استفاده از روش‌هاي پردازش سيگنال براي تخمين امپدانس شبكههاي قدرت ولتاژ پايين در محدوده فركانسي kHz 2 تا kHz 150

Grid Impedance Estimation of Low Voltage Grids Using Signal Processing Techniques for Frequency Range of 2 kHz – 150 kHz

در اين مقاله با تزريق پالس مربعي به شبكه‌هاي قدرت ولتاژ پايين و بهره‌گيري از روش‌هاي پردازش سيگنال، امپدانس شبكه در محدوده فركانسي kHz 2 تا kHz 150 تخمين زده مي‌شود. امپدانس شبكه از ديد يك نقطه به صورت نسبت سيگنال ولتاژ به جريان عبوري از آن نقطه در حوزه فركانس محاسبه مي‌شود. در شرايط نويزي دقت تخمين امپدانس با انرژي سيگنال تزريقي رابطه مستقيم دارد. به منظور تخمين امپدانس بايد سيگنال‌هاي تزريقي انرژي كافي در محدوده فركانسي مورد اندازه‌گيري را داشته باشد. در روش ارائه‌شده، ابتدا تعدادي پالس مربعي با عرض متفاوت به كمك الگوريتم ژنتيك انتخاب مي‌شوند. پس از تزريق سيگنال‌هاي انتخاب‌شده به شبكه و اندازه‌گيري پاسخ شبكه به هر تزريق، سيگنال‌هاي اندازه‌گيري حذف نويز مي‌شوند و بنابراين دقت تخمين امپدانس بيشتر مي‌شود. اگر مدت زمان اندازه‌گيري سيگنال‌ها كم باشد، همه حالت گذراي شبكه اندازه‌گيري نشده و تخمين امپدانس نادرست خواهد بود. بنابراين در اين مقاله روشي مبتني بر توزيع‌هاي زمان- فركانس به منظور تعيين مدت زمان لازم براي اندازه‌گيري پيشنهاد مي‌شود. نتايج آزمايش روش پيشنهادي بر روي چندين شبكه نشان‌دهنده توانايي و دقت روش پيشنهادي در تخمين امپدانس شبكه مي‌باشد.

In this paper, the impedance of low voltage grids in frequency range of 2 kHz - 150 kHz is estimated using rectangular pulse injections and signal processing techniques. The grid impedance is defined as division of voltage signal to current signal in frequency domain. In noisy condition, the accuracy of impedance estimation is directly dependent to energy of injected signal. The injection signal must has sufficient energy in the frequency range of estimation for an accurate impedance estimation. In the proposed method, several injection signals with different widths are selected with the Genetic algorithm. The grid responses to the injected signals are measured and then denoised for an accurate impedance estimation. When the measurement duration is low, the whole transient state of the grid is not measured; hence the impedance estimation is not accurate. Therefore, in this paper a method is proposed for determining the best measurement duration for impedance estimation using Time-Frequency distributions. The proposed method is applied on several simulated grids and the results show the ability and accuracy of the proposed method in grid impedance estimation.