本技術(shù)涉及電網(wǎng)模擬器領(lǐng)域，且更為具體地，涉及一種基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著新能源滲透率的提高，新能源并網(wǎng)設(shè)備與電網(wǎng)交互引發(fā)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題愈發(fā)嚴(yán)重。具體地，以光伏、風(fēng)電等為主的新能源發(fā)電系統(tǒng)多呈分散分布，且多分布在沙漠、海島等偏遠(yuǎn)地方，通常通過較長距離的輸配電線路進(jìn)行并網(wǎng)，此時(shí)系統(tǒng)線路阻抗往往會(huì)改變電網(wǎng)的阻抗特性，使得電網(wǎng)呈現(xiàn)出弱電網(wǎng)特性，影響并網(wǎng)設(shè)備的工作性能，進(jìn)而引發(fā)系統(tǒng)振蕩等穩(wěn)定性問題。因此，新能源并網(wǎng)設(shè)備投入運(yùn)行前的電網(wǎng)適應(yīng)性測試引起了行業(yè)越來越多的重視。

2、現(xiàn)有的電網(wǎng)模擬技術(shù)研究多數(shù)是將電網(wǎng)看作無窮大強(qiáng)電網(wǎng)而忽略電網(wǎng)阻抗的影響，極少數(shù)學(xué)者們考慮了電網(wǎng)線路阻抗的存在，但也僅把電網(wǎng)線路等效為感性或阻感性。

3、例如，在中國專利（公開號為cn116819210a）中，其揭露了一種電網(wǎng)模擬器的控制方法、控制裝置和電網(wǎng)模擬器。在該現(xiàn)有技術(shù)中，其采用改進(jìn)的電壓電流雙閉環(huán)控制策略對電網(wǎng)模擬器中的變流器進(jìn)行控制，通過阻感性阻抗等效和同步電源的頻率波動(dòng)特性模擬來減小電網(wǎng)模擬器模擬的電網(wǎng)環(huán)境和實(shí)際電網(wǎng)之間的差異。但是，該現(xiàn)有技術(shù)只考慮阻感性阻抗在基頻下的影響，這不僅與當(dāng)前的實(shí)際電網(wǎng)情況存在差異，而且也無法滿足新型電力系統(tǒng)的發(fā)展需求。

4、具體地，在實(shí)際電力系統(tǒng)中，新能源發(fā)電系統(tǒng)往往需要較長的傳輸線路進(jìn)行并網(wǎng)，此時(shí)不僅要考慮線路的阻感特征，同時(shí)還要考慮線纜與地、以及線纜與線纜之間的電容效應(yīng)，因此傳輸線路不只呈現(xiàn)為感性或者阻感性。并且，在現(xiàn)有的電網(wǎng)模擬器中沒有將電網(wǎng)線路類型考慮在內(nèi)，更不要說將電網(wǎng)輸電線路等值電路類型作為輸入條件來研究其對電網(wǎng)模擬控制的影響。此外，隨著新能源滲透率的提高，大量的電力電子變流裝置并入電網(wǎng)，隨之出現(xiàn)的是豐富的各次開關(guān)諧波的流入，此時(shí)僅覆蓋低頻段的傳輸線路模擬已不能反映實(shí)際電網(wǎng)與并網(wǎng)設(shè)備的交互情況，而需要考慮更寬頻域。

5、因此，為更真實(shí)、準(zhǔn)確地模擬新能源高滲透率下弱電網(wǎng)的特征，期待一種更為優(yōu)化的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，提出了本技術(shù)。本技術(shù)的實(shí)施例提供了一種基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置，其基于交流電網(wǎng)線路阻抗等值電路模型來實(shí)現(xiàn)不同程度的交流弱電網(wǎng)的模擬。具體地，所述基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置將電網(wǎng)線路等值電路類型作為輸入條件來研究其對電網(wǎng)逆變控制的影響，包括電網(wǎng)線路等值電路類型對電流動(dòng)態(tài)擾動(dòng)影響和電壓動(dòng)態(tài)擾動(dòng)影響，進(jìn)而通過原始輸入?yún)⒖茧妷褐?、原始輸入電壓?dòng)態(tài)擾動(dòng)分量和pcc點(diǎn)電流動(dòng)態(tài)擾動(dòng)分量的疊加來實(shí)時(shí)構(gòu)造電網(wǎng)模擬參考信號，從而實(shí)現(xiàn)弱電網(wǎng)模擬的高精度、高動(dòng)態(tài)和高實(shí)時(shí)性。

