弱阻尼低频振荡模式的水轮机调速器参数优化方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110377970A(43)申请公布日2019.10.25(21)申请号201910566804.0(22)申请日2019.06.27(71)申请人中国南方电网有限责任公司地址510670广东省广州市科学城科翔路11号(72)发明人陈亦平杨若朴杨荣照张勇唐卓尧刘清晨李家璐杜旭何越高琴方必武黄济宇(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205代理人黎扬鹏(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)G06F17/14(2006.01)F03B15/00(2006.01)权利要求书5页说明书12页附图3页(54)发明名称弱阻尼低频振荡模式的水轮机调速器参数优化方法及系统(57)摘要本发明公开了弱阻尼低频振荡模式的水轮机调速器参数优化方法及系统，方法包括：确定待优化机组相关的弱阻尼模式及其振荡频率；建立水轮机及其调节系统的开环传递函数，并计算水轮机及其调节系统的开环传递函数在弱阻尼振荡模式的振荡频率下的阻尼转矩系数；根据水轮机及其调节系统的开环传递函数计算阶跃信号下水轮机及其调节系统输出机械功率的平方误差积分；计算一次调频闭环系统最大的特征值对应的阻尼比；根据计算的阻尼转矩系数、平方误差积分和计算的阻尼比建立目标函数；采用粒子群算法求解目标函数的最优解作为水轮机调速器的最优参数。本发明在提高系统频率稳定性的同时避免弱阻尼低频振荡模式的恶化，可广泛应用于电力系统优化领域。CN110377970ACN110377970A权利要求书1/5页1.弱阻尼低频振荡模式的水轮机调速器参数优化方法，其特征在于：包括以下步骤：确定待优化机组相关的弱阻尼模式及其振荡频率；建立水轮机及其调节系统的开环传递函数，并计算水轮机及其调节系统的开环传递函数在弱阻尼振荡模式的振荡频率下的阻尼转矩系数；根据水轮机及其调节系统的开环传递函数计算阶跃信号下水轮机及其调节系统输出机械功率的平方误差积分；计算一次调频闭环系统最大的特征值对应的阻尼比；根据计算的阻尼转矩系数、计算的平方误差积分和计算的阻尼比建立目标函数；采用粒子群算法求解目标函数的最优解作为水轮机调速器的最优参数。2.根据权利要求1所述的弱阻尼低频振荡模式的水轮机调速器参数优化方法，其特征在于：所述确定待优化机组相关的弱阻尼模式及其振荡频率这一步骤，具体包括：通过电力系统小干扰稳定性分析程序计算全系统特征值；根据全系统特征值找出与待优化机组相关的弱阻尼模式，所述与待优化机组相关的弱阻尼模式为阻尼比低于预设阈值的低频振荡模式；确定找出的弱阻尼模式的振荡频率。3.根据权利要求1所述的弱阻尼低频振荡模式的水轮机调速器参数优化方法，其特征在于：所述建立水轮机及其调节系统的开环传递函数，并计算水轮机及其调节系统的开环传递函数在弱阻尼振荡模式的振荡频率下的阻尼转矩系数这一步骤，具体包括：建立PID调速器的开环传递函数，所述PID调速器的开环传递函数GGm(s)的表达式为：其中，KP1、KI1和KD1分别为PID调速器的比例增益、积分增益和微分增益，s为拉普拉斯算子，T1v为测量惯性时间常数，bp为调差系数，KW为测量值的增益，TR1为频率测量环节时间常数；建立电液伺服系统的开环传递函数，所述电液伺服系统的开环传递函数GGA(s)的表达式为：其中，KP2为电液伺服系统的增益，s为拉普拉斯算子，T2为油动机行程反馈环节时间，Toc为油动机开启或关闭时间常数；建立原动机的开环传递函数，所述原动机的开环传递函数GTw(s)的表达式为：其中，s为拉普拉斯算子，Tw为开环水锤时间常数；2CN110377970A权利要求书2/5页根据PID调速器的开环传递函数、电液伺服系统的开环传递函数和原动机的开环传递函数得到水轮机及其调节系统开环传递函数，所述水轮机及其调节系统开环传递函数Gsys(s)的表达式为：Gsys(s)＝GGm(s)·GGA(s)·GTw(s)计算水轮机及其调节系统开环传递函数在弱阻尼振荡模式的振荡频率下的阻尼转矩系数，所述水轮机及其调节系统开环传递函数在弱阻尼振荡模式的振荡频率s＝jωi下的阻尼转矩系数Dm的表达式为：Dm＝Re(Gsys(jωi))其中，Re(Gsys(jωi))为Gsys(jωi)的实部，ωi为待优化机组相关的弱阻尼模式中第i个模式的振荡角频率，i＝1,2,3……n，n为待优化机组相关的弱阻尼模式所包含的模式总数。4.根据权利要求1所述的弱阻尼低频振荡模式的水轮机调速器参数优化方法，其特征在于：所述根据水轮机及其调节系统的开环传递函数计算阶跃信号下水轮机及其调节系统输出机械功率的平方误差积分这一步骤，具体为：根据水轮机及其调节系统的开环传递函数计算阶跃信号下水轮机及其调节系统输出机械功率的平方误差