[发明专利]具有抗速度饱和的微分优先水轮机PID调速器控制方法

说明书

本发明公开了具有抗速度饱和的微分优先水轮机PID调速器控制方法，PID模块输出值为比例项、积分项以及微分项输出值之和，针对比例项的速度饱和，将比例项输出值的变化速度限制在接力器开启速度与关闭速度之间；针对积分项速度饱和，采用当比例项速度受限或调节器输出幅值受限时停止积分项累积；鉴于微分形成的饱和区域R_D较小，为保证调速器的超前校正作用对微分项输出值的速度不进行限制。本发明具有抗速度饱和的微分优先水轮机PID调速器控制方法，能够提高水轮机调节系统的调节品质，提高系统稳定性。

技术领域

本发明属于水轮机调节系统技术领域，具体涉及一种具有抗速度饱和的微分优先水轮机PID调速器控制方法。

背景技术

孤网大负荷扰动下水轮发电机组调节不稳定现象频发，渭沱水电站、满拉水电站、马迹塘电站、瑞丽江一级水电站等多个水电站均出现这一问题。经分析引起这一问题的主要原因是调速器的接力器速度因调节保证的要求受到限制使PID调节器产生速度饱和，而在并入大电网情况下这一问题对调节品质不带来明显影响，因此目前的水轮机调速器控制方法均不具有抑制调节器速度饱和的作用，进而在孤网大负荷扰动下因调节器速度饱和引起系统调节品质下降、系统稳定性不足、甚至调节过程发散等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有抗速度饱和的微分优先水轮机PID调速器控制方法，解决了现有技术在大扰动中因速度饱和引起系统调节品质下降、系统稳定性不足、甚至调节过程发散的问题。

本发明所采用的技术方案是，具有抗速度饱和的微分优先水轮机PID调速器控制方法，针对比例项的速度饱和，将比例项输出值的变化速度限制在接力器开启速度与关闭速度之间；针对积分项速度饱和，采用当比例项速度受限或调节器输出幅值受限时停止积分项累积；鉴于微分形成的饱和区域R_D较小，为保证调速器的超前校正作用对微分项输出值的速度不进行限制。

本发明的特点还在于：

PID模块输出值y_PID(k)为比例项、积分项以及微分项输出值之和，具体为：

y_PID(k)＝y_P(k)+y_I(k)+y_D(k) (1)

其中，k为计算周期数；y_P(k)为第k个计算周期的比例项输出值；y_I(k)为第k个计算周期的积分项输出值；y_D(k)为第k个计算周期的微分项输出值；

当比例项输出值的变化速度超出最快速度限制时按最快速度变化，否则其输出值等于比例增益与频率偏差的乘积，即

其中，条件C为K_P△f(k)-y_p(k-1)≥v_maxT；K_P为比例增益；Δf(k)为第k个计算周期的频率偏差；v_max为导叶最快开启速度，v_max＝1/T_O；T为采样周期，s；条件D为v_minT≥K_P△f(k)-y_p(k-1)；v_min为导叶最快关闭速度，v_min＝-1/T_C。

当PID输出值y_PID幅值受限时该周期内不进行积分累积；当y_P的变化速度受限时该周期内不进行积分累积，即积分项输出为：