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一种注入式谐波阻抗测量的扰动 能量限值 选定方法

阅读：575发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种注入式谐波阻抗测量的扰动能量限值选定方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种注入式谐波阻抗测量的扰动能量限值选定方法，包括步骤：确定测量频率包含背景谐波分量和噪声干扰量的相对误差；令测量系统的工程设计精度等级为相对误差，求解公共耦合点处扰动注入电流得到测量频率包含背景谐波分量和噪声干扰量的注入扰动电流限值。本发明的有益效果在于，基于阻抗测量值与理论值相对误差公式进行指标选择，方法准确性高；根据实际被测系统相应需求，在实施阻抗测量前作出明确而有效的注入扰动限值判定，方法适用性强；着眼于噪声和背景谐波对测量准确性的影响，实现了节约成本的同时又能够保障被测系统的安全稳定运行的目的，方法实用性高。，下面是一种注入式谐波阻抗测量的扰动能量限值选定方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种注入式谐波阻抗测量的扰动能量限值选定方法，其特征在于，包括：
步骤1：确定测量频率包含背景谐波分量和噪声干扰量的相对误差其中，为公共耦合点处扰动注入
电流，为被测系统侧背景谐波电压，分别为电压、电流信号的噪声干扰量，为理想情况下的系统频域阻抗；
步骤2：令测量系统的工程设计精度等级为相对误差求解得到测量频率包含背景谐波分量和噪声干扰量的注入扰动电流限值，即
2.一种注入式谐波阻抗测量的扰动能量限值选定方法，其特征在于，包括步骤1：确定测量频率不包含背景谐波分量，仅包含噪声干扰量的相对误差其中，为公共耦合点处扰动注入电流，分别为电
压、电流信号的噪声干扰量，为理想情况下的系统频域阻抗；
步骤2：令测量系统的工程设计精度等级为相对误差求解得到测量频率不包含背景谐波分量，仅包含噪声干扰量的注入扰动电流限值，即

说明书全文

一种注入式谐波阻抗测量的扰动能量限值 选定方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统中的主动式阻抗测量领域，尤其是一种注入式谐波阻抗测量的扰动能量限值选定方法。

背景技术

[0002] 随着电力电子技术的发展与普及，新能源发电、柔性直流输电、电气化铁路等重大工业系统日益呈现出电力电子化的趋势。而非线性电力电子设备在发挥其优良性能的同时，也带来了一系列振荡和不稳定问题，严重干扰各大电网的安全稳定运行。现有研究指出，VSC(Voltage Source Converter，电压源型变流器)型设备和电力网络间的阻抗特性不匹配会引发VSC控制系统振荡或失稳。准确的谐波阻抗测量是目前对系统稳定性的分析的重要手段。

[0003] 谐波阻抗测量方法可以分类为“被动式”和“主动式”两类。“主动式”方法利用人为产生的附加扰动量来估算系统侧谐波阻抗，此种扰动方式较“被动式”所获得的结果更为精确。但此方法注入的扰动可能多种因素的影响，如当其注入功率过小时，系统自身所含有的噪声分量、背景谐波分量及线路、变压器的谐波损耗将会大概率“淹没”注入信号，影响阻抗测量结果的准确性。可见，“注入式”方法作为重要的阻抗测量方法，其注入信号相关指标与被测系统间存在紧密的耦合关系。因此需要根据被测系统的实际情况合理地限定注入信号的相关参数。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种注入式谐波阻抗测量扰动信号限值的选定方法，以在实施测量前预先设定扰动的能量限制标准，为保障系统的安全稳定运行提供技术支持。

[0005] 实现本发明目的的技术方案，包括考虑背景谐波分量与不考虑背景谐波分量的扰动能量限值选定方法，如下：

[0006] 一种注入式谐波阻抗测量的扰动能量限值选定方法，包括：

[0007] 步骤1：确定测量频率包含背景谐波分量和噪声干扰量的相对误差其中，为公共耦合点处扰动注入
电流，为被测系统侧背景谐波电压，分别为电压、电流信号的噪声干扰量，为理想情况下的系统频域阻抗；

[0008] 步骤2：令测量系统的工程设计精度等级为相对误差求解得到测量频率包含背景谐波分量和噪声干扰量的注入扰动电流限值，即

[0009]

[0010] 另一种注入式谐波阻抗测量的扰动能量限值选定方法，包括

[0011] 步骤1：确定测量频率不包含背景谐波分量，仅包含噪声干扰量的相对误差其中，为公共耦合点处扰动注入电流，分别为电压、电流信号的噪声干扰量，为理想情况下的系统频域阻抗；

