电网阻抗的检测方法、检测装置及多机并联系统
阅读说明：本技术 电网阻抗的检测方法、检测装置及多机并联系统 (Power grid impedance detection method and device and multi-machine parallel system ) 是由 陶庭欢 李星 耿后来 李海涛 于 2021-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电网阻抗的检测方法、检测装置及多机并联系统,检测方法应用于多机并联系统中处于运行状态的目标光伏逆变器,当接收到阻抗检测指令时,确定当前交流电流数据对应的第一FFT频谱,对目标光伏逆变器的电流环控制参数增加预设幅度得到目标电流环控制参数,确定在目标电流环控制参数下的目标交流电流数据对应的第二FFT频谱,基于第二FFT频谱和第一FFT频谱确定在预设频段的谐振频率,基于谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗。本发明实现了对光伏逆变器并网点的电网阻抗进行检测,整个检测过程简单易行,从而便于光伏逆变器调整电力系统的相关控制参数,保证了电力系统的稳定运行。(The invention discloses a power grid impedance detection method, a detection device and a multi-machine parallel system, wherein the detection method is applied to a target photovoltaic inverter in a running state in the multi-machine parallel system, when an impedance detection instruction is received, a first FFT (fast Fourier transform) frequency spectrum corresponding to current alternating current data is determined, a preset amplitude is added to a current loop control parameter of the target photovoltaic inverter to obtain a target current loop control parameter, a second FFT frequency spectrum corresponding to the target alternating current data under the target current loop control parameter is determined, a resonant frequency in a preset frequency band is determined based on the second FFT frequency spectrum and the first FFT frequency spectrum, and the power grid impedance of a grid-connected point of the target photovoltaic inverter is determined based on the resonant frequency. The method and the device realize the detection of the grid impedance of the grid-connected point of the photovoltaic inverter, and the whole detection process is simple and easy to implement, so that the photovoltaic inverter can conveniently adjust the relevant control parameters of the power system, and the stable operation of the power system is ensured.)
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，更具体的说，涉及一种电网阻抗的检测方法、检测装置及多机并联系统。
背景技术
随着经济的发展，能量消耗成井喷式增加，可再生能源得到了大力推广，大量的新能源电站接入电力系统，因此，新能源电站的稳定运行成为电力系统稳定的重要前提。
