一种抽水蓄能机组开机规律的双目标优选方法及系统.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CN108304615A(43)申请公布日2018.07.20(21)申请号201711451826.X(22)申请日2017.12.28(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人李超顺侯进皎汪赞斌赖昕杰张楠(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人李智曹葆青(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书5页说明书14页附图4页(54)发明名称一种抽水蓄能机组开机规律的双目标优选方法及系统(57)摘要本发明公开了一种抽水蓄能机组开机规律的双目标优选方法及系统，用于在抽水蓄能机组水轮机工况开机时，对决策变量进行优选。该方法具体为：根据抽水蓄能机组调节系统建立仿真模型，以转速超调量和转速上升时间建立双目标优化函数，在决策变量、转速曲线和目标函数约束条件下，迭代求解抽水蓄能机组调节系统仿真模型，获得最优导叶开启规律集。本发明选择转速上升时间和转速超调量为两个优化目标，能够寻找到一组优化解，给决策者提供了更多的选择机会，通过决策选择出的解代表更优的开机规律。更优的开机规律能使抽水蓄能机组水轮机工况开机时间更短，机组转速超调更小，机组转速调节时间更短，系统过渡过程动态特性品质更优。CN108304615ACN108304615A权利要求书1/5页1.一种抽水蓄能机组开机规律的双目标优选方法，其特征在于，该方法具体为：(1)建立抽水蓄能机组调节系统仿真模型，模型输出为转速超调量nmax(k)-1、转速上升时间ts(k)，k＝1,…,T为总迭代次数，模型输入是两段式导叶开启规律和PID控制器的决策变量X＝[Kp,Ki,Kd,yc1,yc2,nc]，Kp、Ki、Kd分别为PID控制器中比例环节、积分环节、微分环节中的三个参数，yc1,yc2分别为导叶开启第一段、第二段的导叶开度目标值，nc为导叶开启第二段中导叶开度开始减小的启动时刻tn对应的机组转速值，nmax为转速最大值；(2)初始化决策变量X＝[Kp,Ki,Kd,yc1,yc2,nc]；(3)以双目标优化函数为目标，在决策变量、转速曲线和目标函数约束条件下，迭代求解抽水蓄能机组调节系统仿真模型，获得最优导叶开启规律集；所述双目标优化函数为：式中，nmax＝[nmax(1),...,nmax(T)]为转速最大值序列,ts＝[ts(1),...,ts(T)]为转速上升时间序列，该目标函数的第一个目标函数obj1min(nmax-1)为转速超调量最小化，第二个目标函数obj2mints为转速上升时间最小化；所述目标函数的约束条件为：obj1min(nmax-1)＜C1，obj2mints＜C2式中，C1、C2分别为转速超调量、转速上升时间的上限；所述决策变量的约束条件为：X∈[BL,BU],yc1≥yc2式中，BL、BU分别为决策变量的上、下限所述转速曲线约束条件：z≤1，z为转速曲线的振荡次数。2.根据权利要求1所述的抽水蓄能机组开机规律的双目标优选方法，其特征在于，所述迭代求解抽水蓄能机组调节系统仿真模型的具体实施方式为：Step1：定义粒子包含决策变量、转速超调量、转速上升时间信息；Step2：初始化粒子Si的位置即决策变量Xi(k)和粒子的飞行速度Vi(k)，当前迭代次数k＝1，i＝1,…,M，M为粒子群大小；Step3：将决策变量Xi(k)代入抽水蓄能机组调节系统仿真模型，仿真输出转速超调量转速上升时间Step4：判断粒子Si是否同时满足转速曲线和目标函数约束条件，如果满足，则进入Step5，否则转入Step2；Step5：提取第1次至第k次迭代所得的粒子Si，通过转速超调量和转速上升时间比较确定两两之间的支配关系，若判定第j次迭代的粒子Si未被支配，则将第j次迭代的粒子Si的决策变量作为粒子Si的当前最优决策变量Xibest(k)；Step6：求取第k次迭代的粒子群和第k-1次迭代所得的外部档案集的并集，对并集中的粒子两两之间进行转速超调量、转速上升时间的比较，确定粒子之间的支配关系，选择未被支配的粒子组成外部档案集P；2CN108304615A权利要求书2/5页Step7：在外部档案集P的目标空间中划分网格，统计粒子在网格中的分布密度，在分布密度稀疏的网格中任选一个粒子作为当前全局最优粒子；Step8：结合当前全局最优粒子的决策变量Gbest(k)和最优决策变量Xibest(k)更新粒子Si的速度Vi(k+1)和位置Xi(k+1)：Vi(k+1)＝w*Vi(k)+c1r1(Xibest(k)-Xi(k))+c2r2(Gbest(k)-Xi(k))Xi(k+1)＝Xi(k)+Vi(k+1)其中，w为惯性权重，c1、c2为两个已