有助于準(zhǔn)確分析系統(tǒng)在不同頻率下的動(dòng)態(tài)行為，為寬頻振蕩分析提供更精確的數(shù)據(jù)支持；

33、3、基波分流單元的設(shè)計(jì)有效解決了基波電流對(duì)阻抗測量的干擾問題。通過電阻器避免基波分流單元與可控?cái)_動(dòng)注入單元在基頻等效電路中短路，防止電流越限；同時(shí)，電感器和電容器形成基頻諧振，確保系統(tǒng)基波電流順利通過基波分流單元，保障其他頻率的阻抗測量不受影響，提高了測量的準(zhǔn)確性和可靠性；

34、4、可控?cái)_動(dòng)注入單元采用多模塊并聯(lián)的方式連接，可根據(jù)被測系統(tǒng)基波電流和單個(gè)單元的注入能力靈活調(diào)整投入的單元數(shù)量。這種模塊化設(shè)計(jì)不僅提升了擾動(dòng)裝置的輸出能力，還方便了裝置的擴(kuò)展和維護(hù)，使其能夠適應(yīng)不同規(guī)模和需求的柔性直流饋入系統(tǒng)；

35、5、基波分流單元中的可調(diào)電感器能夠根據(jù)被測系統(tǒng)運(yùn)行頻率的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足系統(tǒng)基波頻率的要求。這使得裝置在面對(duì)系統(tǒng)頻率波動(dòng)時(shí)仍能保持良好的阻抗測量效果，增強(qiáng)了裝置對(duì)不同運(yùn)行工況的適應(yīng)性；

36、6、多個(gè)可控?cái)_動(dòng)注入單元并聯(lián)后采用串聯(lián)方式接入被測系統(tǒng)，有效降低了單個(gè)可控?cái)_動(dòng)注入單元中器件的電壓應(yīng)力。這有助于提高裝置的穩(wěn)定性和壽命，同時(shí)也有利于選用更經(jīng)濟(jì)的器件，降低裝置的制造成本；

37、7、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過布置電壓、電流傳感器，能夠全面采集裝置本身及被測系統(tǒng)的電壓和電流信息，并通過濾波處理后上傳至中央控制器。中央控制器根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)生成控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)基波分流單元和可控?cái)_動(dòng)注入單元的精確控制。這種高效的數(shù)據(jù)采集與處理機(jī)制，確保了裝置能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)的變化，提高了測量的效率和準(zhǔn)確性。