目前，新能源电站中应用最为广泛的是光伏电站，通常光伏电站多建于荒漠等偏远地区，输电距离较远，同时由于光伏电站规模扩大，电力变压器设备使用增加，变压器型号参数各不相同等原因，导致光伏逆变器并网点的电网阻抗千差万别。若电网阻抗变化过大，将会导致光伏电站与电力系统之间出现震荡，从而威胁电力系统稳定运行。
因此，如何对光伏逆变器并网点的电网阻抗进行检测，以便光伏逆变器调整电力系统的相关控制参数，保证电力系统的稳定运行，成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种电网阻抗的检测方法、检测装置及多机并联系统，以实现对光伏逆变器并网点的电网阻抗的检测。
一种电网阻抗的检测方法，应用于多机并联系统中的目标光伏逆变器，所述目标光伏逆变器为所述多机并联系统中任意一台处于运行状态的光伏逆变器，所述检测方法包括：
当接收到阻抗检测指令时，确定当前交流电流数据对应的FFT频谱，记为第一FFT频谱；
对所述目标光伏逆变器的电流环控制参数增加预设幅度，得到目标电流环控制参数；
确定在所述目标电流环控制参数下的目标交流电流数据对应的FFT频谱，记为第二FFT频谱；
基于所述第二FFT频谱和所述第一FFT频谱，确定在预设频段的谐振频率；
基于所述谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗。
可选的，所述当接收到阻抗检测指令时，确定当前交流电流数据对应的FFT频谱，记为第一FFT频谱，具体包括：
当接收到所述阻抗检测指令时，设置限功率运行，并关闭最大功率点跟踪MPPT算法功能；
获取所述当前交流数据；
对所述当前交流数据进行快速傅里叶变换，得到所述第一FFT频谱。
可选的，所述基于所述第二FFT频谱和所述第一FFT频谱，确定在预设频段的谐振频率，具体包括：
将所述第二FFT频谱与所述第一FFT频谱进行比较，判断在所述预设频段是否存在所述谐振频率；
如果是，则记录所述谐振频率；
如果否，则对所述目标电流环控制参数增加所述预设幅度得到最新电流环控制参数，并将在所述最新电流环控制参数下的交流电流数据对应的FFT频谱确定为最新的第二FFT频谱，基于所述最新的第二FFT频谱和所述第一FFT频谱再次判断是否存在所述谐振频率，如此反复，直至检测到所述谐振频率。
可选的，所述谐振频率为：所述预设频段中谐波幅值在所述第二FFT频谱和所述第一FFT频谱之间的幅值变化幅度大于幅度设定值的频率。
可选的，在所述基于所述谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗之后，还包括：
将所述电网阻抗发送至所述多机并联系统中除所述目标光伏逆变器以外的处于运行状态的光伏逆变器，由所述光伏逆变器基于所述电网阻抗对相对应的逆变器参数进行校正。
一种电网阻抗的检测装置，应用于多机并联系统中的目标光伏逆变器，所述目标光伏逆变器为所述多机并联系统中任意一台处于运行状态的光伏逆变器，所述检测装置包括：
第一频谱确定单元，用于当接收到阻抗检测指令时，确定当前交流电流数据对应的FFT频谱，记为第一FFT频谱；
参数调整单元，用于对所述目标光伏逆变器的电流环控制参数增加预设幅度，得到目标电流环控制参数；
第二频谱确定单元，用于确定在所述目标电流环控制参数下的目标交流电流数据对应的FFT频谱，记为第二FFT频谱；
谐振频率确定单元，用于基于所述第二FFT频谱和所述第一FFT频谱，确定在预设频段的谐振频率；
电网阻抗确定单元，用于基于所述谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗。
可选的，所述第一频谱确定单元具体用于：
当接收到所述阻抗检测指令时，设置限功率运行，并关闭最大功率点跟踪MPPT算法功能；
获取所述当前交流数据；
对所述当前交流数据进行快速傅里叶变换，得到所述第一FFT频谱。
可选的，所述谐振频率确定单元具体用于：
将所述第二FFT频谱与所述第一FFT频谱进行比较，判断在所述预设频段是否存在所述谐振频率；
如果是，则记录所述谐振频率；
如果否，则对所述目标电流环控制参数增加所述预设幅度得到最新电流环控制参数，并将在所述最新电流环控制参数下的交流电流数据对应的FFT频谱确定为最新的第二FFT频谱，基于所述最新的第二FFT频谱和所述第一FFT频谱再次判断是否存在所述谐振频率，如此反复，直至检测到所述谐振频率。
可选的，还包括：
发送单元，用于在所述电网阻抗确定单元基于所述谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗之后，将所述电网阻抗发送至所述多机并联系统中除所述目标光伏逆变器以外的处于运行状态的光伏逆变器，由所述光伏逆变器基于所述电网阻抗对相对应的逆变器参数进行校正。
一种多机并联系统，包括：光伏板、光伏逆变器和变压器组；
所述光伏板与所述光伏逆变器等数量，且每个所述光伏板与一个所述光伏逆变器连接；
每个所述光伏逆变器通过所述变压器组与电网系统连接；
当所述光伏逆变器处于运行状态时，所述光伏逆变器包括上述所述的电网阻抗的检测装置。
