[发明专利]柔性直流输电网的阻抗特性测量方法、电路、装置及系统

说明书

本发明提供的一种柔性直流输电网的阻抗特性测量方法、电路、装置及系统，其方法具体包括：根据待测柔性直流输电电网并网点的功率信息生成电流源幅值信息；根据所述功率信息和并网点的电压相量信息生成电流源相位信息；将所述电流源幅值信息和所述电流源相位信息作为电流源功率测量信号输入至待测柔性直流输电网；本发明以电流源并网点三相电压的模值和相角为输入，以有功、无功与电压、电流相量的关系为依据进行计算，得到电流源电流相量的幅值与相角，消除了MMC‑HVDC与上位机之间存在的频率偏差，实现了上/下位机相位同步的同时，避免了控制回路响应对MMC‑HVDC阻抗测量准确性的影响。

技术领域

本发明涉及配电网测量领域，具体涉及一种柔性直流输电网的阻抗特性测量方法、电路、装置及系统。

背景技术

MMC柔性直流输电(modular multi-level converter based HVDC，MMC-HVDC)具备向弱电网/无源系统提供电压和频率支撑的能力，逐渐成为弱电网/海上风电送出的一种新方式。部分风电场经MMC-HVDC送出发生宽频带振荡事故。目前工程上普遍采用阻抗扫描的方式获取MMC-HVDC本体与新能源机组的阻抗特性，并通过频域分析，揭示送出系统发生宽频带振荡的机理。

当以孤岛模式运行时，MMC-HVDC采用定电压/频率控制。与其连接的新能源机组通过锁相、电流环控制等环节，按照给定的有功、无功功率指令，向MMC-HVDC系统输送功率。为了获得MMC-HVDC在孤岛模式下各工况的阻抗特性，需要新能源机组接入MMC-HVDC系统，建立特定工况(给定有功、无功送出功率)的稳态工作点。然后在系统中注入谐波电流扰动，测量电压扰动，从而获取阻抗特性。如图1所示，为MMC-HVDC孤岛模式阻抗扫描一次电路结构。CCS1、CCS2均为受控电流源(Controlled Current Source)，分别用于建立特定工况和注入扫频电流。现有的扫频方法采用预先计算好的固定幅值与相位控制CCS1，为MMC-HVDC系统提供稳定的功率输出。再将不同频率的扰动电流通过CCS2依次注入至系统，测量并网点的电压、电流，之后通过后处理得到MMC-HVDC阻抗特性。

一般的电流源型功率源均包含锁相、功率控制等环节。其直接作为CCS1会响应外部扰动，影响MMC-HVDC本体阻抗测量的准确性。所以需采用开环电流源建立孤岛系统稳态工作点。该方法应用在单机仿真系统中无明显问题，但在MMC-HVDC硬件在环仿真系统(Hardware-In-Loop,HIL)中，涉及多个下位机硬件设备。下位机之间时钟缺少同步机制，内部晶振频率的固有差异会造成MMC-HVDC电压相位与开环电流源相位差的持续扩大，从而使稳态工作点发生偏移，影响阻抗特性的测量精度。

对于上述问题，若相位偏移速率有限，可采用手动调整的方式进行修正；也可通过硬件改造，在仿真设备间添加时钟同步信号，实现相位同步。但这两种方法均存在一定问题。前者仅可用于仿真设备晶振频率差异较小的情况，且操作繁琐效率低；后者需要添加额外的硬件电路，需要改造原有仿真系统，增加了硬件成本，因此目前的技术存在诸多缺点和不足。

发明内容

为解决目前对于阻抗特性的测量存在精度不足、操作繁琐、电路复杂、硬件成本高等问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种柔性直流输电网的阻抗特性测量方法，包括：

响应于一电流源功率扰动结束信号，根据待测柔性直流输电电网并网点的功率信息生成电流源幅值信息；

响应于所述电流源功率扰动结束信号，根据所述功率信息和并网点的电压相量信息生成电流源相位信息；

将所述电流源幅值信息和所述电流源相位信息作为电流源功率测量信号输入至待测柔性直流输电网，以测量所述柔性直流输电网的阻抗特性。

在优选的实施例中，所述功率信息包括有功功率数据和无功功率数据；所述并网点的电压相量信息包括电压相量的相角数据；