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2.3.1 无源测量方法

近年来无源测量方法被用于新能源设备阻抗的测量,利用电网中已经存在的扰动信号,通过数据驱动等方式进行阻抗的估计 [12] 。无源测量方法主要分为波动量法、回归法和概率密度函数估计法三类。

1.波动量法

波动量法是基于公共连接点(PCC)处的谐波电压和电流的波动量,通过分析电压和电流的比值来估算系统的谐波阻抗。该方法适合系统侧谐波电流源波动程度小于负荷侧波动的场景,测量精度依赖于算法和数据样本的处理方法。其中,Prony算法、矩阵铅笔法(MP)和特征系统实现算法(ERA)是三种主要的特征值识别算法 [13] 。参考文献[14]通过特征系统实现算法和动态模态分解(DMD)实现时域信号的分解,将电压和电流的瞬态时域响应转化到频域后,对阻抗进行估计。

2.回归法

回归法是通过建立谐波电压和电流间的关系模型,并求解回归方程的系数来确定系统侧谐波阻抗 [15] 。回归法对背景谐波要求较高,如果背景谐波波动较大,则可能导致回归计算的谐波阻抗误差较大。有方法提出一种针对分布式发电设备接口的电网阻抗检测系统,通过在PCC采集变流器的运行信息来估计电网的等效阻抗,其电网模型如图2-5所示。将电网简化为发电机与电感-电阻串联模型,之后利用变流器在不同运行点( P Q )下得到的电压平衡方程,可以将阻抗的求解转化为线性回归问题,并通过递归最小二乘法来实现。除了设计检测系统来测量阻抗,也有方法提出通过处理电力系统的运行监测数据,如故障录波数据,以实现谐波阻抗分析。参考文献[16]在新能源集群与柔直换流站端口电压、电流的电气量波形中提取出信号复数表达式随时间变化的序列,然后基于等值谐波网络模型将阻抗的求解转化为线性回归问题。

3.概率密度函数估计法

该方法是基于统计学原理,利用概率论和统计学方法来估计电力系统中谐波阻抗的方法 [17] 。这种方法通常涉及对谐波电流或电压数据的概率分布特性进行分析,然后基于这些分析结果来估计系统的谐波阻抗。常见的概率密度函数包括贝叶斯估计、最大似然估计等不同的参数估计方法,以及直方图法、核函数法等非参数估计方法。这些方法可以用于估计谐波电流或电压的概率密度函数,进而估计谐波阻抗。特别是非参数估计方法,如核函数法 [18] ,可以在不假设数据服从特定分布的情况下估计概率密度函数。这种方法通过使用核函数来平滑样本数据,从而估计出概率密度函数,进而可以用于谐波阻抗的估计。

图2-5 电网模型

无源测量方法的优势体现在测量成本低,扰动信号容易获得,具有较好的经济优势。传统的主动测量方法需要采用专业的测量设备,资金成本高昂且操作难度大,还会对电网的正常运行产生影响。然而,主动测量方法通常具有更好的精度,覆盖更宽的频段。 AEX6pEQ5Ff3WIt80Y3LSWBRNrx2tSIwYTUg1gk+TSnaiEf2iTb1vNN7EgHui0mGW

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