从上述的技术方案可知，本发明公开了一种电网阻抗的检测方法、检测装置及多机并联系统，检测方法应用于多机并联系统中处于运行状态的目标光伏逆变器，当目标光伏逆变器接收到阻抗检测指令时，确定当前交流电流数据对应的第一FFT频谱，对目标光伏逆变器的电流环控制参数增加预设幅度，得到目标电流环控制参数，确定在目标电流环控制参数下的目标交流电流数据对应的第二FFT频谱，基于第二FFT频谱和第一FFT频谱确定在预设频段的谐振频率，基于谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗。本发明通过获取不同的交流电流数据对应的FFT频谱来确定谐振频率，从而基于该谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗，因此，本发明实现了对光伏逆变器并网点的电网阻抗进行检测，整个检测过程简单易行，从而便于光伏逆变器调整电力系统的相关控制参数，保证了电力系统的稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种多机并联系统的等效图；
图2为本发明实施例公开的一种电网阻抗的检测方法流程图；
图3为本发明实施例公开的一种LCL滤波电路图；
图4为本发明实施例公开的一种电网阻抗的检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种电网阻抗的检测方法、检测装置及多机并联系统，应用于多机并联系统中处于运行状态的目标光伏逆变器，当目标光伏逆变器接收到阻抗检测指令时，确定当前交流电流数据对应的第一FFT频谱，对目标光伏逆变器的电流环控制参数增加预设幅度，得到目标电流环控制参数，确定在目标电流环控制参数下的目标交流电流数据对应的第二FFT频谱，基于第二FFT频谱和第一FFT频谱确定在预设频段的谐振频率，基于谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗。本发明通过获取不同的交流电流数据对应的FFT频谱来确定谐振频率，从而基于该谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗，因此，本发明实现了对光伏逆变器并网点的电网阻抗进行检测，整个检测过程简单易行，从而便于光伏逆变器调整电力系统的相关控制参数，保证了电力系统的稳定运行。
另外，本发明通过对电流环控制参数按照预设幅度调整，可以保证在弱网情况下光伏逆变器也能稳定并网运行。
参见图1，本发明实施例公开的一种多机并联系统的等效图，多机并联系统包括：光伏板11、光伏逆变器12和变压器组13。
光伏板11与光伏逆变器12等数量，且每个光伏板11与一个光伏逆变器12连接。
每个光伏逆变器12通过变压器组13与电网系统10连接。
较优的，变压器组13至少包括第一级变压器131，在实际应用中，变压器组13还可以包括第二级变压器132。
当变压器组13包括：第一级变压器131和第二级变压器132时，每个光伏逆变器12依次通过第一级变压器131和第二级变压器132与电网系统10连接。
其中，光伏逆变器12和第一级变压器131之间的电路阻抗为第一级电路阻抗L1，第一级变压器131和第二级变压器132之间的电路阻抗为第二级电路阻抗L2，第二级变压器132和电网系统10之间的电路阻抗为第三级电路阻抗L3。
需要特别说明的是，如图1所示，多个光伏逆变器12与一个第一级变压器131连接，多个第一级变压器131与一个第二级变压器132连接。
参见图2，本发明实施例公开的一种电网阻抗的检测方法流程图，该检测方法应用于图1所示多机并联系统中的目标光伏逆变器，所述目标光伏逆变器为所述多机并联系统中任意一台处于运行状态的光伏逆变器，所述检测方法包括：
步骤S101、当接收到阻抗检测指令时，确定当前交流电流数据对应的FFT频谱，记为第一FFT频谱；
在实际应用中，当多机并联系统接收到阻抗检测指令时，会将阻抗检测指令下发到任意一台处于运行状态的光伏逆变器。本实施例将接收到阻抗检测指令的光伏逆变器确定为目标光伏逆变器。
具体的，当目标光伏逆变器接收到阻抗检测指令时，目标光伏逆变器会设置限功率运行，并关闭MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)算法功能，获取当前交流数据，对所述当前交流数据进行FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)，得到第一FFT频谱。
需要说明的是，目标光伏逆变器设置限功率运行，并关闭MPPT算法功能的目的是保证自身输出稳定的功率。
步骤S102、对所述目标光伏逆变器的电流环控制参数增加预设幅度，得到目标电流环控制参数；
其中，预设幅度的取值依据实际需要而定，比如5％，本发明在此不做限定。
步骤S103、确定在所述目标电流环控制参数下的目标交流电流数据对应的FFT频谱，记为第二FFT频谱；
