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专利号: 2018105220792
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种线路阻抗参数测量装置,所述装置用于检测待测线路的阻抗参数,所述待测线路连接在电网中,其特征在于,所述装置包括:壳体、主控单元、测量电路、显示单元以及测量接口,所述主控单元和所述测量电路设置在所述壳体内部,所述显示单元和所述测量接口设置在所述壳体上;

所述测量电路包括蓄电池组、双向变流模块以及逆变模块,所述双向变流模块和所述逆变模块中分别包括若干个开关管,所述蓄电池组的正负极分别连接所述双向变流模块的两个输入端,所述双向变流模块的两个输出端分别连接所述逆变模块的两个输入端,所述逆变模块为三相逆变模块,所述逆变模块的三个输出端分别作为所述测量电路的输出端连接所述测量接口以及所述主控单元,所述测量接口用于连接所述待测线路的负载端;所述主控单元还连接所述双向变流模块和所述逆变模块中的各个开关管并控制各个开关管的通断,所述主控单元还连接所述显示单元;所述主控单元用于在所述蓄电池组通过所述双向变流模块和逆变模块为所述待测线路提供电能的过程中,通过控制所述逆变模块中各个开关管的通断来调节所述测量电路输出至所述待测线路的输出功率,并获取所述测量电路的输出端的输出电压和输出电流,所述主控单元还用于根据各个输出功率下获取到的所述输出电压和输出电流计算得到所述待测电路的阻抗参数,并将所述阻抗参数发送给所述显示单元,所述显示单元用于显示所述阻抗参数。

2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,

所述双向变流模块中包括第一电容、第一电感、第一开关管、第二开关管和第二电容,所述双向变流模块的两个输入端分别连接所述第一电容的两端,所述第一电容的第一端还连接所述第一电感,所述第一电感的另一端分别连接所述第一开关管的集电极和所述第二开关管的发射极,所述第二开关管的发射极连接所述第二电容,所述第二电容的另一端连接所述第一开关管的发射极并连接至所述第一电容的第二端,所述第二电容的两端还分别连接所述双向变流模块的两个输出端;

所述逆变模块中包括第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管,所述第三开关管、第四开关管以及第五开关管的集电极分别连接所述逆变模块的一个输入端,所述第三开关管的发射极连接所述第六开关管的集电极,所述第四开关管的发射极连接所述第七开关管的集电极,所述第五开关管的发射极连接所述第八开关管的集电极,所述第六开关管、第七开关管和第八开关管的发射极分别连接所述逆变模块的另一个输入端,所述第三开关管与所述第六开关管的公共端作为所述逆变模块的第一个输出端,所述第四开关管与所述第七开关管的公共端作为所述逆变模块的第二个输出端,所述第五开关管和所述第八开关管的公共端作为所述逆变模块的第三个输出端;

所述主控单元分别连接所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管的控制端。

3.一种线路阻抗参数测量方法,所述方法应用于如权利要求1或2所述的装置中,所述装置的测量接口连接所述待测线路的负载端且所述待测线路的负载端的负载处于断开状态,其特征在于,所述方法包括:所述主控单元通过向所述双向变流模块中的各个开关管输出第一类控制波使得所述双向变流模块工作在升压状态,在所述双向变流模块工作在升压状态时,所述蓄电池组通过所述双向变流模块和逆变模块输出电能至所述待测线路;

所述主控单元确定M组第一类功率设定值,所述M组第一类功率设定值中的无功功率设定值均为0、有功功率设定值分别为M个不同的功率值,对于每组第一类功率设定值,所述主控单元按照恒功率控制方法确定所述第一类功率设定值对应的控制波组,每个控制波组中包括用于控制所述逆变模块中各个开关管的控制波,所述主控单元按照所述控制波组驱动所述逆变模块中的各个开关管使得所述逆变模块的输出功率为所述第一类功率设定值,所述主控单元获取所述逆变模块的输出端的输出电压和d轴电流;所述主控单元根据获取到的M组输出电压和d轴电流计算得到M个电阻参考值,M为整数;

所述主控单元确定N组第二类功率设定值,所述N组第二类功率设定值中的有功功率设定值均为0、无功功率设定值分别为N个不同的功率值,对于每组第二类功率设定值,所述主控单元按照恒功率控制方法确定所述第二类功率设置值对应的控制波组,每个控制波组中包括用于控制所述逆变模块中各个开关管的控制波,所述主控单元按照所述控制波组驱动所述逆变模块中的各个开关管使得所述逆变模块的输出功率为所述第二类功率设定值,所述主控单元获取所述逆变模块的输出端的输出电压和q轴电流;所述主控单元根据获取到的N组输出电压和q轴电流计算得到N个电抗参考值,N为整数;

