隨著高比例可再生能源和高比例電力電子設備在電網得到快速發展,以新能源為主體的新型電力系統由于寬頻振蕩而引起的小擾動失穩問題日益凸顯,嚴重影響新能源可靠消納和新型電力系統安全穩定運行,國家標準《GB38755-2019 電力系統安全穩定導則》要求開展次/超同步振蕩分析。在新型電力系統寬頻振蕩分析方法中,阻抗分析法具有簡便、物理意義明確和工程實用性強等優點,在設備參數不易獲取的情況下可以將被測設備視為黑箱,通過仿真測試手段評估其阻抗特性。
在多年阻抗分析法理論體系研究及工程應用驗證基礎上,科梁成功研制出具備寬頻域掃頻激勵與高精度阻抗特性解析功能的阻抗注入測試儀。該儀器采用頻點自適應注入技術,可覆蓋1Hz-10kHz頻段范圍,并在QuiKIS阻抗掃描和穩定性分析軟件中同步生成波德圖、奈奎斯特圖等阻抗結果圖。阻抗注入測試儀模塊化設計適配各類電力電子變流設備控制器測試,為新能源設備穩定性分析和振蕩抑制策略制定提供實測數據支撐及掃描結果參考。

KL2900阻抗注入測試儀
阻抗掃描系統由QuiKIS阻抗掃描和穩定性分析軟件、KL2900阻抗注入測試儀、實時仿真平臺、真實被測控制器等組成。根據阻抗標準測試需求,通過QuiKIS軟件設置注入擾動信號參數,擾動信號通過KL2900阻抗注入測試儀以模擬量信號或高速光纖通訊信號實現擾動信號注入,同時采集設備并網端口電壓與電流信號,通過KL2900進行阻抗計算與分析,并在QuiKIS軟件上同步呈現出電力電子變流設備的阻抗/導納結果。

模擬量輸入通道數量:4路/卡,單臺2張卡8通道;
模擬量輸出通道數量:4路/卡,單臺1張卡4通道;
每通道采樣率:最高2MS/s;
輸入/輸出信號范圍:±10VDC;
模擬量輸入類型:差分電壓;
模擬量輸出類型:單分電壓;
采樣電阻:≥10kΩ;
每通道輸出精度:≤0.1%FS+0.02%RD;
數據存儲容量:4T SSD;
以太網接口:千兆以太網接口2路;
顯示接口:mini DP接口;
USB接口:2路;
多機同步口:1路;
SFP光纖接口:2路;
整機重量: 10kg;
整機尺寸:360mm*253mm*148mm(W*H*D)。
QuiKIS阻抗掃描和穩定性分析軟件
QuiKIS阻抗掃描和穩定性分析軟件能夠支持電力電子變流設備的自動化阻抗掃描(Impedance Scanning)以及新型電力系統端口級阻抗穩定性(Impedance-based Stability)分析,并且具備豐富易用的圖形編輯、通用分析、腳本、阻抗掃描、阻抗辨識和阻抗分析等功能,語言可以選擇簡體中文或者英語。
擾動注入設置
QuiKIS阻抗掃描和穩定性分析軟件連接KL2900阻抗注入測試儀后可以進行擾動參數、阻抗選擇、擾動頻率、數據錄波和文件下載等相關設置。

QuiKIS 下位機配置界面
阻抗/導納圖形呈現
阻抗掃描過程中,阻抗注入測試儀實時計算的阻抗/導納結果可以在QuiKIS軟件中以幅值和相位波德圖、實部和虛部-頻率圖或者奈奎斯特圖方式呈現。

QuiKIS幅值和相位波德圖

QuiKIS實部和虛部-頻率圖

QuiKIS 奈奎斯特圖
阻抗/導納數據校核
以基準阻抗/導納數據為準計算對比阻抗/導納數據的偏差值來校核其準確性,可以同時選擇兩組對比阻抗/導納數據進行校核,校核結果顯示最大幅值差和最大相位差,并分別繪制基準阻抗/導納數據、對比阻抗/導納數據與差值數據的幅值和相位波特圖。
阻抗/導納數據校核
穩定性分析
QuiKIS軟件可以選擇奈奎斯特或者最大峰值判據對源、荷阻抗數據進行穩定性的定性和定量分析,其中定量分析包括穩定裕度和風險頻率,最大峰值判據可以分頻段設置禁區半徑和繪制源荷阻抗比的奈奎斯特圖。
最大峰值判據