一种在线主动测量电网的有功功率与频率特性系数的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电网运行参数的在线检测技术领域，更具体地说，涉及一种在线主动 测量所接入电网的有功功率与频率的动特性与静特性系数的测量方法。
【背景技术】
[0002] 随着智能电网的建设需要，柔性直流输配电技术被广泛应用于电网，特别是分布 式能源发电通过电力电子逆变装置接入电网中，电网的运行保护与调度需要在线主动识别 电网的有功功率与频率特性系数，从而为电网的并网或孤网运行、并网与孤网运行模式的 转换提供重要的电网运行参数，而且，可灵活控制的电力电子逆变装置为在线主动测量所 接入电网的有功功率与频率的动特性与静特性系数提供了技术的可行性。
[0003] 电网的有功功率与频率特性系数是运行保护与调度的重要参数，为保证分布式能 源发电可实现即插即用方式接入电网，更迫切需要在线主动识别所接入电网的有功功率与 频率特性系数，达到协调各电源之间的优化运行，也为电网频率的稳定控制提供准确的运 行参数。传统的有功功率与频率特性系数测量方法，由于发电机均具有转子惯量而不能提 供其输出有功功率的突变，只能通过切合电网中的负荷来产生有功功率的突变量，因而希 望精确在线控制负荷来进行测量该系数不现实。然而，分布式能源发电通过电力电子逆变 装置接入电网中，由于电力电子逆变器是通过电子信号控制电力器件的导通或关断，没有 旋转机械部件，可以被看作没有惯量的发电机，因而能够产生突变的有功功率输出，为本测 量方法提供了可行性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种在线主动测量电网的有功 功率与频率特性系数的方法。
[0005] 本发明的目的通过如下技术方案实现。
[0006] 一种在线主动测量电网的有功功率与频率特性系数的方法，该方法基于与电网连 接的电力电子逆变装置，具体包括如下步骤：
[0007] (1)测量逆变器出口的有功功率即功率匕和频率f
[0008] (2)根据逆变器功率PQ与额定功率P n，设定功率的变化量A P、测量总次数2M，且 满足〇〈P(i+M* AP < Pn;并初始化测量计数i = 1 ;
[0009] (3)给定逆变器的突变量为i*AP，调节逆变器的输出功率为Pi= PQ+i*AP ; [0010] (4)按设定的时间间隔与测量点数，多次同步测量逆变器出口的有功功率P和频 率f ;
[0011] (5)计算在（3)~（4)设定条件下的功率与频率动特性系数、静特性系数和最大频 率偏移值△ f maxii ?
[0012] (6)给定逆变器的突变量为-i* A P，调节逆变器的输出功率为pQ;
[0013] (7)按设定的时间间隔与测量点数，多次同步测量逆变器出口的有功功率P和频 率f;
[0014] (8)计算（6)~（7)设定条件下的功率与频率动特性系数、静特性系数和最大频率 偏移值Af_2i;
[0015] (9)判断最大频率偏移值Af_=max{| | Af_2i|}是否大于预设的定值 fset:如果大于，则转至步骤（11)。
[0016] (10)判断测量计数i是否小于M :如果i〈M，则使i值加1，转至步骤（3)，继续测 量；否则，转至步骤（11)。
[0017] (11)计算2i次测量的功率与频率动特性系数、静特性系数的平均值与标准偏差， 输出测量结果；测量结束。
[0018] 本发明能在线主动测量有功功率与频率动特性系数、有功功率与频率静特性系 数、最大频率偏移值等参数，采用多次同步测量电力电子逆变器交流出口得到两个测量列： 有功功率测量列和频率测量列。本方法的测量条件设定特征为：有功功率的变化量是基于 当前电力电子逆变器交流出口输出功率的一定比例，且有功功率变化量采用一正一负的变 化量作为一对设定的测量条件。本发明可以同步完成有功功率与频率动特性系数、有功功 率与频率静特性系数的测量，也可以单独完成其中的任一项。本发明还可以得到各个设定 测量条件下的最大频率偏移值。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
[0020] 该测量方法正是利用电力电子逆变器可以突变调节其有功功率的输出，为分布式 电源接入电网的即插即用功能提供技术支撑。在分布式电源接入电网系统后，或在孤网运 行时，本测量方法可在线主动产生设定的有功功率突变量，然后测量逆变器接入点电网的 频率响应，利用测量所得的频率测量列，实现有功功率与频率动特性系数、有功功率与频率 静特性系数和相应设定条件下的最大频率偏移值。本测量方法具有在线主动识别电网运行 参数的特点，能够在线及时、准确获取电网的有功功率与频率特性系数，为电网中分布式电 源之间的可靠协调运行与频率稳定控制提供重要的运行参数，从而为分布式电源实现即插 即用功能提供识别接入电网的有功功率与频率特性系数的方法，具有广阔的应用前景，但 至今还未有个人或单位提出相应的在线主动测量方法。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明实例中在线主动测量电网的有功功率与频率特性系数的方法流程 图。
【具体实施方式】
[0022] 以下结合附图和实例对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围 不限于此，以下若有未特别详细说明之处，均是本领域技术人员可参照现有技术实现和理 解的。
[0023] 本测量方法是基于单相或三相电力电子逆变器（以下简称为逆变器）为调节对 象，首先，根据逆变器交流出口当前的输出有功功率，设定一定比例的有功功率突变量调节 逆变器的输出有功功率；其次，通过多次同步测量逆变器交流出口的有功功率和频率值； 然后，计算确定有功功率与频率动特性系数（以下简称动特性系数）、有功功率与频率静特 性系数（以下简称静特性系数）和相应设定条件下的最大频率偏移值。
[0024] 本测量方法的流程框图如图1所示。本测量方法给出一个详细实现案例，但本方 法不仅限于此案例，其详细步骤如下：
[0025] 本案例开始测量前，电力电子逆变器已接入电网且处于稳定工作状态，向电网输 出功率在逆变器的额定功率P n以内。
[0026]第一步，测量逆变器交流出口的有功功率即功率为匕和频率为fp
[0027] 第二步，设定功率的变化量A P与测量总次数最大值2M，通常|A P| =0.〇5*P。， 且满足(KPo+M* A P彡Pn;本案例取M=3;并初始化测量计数i=1。
[0028] 第三步，设定逆变器的突变量为i*AP，调节逆变器的输出功率突变= PQ+i*AP，本设定条件记为li条件。
[0029] 第四步，按设定的时间间隔和测量点数，多次同步测量逆变器交流出口的有功功 率P和频率f:本测量方法既可采用等时间间隔测量，也可采用变时间间隔