具体的，当对目标光伏逆变器的电流环控制参数增加预设幅度得到目标电流环控制参数，再次获取目标光伏逆变器在所述目标电流环控制参数下的目标交流电流数据，通过对目标交流电流数据进行FFT，得到对应的第二FFT频谱。
步骤S104、基于所述第二FFT频谱和所述第一FFT频谱，确定在预设频段的谐振频率；
其中，预设频段的选取依据目标光伏逆变器的电感和电容确定，比如，预设频段为1kHZ～6kHZ。
本实施例中的谐振频率为：预设频段中谐波幅值在第二FFT频谱和第一FFT频谱之间的幅值变化幅度大于幅度设定值的频率，幅度设定值的取值依据实际需要而定，本发明在此不做限定。
步骤S105、基于所述谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗。
综上可知，本发明公开了一种电网阻抗的检测方法，应用于多机并联系统中处于运行状态的目标光伏逆变器，当目标光伏逆变器接收到阻抗检测指令时，确定当前交流电流数据对应的第一FFT频谱，对目标光伏逆变器的电流环控制参数增加预设幅度，得到目标电流环控制参数，确定在目标电流环控制参数下的目标交流电流数据对应的第二FFT频谱，基于第二FFT频谱和第一FFT频谱确定在预设频段的谐振频率，基于谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗。本发明通过获取不同的交流电流数据对应的FFT频谱来确定谐振频率，从而基于该谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗，因此，本发明实现了对光伏逆变器并网点的电网阻抗进行检测，整个检测过程简单易行，从而便于光伏逆变器调整电力系统的相关控制参数，保证了电力系统的稳定运行。
另外，本发明通过对电流环控制参数按照预设幅度调整，可以保证在弱网情况下光伏逆变器也能稳定并网运行。
进一步，相对于传统方案中采用双谐波注入法来检测光伏逆变器并网点的电网阻抗而言，本发明无需在多机并联系统中注入谐波，这是因为谐波注入方法下FFT以及G滤波器计算注入频率的谐波电压电流一般在25-300Hz，而本方案FFT分析的频率段一般在1-6kHz，该频率段在系统谐振点附近。
需要特别说明的是，光伏逆变器调整的电力系统的相关控制参数包括但不限于降低锁相环控制参数、增加修改电网前馈比例系数和修改电流环控制参数等。
为进一步优化上述实施例，步骤S104具体可以包括：
将第二FFT频谱与第一FFT频谱进行比较，判断在预设频段是否存在谐振频率；
如果是，则记录所述谐振频率；
如果否，则对所述目标电流环控制参数增加所述预设幅度得到最新电流环控制参数，并将在所述最新电流环控制参数下的交流电流数据对应的FFT频谱确定为最新的第二FFT频谱，基于所述最新的第二FFT频谱和所述第一FFT频谱再次判断是否存在所述谐振频率，如此反复，直至检测到所述谐振频率。
在实际应用中，第二FFT频谱与第一FFT频谱均包含预设频段，比如，预设频段为f1～f2频段，当在f1～f2频段中存在谐波幅值在第二FFT频谱和第一FFT频谱之间的幅值变化幅度大于幅度设定值的频率时，将该频率确定为谐振频率。
当在预设频段不存在谐振频率时，则在步骤S102中目标电流环控制参数的基础上再增加预设幅度，得到最新电流环控制参数，并再次获取最新电流环控制参数下的交流电流数据对应的FFT频谱，并将该FFT频谱确定为最新的第二FFT频谱，然后将最新的第二FFT频谱与第一FFT频谱进行比较，再次判断在预设频段是否存在谐振频率，如此反复，直至检测到谐振频率。
为进一步优化上述实施例，步骤S105具体可以包括：
根据公式(1)计算电网阻抗Lg，公式(1)如下：
式中，fres为所述谐振频率，L1为所述目标光伏逆变器的交流侧电抗，Lg1为所述目标光伏逆变器的网侧电感，C为所述目标光伏逆变器的交流侧电容，数值已知。
为便于理解公式(1)中各个参数在目标光伏逆变器中的位置，参见图3，本发明实施例公开的一种LCL滤波电路图，LCL滤波电路包括：目标光伏逆变器11和电网系统10，目标光伏逆变器11和电网系统10连接。
目标光伏逆变器11包括：逆变单元DC/AC，目标光伏逆变器的交流侧电抗L1，目标光伏逆变器的网侧电感Lg1，目标光伏逆变器的交流侧电容C。
为进一步优化上述实施例，在步骤S105之后，还可以包括：
将电网阻抗发送至多机并联系统中除目标光伏逆变器以外的处于运行状态的光伏逆变器，由所述光伏逆变器基于所述电网阻抗对相对应的逆变器参数进行校正。
本发明中，当目标光伏逆变器确定并网点的电网阻抗后，目标光伏逆变器会将该电网阻抗发送至多机并联系统中除目标光伏逆变器以外的处于运行状态的光伏逆变器，其他处于运行状态的光伏逆变器基于电网阻抗对相对应的逆变器参数进行校正，以提高整个多机并联系统的稳定裕度，使得在弱网请下光伏逆变器也能稳定并网运行。