所述主控单元根据计算得到的M个电阻参考值和N个电抗参考值计算得到所述待测电路的阻抗参数。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述主控单元根据计算得到的M个电阻参考值和N个电抗参考值计算得到所述待测电路的阻抗参数,包括:所述主控单元计算所述M个电阻参考值的电阻平均值;

所述主控单元计算所述N个电抗参考值的电抗平均值;

所述主控单元通过计算 得到所述待测线路的阻抗参数,其中,

Zf是所述待测线路的阻抗参数, 是所述电阻平均值, 是所述电抗平均值。

5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述M组第一类功率设定值中的M个有功功率设定值分别为从0依次跃至有功功率额定值的M个阶跃值,第m组第一类功率设定值中的有功功率设定值为从0开始进行第m次阶跃后的阶跃值,m为参数,1≤m≤M且m为整数;

所述主控单元根据获取到的M组输出电压和d轴电流计算得到M个电阻参考值,包括计算:

其中, 为所述主控单元在所述逆变模块的输出功率为第m组第一类功率设定值时计算得到的电阻参考值, 是所述逆变模块的输出功率为所述第m组第一类功率设定值时的输出电压, 是所述逆变模块的输出功率为第m组第一类功率设定值时的d轴电流,是所述逆变模块的输出功率为第m-1组第一类功率设定值时的输出电压, 是所述逆变模块的输出功率为第m-1组第一类功率设定值时的d轴电流;当m=1时, 和均为0。

6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述N组第二类功率设定值中的N个无功功率设定值分别为从0依次阶跃至无功功率额定值的N个阶跃值,第n组第二类功率设定值中的无功功率设定值为从0开始进行第n次阶跃后的阶跃值,n为参数,1≤n≤N且n为整数;

所述主控单元根据获取到的N组输出电压和q轴电流计算得到N个电抗参考值,包括计算:

其中, 为所述主控单元在所述逆变模块的输出功率为第n组第二类功率设定值时计算得到的电抗参考值, 是所述逆变模块的输出功率为所述第n组第二类功率设定值时的输出电压, 是所述逆变模块的输出功率为所述第n组第二类功率设定值时的q轴电流, 是所述逆变模块的输出功率为第n-1组第二类功率设定值时的输出电压, 是所述逆变模块的输出功率为第n-1组第二类功率设定值时的q轴电流;当n=1时, 和均为0。

7.根据权利要求3至6任一所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

所述主控单元随机改变控制波组并按照改变后的所述控制波组驱动所述逆变模块中的各个开关管,所述主控单元分别获取所述逆变模块在所述控制波组改变前后的输出电压和输出电流,并计算输出电压的电压变化实测值;

所述主控单元根据输出电流的电流变化实测值和所述阻抗参数计算得到电压变化计算值;

所述主控单元检测所述电压变化计算值与所述电压变化实测值是否相等;

当检测到所述电压变化计算值与所述电压变化实测值不相等时,根据所述阻抗参数确定参数修正量,并根据所述参数修正量修正所述阻抗参数,所述参数修正量远小于所述阻抗参数。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述当检测到所述电压变化计算值与所述电压变化实测值不相等时,根据所述阻抗参数确定参数修正量,并根据所述参数修正量修正所述阻抗参数,包括:根据所述阻抗参数确定所述待测线路的阻抗比;

根据所述阻抗比通过计算ΔZf=(krx+j)·ΔXf确定所述参数修正量,其中,ΔZf为所述参数修正量,krx是所述待测线路的阻抗比,ΔXf为预设电抗变化量;

当检测到所述电压变化计算值大于所述电压变化实测值,所述主控单元确定修正后的阻抗参数为所述阻抗参数减去所述参数修正量;或者,当检测到所述电压变化计算值小于所述电压变化实测值,所述主控单元确定修正后的阻抗参数为所述阻抗参数加上所述参数修正量。

9.根据权利要求3至6任一所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

所述主控单元通过向所述双向变流模块中的各个开关管输出第二类控制波使得所述双向变流模块工作在降压状态,在所述双向变流模块工作在降压状态时,所述电网依次通过所述待测线路、所述逆变模块和所述双向变流模块为所述蓄电池组充电。