一种抽水蓄能机组水泵断电工况导叶关闭规律的优化方法.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CN107480103A(43)申请公布日2017.12.15(21)申请号201710554661.2(22)申请日2017.07.10(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)发明人周建中武越越单亚辉赵志高许颜贺郑阳(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人廖盈春李智(51)Int.Cl.G06F17/17(2006.01)G06N3/00(2006.01)G06Q10/04(2012.01)权利要求书2页说明书8页附图4页(54)发明名称一种抽水蓄能机组水泵断电工况导叶关闭规律的优化方法(57)摘要本发明公开了一种抽水蓄能机组水泵断电工况导叶关闭规律的优化方法，用于对抽水蓄能机组水泵断电工况下导叶关闭规律进行有效优化。利用水泵水轮机全特性曲线建立抽水蓄能机组水泵断电过渡过程模型，以机组转速上升变化峰值和蜗壳进口压力极大值复合指标作为优化目标函数，设计抽水蓄能机组水泵断电工况导叶关闭规律的优化方法，得到Pareto非劣解集，最后在Pareto非劣解集中选出兼容性最好的解作为导叶关闭规律的最优解。通过本发明选取的导叶关闭规律最优解极大程度降低了机组转速上升峰值和蜗壳进口压力极大值，有效提高了对抽水蓄能机组水泵断电极端工况的控制水平。CN107480103ACN107480103A权利要求书1/2页1.一种抽水蓄能机组水泵断电工况导叶关闭规律的优化方法，其特征在于，包括：(1)利用水泵水轮机全特性曲线建立抽水蓄能机组非线性水泵断电过渡过程模型；(2)利用过渡过程模型计算出的机组转速上升极大值以及蜗壳进口压力极值作为优化目标，求出Pareto非劣解集；(3)基于Pareto非劣解集拟合水锤-转速协调关系，以验证Pareto非劣解集的有效性；(4)在Pareto非劣解集中选出兼容性最好的解作为导叶关闭规律的最优解。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)包括如下子步骤：(1.1)建立过水系统模型，所述过水系统模型的传递函数为：其中，h，q分别为水头和流量，hw为水管特征系数，Tr为水机相长，q(s)为流量偏差相对值，h(s)为水头偏差相对值，s为拉普拉斯算子；(1.2)采用实测水泵水轮机全特性曲线作为非线性插值模型，其中，所述全特性曲线为转矩-转速特性曲线Mt11＝f1(α,n11)和流量-转速特性曲线Q11＝f2(α,n11)，Mt11为单位转矩，Q11为单位流量，α为导叶开度，n11为单位转速；(1.3)建立发电机模型，所述发电机模型的传递函数为：其中，Ta为机组惯性时间常数，en为发电机自调节系数；(1.4)将所述过水系统模型、所述非线性插值模型以及所述发电机模型进行级联，获得抽水蓄能机组过渡过程模型。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括如下子步骤：(2.1)设定种群的规模N，最大迭代次数T，搜索参数可行域ti1∈[0,tmax]，ti2∈[ti1,tmax]以及yi1∈[ymin,y0]，随机生成N组由关闭规律拐点位置组成的向量，具体的粒子个体位置表示为Pi＝[ti1,yi1,ti2],i＝1,2,...d,...,N，其中，tmax为最大关闭时间，y0为初始开度，ymin为导叶最小开度；(2.2)由Nmax,i≤constantN设定转速上升率约束，由Hmax,i≤constantH设定蜗壳进口压力约束，其中，Nmax,i为第i台机组转速上升率极值，constantN为转速上升率约束限制常数，Hmax,i为第i台机组蜗壳进口压力极值，constantH为蜗壳进口压力最大值约束常数；(2.3)计算各粒子个体的目标函数值Fi＝[Nmax(Pi),Hmax(Pi)]，i＝1,...,N，根据各粒子个体的目标函数值确定初始种群的非劣解，存入Pareto解集中，由各粒子个体目标函数值的支配关系，确定粒子的适应度值，由适应度值更新粒子惯性质量将惯性质量最大的粒子存入Pareto解集，以更新Pareto解集，其中，Nmax(Pi)为第i个粒子所属机组的转速上升极大值，Hmax(Pi)为第i个粒子所属机组的蜗壳进口压力极值，fi为第i个粒子的适应度值大小，为粒子群体最优适应度值，为粒子群体最差适应度值；(2.4)由得到第i个粒子在第d维空间受到2CN107480103A权利要求书2/2页第j个粒子作用力，根据粒子间的相互作用力由得到第i个粒子受其他粒子引力随机加权，根据粒子受其他粒子引力随机加权由得到第i个粒子加速度，其中，Mi和Mj分别为第i个和第j个粒子的惯性质量，为引力时间常数，G0和为常数，t为迭代次数，T为总迭代次数，Pi(t)表示第t次迭代时第i个粒子位置，dP