[发明专利]一种水轮机调节系统的参数辨识方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统参数优化技术领域，更具体地，涉及一种水轮机调节系统参数辨识方法。

背景技术

水轮机调节系统是水轮发电机组的重要组成部分，其主要任务是根据负荷的变化，调节机组的频率和出力。参数辨识是一种适用于模型结构已知而具体参数未知系统的重要的建模方法，其原理是：采集系统动态过程输出数据并建立系统的仿真模型，通过一定方法来确定一组参数值，使得由模型计算得到的仿真系统响应输出能最好地拟合实际系统。由于实际运行中，水轮机调节系统的模型参数往往偏离典型工况参数，根据现场采集的数据进行调节系统参数辨识动态获得系统模型是一项非常重要的工作。

近年来有人提出将启发式优化算法用于水轮机调节系统的参数辨识。粒子群优化算法(particleswarmoptimization，PSO)和引力搜索算法(gravitationalsearchalgorithm，GSA)等算法已经被应用于水轮机调节系统的参数辨识。由于PSO、GSA等传统优化方法存在早熟、易陷入局部极值等不足，使得应用这些算法在水轮机调节系统参数辨识过程中，可能无法搜索到全局最优值。

发明内容

针对传统方法的不足，本发明提出了一种基于新型启发式优化算法的水轮机调节系统参数辨识方法，可以有效辨识出系统参数，具有很好的实用价值。

为了实现上述目的，本发明提供了一种水轮机调节系统参数辨识方法，包括如下步骤：

步骤(1)：建立水轮机调节系统仿真模型，水轮机调节系统如图1所示。水轮机调节系统一般由PID控制器、电液随动系统、引水系统与水轮机、发电机及负载组成。具体的，水轮机调节系统是一个典型的反馈控制系统，当频率给定发生改变时，PID控制器根据机组频率偏差产生调节控制信号驱动电液随动系统，改变水轮机导叶开度，水轮机进口流量随之发生改变，在水轮机导叶开度改变瞬间，引水系统中往往发生水锤现象，导致水轮机蜗壳压力发生变化；水轮机进口流量和蜗壳压力的变化，会使水轮机力矩发生改变，从而使水轮机力矩与发电机的负载阻力矩产生差值，发电机转速随之发生变化，转速改变同步地调节了频率大小，达到调节机组频率的目的。

由于在实际生产中，不同水电站所采用的水轮机调节系统各组成部分结构不尽相同，本发明以图2所示系统结构图为例来说明水轮机调节系统模型结构。所述的水轮机调节主要任务是对水电机组维持频率和出力进行调节。图2中c为频率扰动信号，k_p,k_i,k_d为PID控制器参数，T_y1和T_y为电液随动系统的两个时间常数，y_t为导叶开度，m_t为水轮机力矩，m_g0为负荷扰动，T_a为机组惯性时间常数，e_n为发电机与水轮机自调节系数之差，x为机组频率，q为流量，h为水头；T_r为水锤反射时间常数；h_w为引水管道特征常数；e_y、e_h分别为水轮机力矩对导叶开度和水头的传递系数；e_qh、e_qy分别为水轮机流量对导叶开度和水头的传递系数。仿真系统中变量用偏差相对值表示。实际水轮机调节系统在运行中需要辨识的参数为θ^=[kp,ki,kd,Ty1,Ty,h2,Tr,Ta,en];]]>