2、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置，包括：變流器模塊和用于控制所述變流器模塊的主控模塊；其中，所述變流器模塊包括逆變電路單元和濾波電路單元，所述主控模塊包括逆變控制單元，所述逆變控制單元電連接于所述逆變電路單元；

3、其中，所述逆變控制單元用于基于交流電網(wǎng)線路阻抗等值電路模型來實(shí)現(xiàn)不同程度的交流弱電網(wǎng)的模擬，所述交流電網(wǎng)線路阻抗等值電路模型包括電路類型、電網(wǎng)線路阻抗等值電路的阻抗值、輸入擾動(dòng)系數(shù)和電流擾動(dòng)系數(shù)，其中，所述輸入擾動(dòng)系數(shù)和所述電流擾動(dòng)系數(shù)與所述電路類型和所述電網(wǎng)線路阻抗等值電路的阻抗值有關(guān)。

4、在根據(jù)本技術(shù)的基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置中，所述逆變控制單元進(jìn)一步用于：

5、基于由部署于公共耦合點(diǎn)的電流傳感器實(shí)時(shí)采集的pcc點(diǎn)電流值和所述電流擾動(dòng)系數(shù)，確定pcc點(diǎn)電流動(dòng)態(tài)擾動(dòng)分量；

6、基于設(shè)定的所述逆變電路單元的原始輸入?yún)⒖茧妷褐岛退鲚斎霐_動(dòng)系數(shù)，確定原始輸入電壓動(dòng)態(tài)擾動(dòng)分量；

7、基于所述原始輸入?yún)⒖茧妷褐怠⑺鲈驾斎腚妷簞?dòng)態(tài)擾動(dòng)分量和所述pcc點(diǎn)電流動(dòng)態(tài)擾動(dòng)分量，確定pcc點(diǎn)參考電壓；

8、基于所述pcc點(diǎn)參考電壓、所述公共耦合點(diǎn)的pcc點(diǎn)電壓值和所述濾波電路單元的電容電流值，確定逆變單元最終調(diào)制信號；以及

9、基于所述逆變單元最終調(diào)制信號與載波信號之間的比較，生成所述pwm調(diào)制信號。

10、在根據(jù)本技術(shù)的基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置中，所述電路類型為型電路和t型電路，所述電網(wǎng)線路阻抗等值電路的阻抗值包括第一阻抗值、第二阻抗值和第三阻抗值。

11、在根據(jù)本技術(shù)的基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置中，當(dāng)所述電路類型為型電路時(shí)，所述輸入擾動(dòng)系數(shù)為：

12、

13、其中，為所述第一阻抗值，為第三阻抗值；

14、當(dāng)所述電路類型為型電路時(shí)，所述輸入擾動(dòng)系數(shù)為：

15、

16、其中，為所述第一阻抗值，為第三阻抗值。

17、在根據(jù)本技術(shù)的基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置中，當(dāng)所述電路類型為型電路時(shí)，所述電流擾動(dòng)系數(shù)為：

18、

19、其中，為所述第一阻抗值，為第三阻抗值；

20、當(dāng)所述電路類型為型電路時(shí)，所述電流擾動(dòng)系數(shù)為：

21、

22、其中，為所述第一阻抗值，為第二阻抗值，為第三阻抗值。

23、在根據(jù)本技術(shù)的基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置中，基于所述原始輸入?yún)⒖茧妷褐?、所述原始輸入電壓?dòng)態(tài)擾動(dòng)分量和所述pcc點(diǎn)電流動(dòng)態(tài)擾動(dòng)分量，確定逆變電路單元電壓最終調(diào)制信號，包括：

