基于频率响应的水轮机PID型调速器参数设计方法.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CN109185036A(43)申请公布日2019.01.11(21)申请号201811046089.X(22)申请日2018.09.07(71)申请人云南电网有限责任公司地址650011云南省昆明市官渡区拓东路73号(72)发明人黄润黄伟吴琛张杰(74)专利代理机构昆明正原专利商标代理有限公司53100代理人金耀生于洪(51)Int.Cl.F03B15/00(2006.01)H02J3/24(2006.01)H02J3/46(2006.01)权利要求书4页说明书15页附图6页(54)发明名称基于频率响应的水轮机PID型调速器参数设计方法(57)摘要本发明涉及基于频率响应的水轮机PID型调速器参数设计方法，该方法包括：建立含有系统主要发电机组的统一频率模型；选择调速器参数设计目标机组；扫频测量得到各个运行方式下统一频率系统的开环频率响应数据；求解各个运行方式下考虑系统稳定约束的参数解空间S1；求解各个运行方式下考虑调节性能约束的参数解空间S2；求解各个运行方式下同时考虑系统稳定与调节性能的参数解空间S；求解多运行方式下同时考虑系统稳定与调节性能的参数解空间Sm；基于参数解空间Sm设计调速器参数。本发明提出的设计方法简单易实现，可应用于多机电力系统考虑多运行方式下的水轮机调速器参数设计，使系统安全稳定运行。CN109185036ACN109185036A权利要求书1/4页1.基于频率响应的水轮机PID型调速器参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立含有系统主要发电机组在内的统一频率模型；2)选择调速器参数设计的目标电厂机组；3)扫频测量得到各个运行方式下统一频率模型的开环频率响应数据；4)根据3)得到的统一频率模型的开环频率响应数据，求解各个运行方式下考虑系统稳定约束的参数解空间S1；5)根据3)得到的统一频率模型的开环频率响应数据，求解各个运行方式下考虑调节性能约束的参数解空间S2；6)根据4)得到参数解空间S1的和5)得到的参数解空间S2，求解各个运行方式下同时考虑系统稳定与调节性能的参数解空间S；7)根据6)得到参数解空间S，求解多运行方式下同时考虑系统稳定与调节性能的参数解空间Sm；8)基于参数解空间Sm设计调速器参数。2.根据权利要求1所述的基于频率响应的水轮机PID型调速器参数设计方法，其特征在于，所述的步骤1)中的建立含有系统主要发电机组的统一频率模型步骤：(1)统计系统所含发电机组调速器和原动机模型的类型以及它们各自占系统总容量的比例；(2)对超低频振荡发生时各电厂机组有功功率振幅从大到小排列，选择排列在第一个或前几个的电厂机组单独建模；将各类型调速器和原动机模型按照其各自占系统总容量的比例从大到小排序，选择其中占比最大的1～4种模型搭建于统一频率模型中；(3)对于(2)中选定的调速器和原动机模型，将其参数设置为系统中出力最大的该类型机组的参数；同时按照以下方式设置统一频率模型中各类型机组的台数：统计各类型机组在系统中的总有功出力，则统一频率模型中各类型机组的台数等于其在系统中的总有功出力除以它的单台有功出力；(4)根据系统自动发电控制的安排设置统一频率模型中参与自动发电控制的机组台数：将统一频率模型中参与自动发电控制的机组台数设置为系统中参与自动发电控制的机组总有功出力除以单台机组的有功出力的值。3.根据权利要求1所述的基于频率响应的水轮机PID型调速器参数设计方法，其特征在于，所述的步骤2)中的选择调速器参数设计的目标电厂机组步骤：(1)计算所有单独建模电厂机组的阻尼系数MD；对第i台机组，其阻尼系数MDi为：其中，Re()为取实部运算，GTi(s)为电厂机组调速器-原动机传递函数，s为拉普拉斯算子，j为虚数单位，ωc为振荡频率，单位为rad/s；(2)对于阻尼系数MD从小到大排列，选择排列在第一个或前几个的电厂机组为调速器参数设计目标电厂机组。4.根据权利要求1所述的基于频率响应的水轮机PID型调速器参数设计方法，其特征在于，所述的步骤3)中的扫频测量得到各个运行方式下统一频率模型的开环频率响应数据步骤：2CN109185036A权利要求书2/4页在统一频率模型中，将除调速器参数设计目标电厂机组调速器以外的系统统一为开环系统P(s)；通过扫频测量得到各个运行方式下统一频率模型的开环频率响应数据，即P(s)的频率响应数据，其中，P(s)的频率响应数据包括P(s)的幅频特性数据|P(jω)|与相频特性数据∠P(jω)。5.根据权利要求4所述的基于频率响应的水轮机PID型调速器参数设计方法，其特征在于，所述的步骤4)中的求解各个运行方式下考虑系统稳定约束的参数解空间S1步骤：(1)目标电厂调速器与开环系统P(s)构成的反馈系统闭环稳