[发明专利]电网参数估计方法及系统

说明书

本申请公开一种电网参数估计方法及系统，所述方法包括：检测并记录新能源场站或者新能源装备在预设时间窗内的并网点电压数据和电流数据；基于并网点电压定向坐标系，利用并网点电压幅值和有功电流分量、无功电流分量的物理关系，选取符合一定规则的数据点集合以估计接入电网的电网参数。本申请能够利用新能源场站出力波动固有属性，获得电压和电流变化量信息，以进行电网参数估计，避免了人为引入电网功率波动的影响，还能够根据需求提供被动式和主动式电网参数估计模式选择。

技术领域

本申请涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种电网参数估计方法及系统。

背景技术

光伏、风力发电是构建以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分，光伏单元、风电机组通过场站内的集电线路汇集到电场并网点并连接到外部电网。

外部电网参数是新能源装备或者新能源场站控制环路设计的重要依据。电网阻抗特性的变化会对新能源机组/变流器的控制环路增益、带宽及控制性能产生影响，甚至引起新能源机组/变流器并网电能质量和稳定性问题。在新能源场站的多机并联运行时，下垂附加控制用于提升多机间的功率协调运行能力。但由于线路阻抗差异导致多机间的无功功率分配不均衡的问题并不能得到有效解决。然而，当前控制系统不能确定或直接测量外部电网参数值，如电网阻抗值、等效无穷大母线电网电压幅值和相位(或风电场并网点与等效无穷大母线电压间的相位角)。

随着新能源渗透率日益增长，传统电源占比逐渐下降，电网支撑能力建设滞后，外部电网强度逐步降低，导致系统出现电能质量和不稳定等挑战。虽然在规划阶段期间通常会对电网强度进行离线评估，但真正的电网强度基于电网运行状态变化(如功率水平、新增场站、线路投切等)而变化。

鉴于前述，要求新能源装备或者新能源场站具备主动或实时评估外部电网运行状态的能力，对提升新能源装备或者新能源场站的电网适应性具有实际意义。

现有获得电网参数的技术主要包括：

1)电网阻抗辨识技术：电网阻抗辨识方法通过向电网注入扰动信号，提取响应的电压和电流信号而实现电网阻抗辨识。按照注入的扰动信号主要可分为三类：电压/电流特定次谐波扰动方法、功率扰动方法和伪随机二进制序列信号方法。

电压/电流特定次谐波扰动方法是向电网注入谐波扰动，最常用的方式为通过向系统注入非特征次谐波电压或电流，并提取相应的谐波响应电压和电流信号以计算电网阻抗，例如，专利[申请号为201910375598.5，发明名称为基于高频信号注入的并网逆变器电网阻抗辨识方法]、文献[杨莹,张兴,李明.不平衡及谐波电网下基于多模块复数滤波器的电网阻抗检测方法[J],电源学报,16(2):69-75,2018.]等均有记载。该方法原理简单，但谐波频率对阻抗的测量影响较大，且计算复杂。

功率扰动方法通过周期性改变有功无功功率指令值，利用端口电压和电流的变化量来辨识电网阻抗，例如文献[Dae-Keun Choi,Duk-Hong Kang,and Kyo-Beum Lee,ANovel gain scheduling method for distributed power generation systems with aLCL-filter by estimating grid impedance[C],IEEE International Symposium onIndustrial Electronics,Bari,2010.]提出一种施加PQ功率扰动测量电网阻抗的方法，但该文献在实际过程中带有隐含假设条件，即需要提前获得无穷大电网电压的相位。

专利[申请号为201710361584.9，发明名称为一种基于PRBS扰动注入的电网阻抗在线辨识方法及装置]提出一种基于PRBS(Pseudo-Random Binary Signal)信号注入的电网阻抗在线检测方法，该方法通过并网逆变器向电网注入PRBS扰动信号来获得多个频率的响应电压和扰动电流，然后进行离散傅里叶变换DFT(Discrete Fourier Transform)获得电网阻抗，但其原理复杂，计算量大，不易实现。