与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种电网阻抗的检测装置。
参见图4，本发明实施例公开的一种电网阻抗的检测装置的结构示意图，该检测装置应用于图1所示多机并联系统中的目标光伏逆变器，所述目标光伏逆变器为所述多机并联系统中任意一台处于运行状态的光伏逆变器，所述检测装置包括：
第一频谱确定单元201，用于当接收到阻抗检测指令时，确定当前交流电流数据对应的FFT频谱，记为第一FFT频谱；
在实际应用中，当多机并联系统接收到阻抗检测指令时，会将阻抗检测指令下发到任意一台处于运行状态的光伏逆变器。本实施例将接收到阻抗检测指令的光伏逆变器确定为目标光伏逆变器。
第一频谱确定单元201具体可以用于：
当接收到所述阻抗检测指令时，设置限功率运行，并关闭最大功率点跟踪MPPT算法功能；
获取所述当前交流数据；
对所述当前交流数据进行快速傅里叶变换，得到所述第一FFT频谱。
需要说明的是，目标光伏逆变器设置限功率运行，并关闭MPPT算法功能的目的是保证自身输出稳定的功率。
参数调整单元202，用于对所述目标光伏逆变器的电流环控制参数增加预设幅度，得到目标电流环控制参数；
其中，预设幅度的取值依据实际需要而定，比如5％，本发明在此不做限定。
第二频谱确定单元203，用于确定在所述目标电流环控制参数下的目标交流电流数据对应的FFT频谱，记为第二FFT频谱；
具体的，当对目标光伏逆变器的电流环控制参数增加预设幅度得到目标电流环控制参数，再次获取目标光伏逆变器在所述目标电流环控制参数下的目标交流电流数据，通过对目标交流电流数据进行FFT，得到对应的第二FFT频谱。
谐振频率确定单元204，用于基于所述第二FFT频谱和所述第一FFT频谱，确定在预设频段的谐振频率；
其中，预设频段的选取依据目标光伏逆变器的电感和电容确定，比如，预设频段为1kHZ～6kHZ。
本实施例中的谐振频率为：预设频段中谐波幅值在第二FFT频谱和第一FFT频谱之间的幅值变化幅度大于幅度设定值的频率，幅度设定值的取值依据实际需要而定，本发明在此不做限定。
电网阻抗确定单元205，用于基于所述谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗。
综上可知，本发明公开了一种电网阻抗的检测装置，应用于多机并联系统中处于运行状态的目标光伏逆变器，当目标光伏逆变器接收到阻抗检测指令时，确定当前交流电流数据对应的第一FFT频谱，对目标光伏逆变器的电流环控制参数增加预设幅度，得到目标电流环控制参数，确定在目标电流环控制参数下的目标交流电流数据对应的第二FFT频谱，基于第二FFT频谱和第一FFT频谱确定在预设频段的谐振频率，基于谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗。本发明通过获取不同的交流电流数据对应的FFT频谱来确定谐振频率，从而基于该谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗，因此，本发明实现了对光伏逆变器并网点的电网阻抗进行检测，整个检测过程简单易行，从而便于光伏逆变器调整电力系统的相关控制参数，保证了电力系统的稳定运行。
另外，本发明通过对电流环控制参数按照预设幅度调整，可以保证在弱网情况下光伏逆变器也能稳定并网运行。
为进一步优化上述实施例，谐振频率确定单元204具体可以用于：
将所述第二FFT频谱与所述第一FFT频谱进行比较，判断在所述预设频段是否存在所述谐振频率；
如果是，则记录所述谐振频率；
如果否，则对所述目标电流环控制参数增加所述预设幅度得到最新电流环控制参数，并将在所述最新电流环控制参数下的交流电流数据对应的FFT频谱确定为最新的第二FFT频谱，基于所述最新的第二FFT频谱和所述第一FFT频谱再次判断是否存在所述谐振频率，如此反复，直至检测到所述谐振频率。
为进一步优化上述实施例，电网阻抗确定单元205具体用于：
根据公式(1)计算电网阻抗Lg，公式(1)如下：
式中，fres为所述谐振频率，L1为所述目标光伏逆变器的交流侧电抗，Lg1为所述目标光伏逆变器的网侧电感，C为所述目标光伏逆变器的交流侧电容，数值已知。
为进一步优化上述实施例，检测装置还可以包括：
发送单元，用于在所述电网阻抗确定单元205基于所述谐振频率确定目标光伏逆变器并网点的电网阻抗之后，将所述电网阻抗发送至所述多机并联系统中除所述目标光伏逆变器以外的处于运行状态的光伏逆变器，由所述光伏逆变器基于所述电网阻抗对相对应的逆变器参数进行校正。
本发明中，当目标光伏逆变器确定并网点的电网阻抗后，目标光伏逆变器会将该电网阻抗发送至多机并联系统中除目标光伏逆变器以外的处于运行状态的光伏逆变器，其他处于运行状态的光伏逆变器基于电网阻抗对相对应的逆变器参数进行校正，以提高整个多机并联系统的稳定裕度，使得在弱网请下光伏逆变器也能稳定并网运行。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。