对电力设备二次侧进行频域阻抗测试的方法和系统与流程

本技术涉及电力系统领域，具体涉及一种对电力设备二次侧进行频域阻抗测试的方法和系统。

背景技术：

1、

2、随着新能源在电网中所占比例越来越高，其对电网的影响范围也从局部逐渐扩大。新能源机组出力具有明显的间歇性和波动性，这使风电、光伏大规模接入对局部电网稳定运行带来很大压力，由此导致振荡问题频频发生。次同步振荡，超同步振荡可能会出现在新能源场站集中接入短路比较低的电力系统中，或出现在新能源场站近区存在串联补偿装置或直流整流站的电力系统中。对电力系统的安全稳定运行造成一定的威胁。对于可能出现次同步、超同步振荡的电力系统，应该开展针对其阻抗特性的研究。

3、阻抗特性是指在电力装置端口注入小信号电压(或电流)扰动与产生的对应频率的电流(或电压)响应，二者之间的比值，用于描述电力装置的小信号动态特性。目前风电场的阻抗特性评估，是采用电磁暂态仿真的方法进行，需要获得风电机组的实际电气结构和详细电磁模型，较少采用现场实测的方式来进行阻抗特性的研究。现有方法对模型精确度要求较高，且仅停留在对阻抗特性的评估层面，并未有在现场对阻抗特性进行测试的较好方法。

4、因此，如何能够在现场实测风电机组的阻抗特性，是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本技术提供一种对电力设备二次侧进行频域阻抗测试的方法和系统，所述方法包括：

2、将新能源机组并网点的电压，转变为二次侧电压信号；并在所述新能源机组并网点串联一个集中信号发生器，所述集中信号发生器接入变流器控制单元；

3、令所述集中信号发生器发出频率为fp正序电压扰动；

4、根据采集到的新能源机组并网点二次侧电压电流，以及给定的正序电压扰动分量，提取正序电流响应分量和负序电流响应分量，计算导纳矩阵元素y11(fp)，y21(fp)；

5、令所述集中信号发生器发出负序电压扰动fp-2f1，f1为基准频率；

6、根据采集到的新能源机组并网点二次侧电压电流，以及给定的正序电压扰动分量，提取正序电流响应分量和负序电流响应分量，计算导纳矩阵元素y22(fp)，y12(fp)；

7、根据导纳矩阵元素y11(fp)，y21(fp)，y22(fp)和y12(fp)，计算所述新能源机组的阻抗特性；

8、依次增大所述集中信号发生器发出的正序电压扰动频率，根据预设步长和步长持续时间重复采样，并计算所述新能源机组的阻抗特性。

9、进一步的，在根据预设步长和步长持续时间重复采样，并计算所述新能源机组的阻抗特性的步骤之后，还包括：

10、在所述正序电压扰动频率大于预设值时，停止采样。

11、进一步的，在采集到的新能源机组并网点二次侧的电压电流基础上，施加正序电压扰动分量，提取相应的正序电流响应分量和负序电流响应分量，计算导纳矩阵元素y11(fp)，y21(fp)，包括：

12、提取新能源机组并网点二次侧的正序电压扰动分量δup(fp)，正序电流响应分量δip(fp)，计算导纳矩阵元素y11(fp)，

13、

14、判断fp与基准频率f1的大小关系，当fp<2f1时，提取新能源机组并网点二次侧的正序电流响应分量δip(2f1-fp)，计算导纳矩阵元素y21(fp)，

15、

16、其中，*表示共轭复数；

17、当fp>＝2f1时，提取新能源机组并网点二次侧的负序电流响应分量δin(fp-2f1)，计算导纳矩阵元素y21(fp)：

18、

19、进一步的，在采集到的新能源机组并网点二次侧的电压电流基础上，施加正序电压扰动分量、提取相应的正序电流响应分量和负序电流响应分量，计算导纳矩阵元素y22(fp)，y12(fp)，包括：

20、判断fp与基准频率f1的大小关系，当fp<2f1时，在采集到的新能源机组并网点二次侧的电压电流基础上，施加正序电压扰动分量δup(2f1-fp)，提取相应的正序电流响应分量δip(2f1-fp)，正序电流响应分量δip(fp)，计算导纳矩阵元素y22(fp)，y12(fp)：

21、

22、

23、其中，*表示共轭复数；

24、当fp>＝2f1时，在采集到的新能源机组并网点二次侧的电压电流基础上，施加正序电压扰动分量δun(fp-2f1)，负序电流响应分量δin(fp-2f1)，提取相应的正序电流响应分量δip(fp)，计算导纳矩阵元素y22(fp)，y12(fp)：

25、

26、

27、进一步的，根据导纳矩阵元素y11(fp)，y21(fp)，y22(fp)和y12(fp)，计算所述新能源机组的阻抗特性，具体计算方法为：

28、

29、进一步的，依次增大所述集中信号发生器发出的正序电压扰动频率，根据预设步长和步长持续时间重复采样，包括：

30、若fp在1-10hz范围内，步长为0.1hz，每个步长持续10s；

31、若fp在10-100hz范围内，步长为1hz；每个步长持续5s；

32、若fp在100-1000hz范围内，步长为10hz；每个步长持续2s。

33、本发明同时提供一种对电力设备二次侧进行频域阻抗测试的系统，包括：

34、电压转变模块，用于将新能源机组并网点的电压，转变为二次侧电压信号；并在所述新能源机组并网点串联一个集中信号发生器，所述集中信号发生器接入变流器控制单元；

35、第一信号发生模块，用于令所述集中信号发生器发出频率为fp正序电压扰动；

36、第一导纳矩阵元素计算模块，用于在采集到的新能源机组并网点二次侧的电压电流基础上，根据给定的正序电压扰动分量，以及提取到相应的正序电流响应分量和负序电流响应分量，计算导纳矩阵元素y11(fp)，y21(fp)；

37、第二信号发生模块，用于令所述集中信号发生器发出负序电压扰动fp-2f1，f1为基准频率；

38、第二导纳矩阵元素计算模块，用于在采集到的新能源机组并网点二次侧的电压电流基础上，根据给定的正序电压扰动分量，以及提取到相应的正序电流响应分量和负序电流响应分量，计算导纳矩阵元素y22(fp)，y12(fp)；

39、第一阻抗特性模块，用于根据导纳矩阵元素y11(fp)，y21(fp)，y22(fp)和y12(fp)，计算所述新能源机组的阻抗特性；

40、第二阻抗特性模块，用于依次增大所述集中信号发生器发出的正序电压扰动频率，根据预设步长和步长持续时间重复采样，并计算所述新能源机组的阻抗特性。

41、进一步的，还包括：

42、停止模块，用于在所述正序电压扰动频率大于预设值时，停止采样。

43、本发明提供的一种对电力设备二次侧进行频域阻抗测试的方法和系统，在进行新能源机组高电压、低电压穿越试验时，无需断开与主网的连接，通过将二次侧测量电压接入变流器控制系统，产生电压扰动的方式来进行频域阻抗测试。可以避免试验时需要对新能源场站机组频繁脱网运行，保证新能源高渗透率下电力系统的安全稳定运行。