[0012] 步骤2：令测量系统的工程设计精度等级为相对误差求解得到测量频率不包含背景谐波分量，仅包含噪声干扰量的注入扰动电流限值，即

[0013]

[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0015] 本发明满足了电力系统领域阻抗测量过程及测量装置研发所需的精细化要求，弥补了注入式阻抗测量领域注入能量大小限定方面的空白。本发明具有以下优点：

[0016] 一、此方法基于阻抗测量值与理论值相对误差公式进行指标选择，精度设定能够与所获结果一致，方法准确性高。

[0017] 二、利用此方法，可根据实际被测系统相应需求，在实施阻抗测量前作出明确而有效的注入扰动限值判定，方法适用性强。

[0018] 三、此方法从避免噪声和背景谐波对测量准确性影响的角度，实现了在节约成本的同时又能够保障被测系统安全稳定运行的目的，方法实用性高。附图说明

[0019] 图1为注入式阻抗测量扰动能量限值选取方案。

[0020] 图2为注入式阻抗测量原理示意图。

[0021] 图3为考虑噪声与背景谐波干扰的注入式阻抗测量逻辑框图。

[0022] 图4为大于扰动能量指标注入时的系统阻抗测量结果。其中，图4(a)为500％、200％、150％、100％扰动限值指标下的阻抗测量结果，图4(b)为对应的相对误差结果。

[0023] 图5为小于扰动能量指标注入时的系统阻抗测量结果。其中，图5(a)为75％、50％、25％扰动限值指标下的阻抗测量结果，图5(b)为对应的相对误差结果。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

[0025] 一种注入式谐波阻抗测量的扰动能量限值选定方法，考虑系统背景谐波与噪声干扰，根据阻抗测量值与理论值的相对误差公式求取公共耦合点处测量装置注入信号发射值限定指标，其中为相对误差指标，为通过注入式测量获得的混入背景谐波和系统噪声的系统阻抗，为理想情况下的系统频域阻抗表达式。

[0026] 列出在理想情况下的系统阻抗频域表达式：其中分别为PCC(Point of Common Coupling，公共耦合点)处电压和扰动注入电流。

[0027] 列出考虑背景谐波与噪声量的系统阻抗实际值频域表达式：其中分别为包含噪声干扰量的PCC处电压和扰动注入电流，为系统侧背景谐波电压。

[0028] 令为电压噪声干扰量，为电流噪声干扰量，则可以改写为：

[0029]

[0030] 结合相对误差公式得到测量频率包含背景谐波分量的相对误差表达式：

[0031] 及测量频率不包含背景谐波分量的相对误差表达式：则在选取工程设计精度等级后，
将δz1或δz2代入，求解得到测量频率包含背景谐波分量的注入扰动电流限值的表达式：

[0032]

[0033] 测量频率不包含背景谐波分量的注入扰动电流限值表达式：

[0034]

[0035] 上述两种方法分别适用于不同的频带。包含背景谐波分量方法适用于背景谐波含量高的低频带，当其用于中高频带时，将会大大增加计算的复杂性并降低计算速率。而不包含背景谐波分量方法则适用于背景谐波含量较低的中高频带，有效降低计算复杂程度并加快计算速率。

[0036] 具体使用时，可以采用国家公用电网谐波电压限制标准、TB/T 3442-2016杂音电压限制标准、系统(包含供电网侧、输电线路、变压器)谐波阻抗预估的方式，解析两式中的背景谐波电压噪声电压噪声电流系统阻抗理论值限定工程设计精度0.5级。

[0037] 其中，谐波阻抗预估可利用如下各部分谐波阻抗计算公式：电网各频次谐波短路阻抗计算公式其中h表示谐波次数，Vg表示电力系统电压等级，Sd表示高压系统短路容量，SCR表示短路比；表示基波阻抗；牵引变压器谐波阻抗计算公式其中
表示变压器基波漏抗，Ud％为变压器短路电压百分比，UB表征归算至二次侧的电力系统额定电压，S T表示变压器的容量；输电线路谐波阻抗近似计算公式其中
f0为基波频率，K为绞合线修正系数，p为导线截面周长(cm)，ρ为电阻率，表示相角，l为输电线路长度。

[0038] 得到的各部分基波阻抗参数如下表所示：

[0039] 表1系统高压侧基波短路阻抗

[0040]

[0041] 表2牵引变压器基波阻抗

[0042]

[0043] 表3输电线路基波阻抗

[0044]

[0045] 进而通过改变网侧容量、输电线路长度、变压器容量得到变压器容量对指标设置影响最大的结论，进而简化限制指标表达式，得到只与变压器容量ST和系统电压等级有关的扰动能量限值简化公式：

[0046]

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