24、基于所述原始輸入?yún)⒖茧妷褐?、所述原始輸入電壓?dòng)態(tài)擾動(dòng)分量和所述pcc點(diǎn)電流動(dòng)態(tài)擾動(dòng)分量，以如下公式來確定所述pcc點(diǎn)參考電壓；

25、其中，所述公式為：

26、

27、其中，表示pcc點(diǎn)電流值、為輸入擾動(dòng)系數(shù)、為電流擾動(dòng)系數(shù)、為原始輸入?yún)⒖茧妷褐怠?/p>

28、在根據(jù)本技術(shù)的基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置中，基于所述pcc點(diǎn)參考電壓、由部署于所述公共耦合點(diǎn)的電壓傳感器實(shí)時(shí)采集的pcc點(diǎn)電壓值和所述濾波電路單元的電容電流值，確定逆變單元最終調(diào)制信號，包括：計(jì)算所述pcc點(diǎn)參考電壓和所述pcc點(diǎn)電壓值之間的差值；將所述差值輸入電壓控制器以得到逆變單元初步調(diào)制信號；以及，將所述逆變單元初步調(diào)制信號與所述電容電流值進(jìn)行作差，并將所得到的差值與比例系數(shù)進(jìn)行相乘以得到所述逆變單元最終調(diào)制信號。

29、在根據(jù)本技術(shù)的基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置中，所述公共耦合點(diǎn)為所述基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置與被測試并網(wǎng)設(shè)備之間的連接點(diǎn)，或者，所述公共耦合點(diǎn)為述基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置與變壓器之間的連接點(diǎn)，所述變壓器用于電連接于所述被測試并網(wǎng)設(shè)備。

30、在根據(jù)本技術(shù)的基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置中，所述基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置還包括可通信地連接于所述逆變控制單元的上位機(jī)，所述上位機(jī)用于設(shè)置所述電路類型和所述電網(wǎng)線路阻抗等值電路的阻抗值。

31、在根據(jù)本技術(shù)的基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置中，所述變流器模塊還包括整流電路單元，所述主控模塊還包括整流控制單元，所述整流電路單元的輸出端電連接于所述逆變電路單元，所述整流控制單元電連接于所述整流電路單元。

32、在根據(jù)本技術(shù)的基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置中，所述逆變控制單元進(jìn)一步用于基于所述pcc點(diǎn)參考電壓的時(shí)間序列和所述pcc點(diǎn)電壓值的時(shí)間序列對所述輸入擾動(dòng)系數(shù)和所述電流擾動(dòng)系數(shù)進(jìn)行更新以得到更新的輸入擾動(dòng)系數(shù)和更新的電流擾動(dòng)系數(shù)

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)提供的基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置，其基于交流電網(wǎng)線路阻抗等值電路模型來實(shí)現(xiàn)不同程度的交流弱電網(wǎng)的模擬。具體地，所述基于電網(wǎng)線路建模的交流弱電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬裝置將電網(wǎng)線路阻抗等值電路類型作為輸入條件來研究其對電網(wǎng)模擬實(shí)現(xiàn)的影響，包括電網(wǎng)線路類型對電流動(dòng)態(tài)擾動(dòng)影響和電壓動(dòng)態(tài)擾動(dòng)影響，進(jìn)而通過原始輸入?yún)⒖茧妷褐?、原始輸入電壓?dòng)態(tài)擾動(dòng)分量和pcc點(diǎn)電流動(dòng)態(tài)擾動(dòng)分量的疊加來實(shí)時(shí)構(gòu)造電網(wǎng)模擬參考信號，從而實(shí)現(xiàn)弱電網(wǎng)的高精度、高動(dòng)態(tài)和高實(shí)時(shí)性模擬。