[发明专利]一种抑制水锤压力波动的PID控制方法

说明书

本发明涉及一种抑制水锤压力波动的新型PID控制方法。通过获取机组频率与进水口压力值两项变量，加权计算获得初始变量值，经过一次比例环节、二次比例环节、积分环节、微分环节叠加，输出控制指令；将控制指令输出至水轮机调速器控制系统，以抑制调节过程中发生的水锤压力波动现象。本发明方法应用于水轮机调速器开度控制，以满足对调节水锤引起的功率波动的控制要求。

技术领域

本发明涉及水轮机控制领域，特别是一种抑制水锤压力波动的PID控制方法。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展，电力装机容量与电力负荷均飞速增长，电力系统的调峰调频能力成为制约电力系统发展的突出问题。为满足电力系统调峰调频需求，国家颁布《电网运行准则》等一些列规范导则，对电站调频做出了详细要求及规范。但水电站由于水流体本身的物理特性，在调节过程中会由“水锤”效应导则功率“反调”现象，这对电力系统稳定是具有十分不利的影响的。而在传统调节方法的基础上进行优化无法在“反调”抑制与调节速率要求上达到两全，因此，研究更先进的控制规律和策略存在其必然性与紧迫性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制水锤压力波动的PID控制方法，以克服传统控制方法中存在相关缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种抑制水锤压力波动的PID控制方法，包括如下步骤，

步骤S1、获取当前周期机组频率与设定频率差值作为第一差值，获取当前周期与上一周期蜗壳压力差值作为第二差值，将满足预设条件第一差值与满足预设条件的第二差值求差，作为初始变量；

步骤S2、当初始变量满足相应条件后，经过一次比例环节、二次比例环节、非线性积分环节、微分环节叠加，输出控制指令；

步骤S3、将控制指令输出至水轮机调速器控制系统，以抑制调节过程中发生的水锤压力波动现象。

在本发明一实施例中，所述步骤S1中，计算依据如下：

M＝M₁–kM₂

其中，M为初始变量，M₁为当前周期机组频率减去设定频率的差值，即第一差值，M₂为当前周期蜗壳压力减去上一周期蜗壳压力的差值，即第二差值，K₁为预设条件1，K₂为预设条件2，k为修正系数。

在本发明一实施例中，所述步骤S2中，输出量由下式确定：

其中，P(k)为当前控制周期对应的比例项，K_p1为一次比例增益系数，K_p2为二次比例增益系数，K_i为积分增益系数，K_d为微分增益系数，Tw为水流惯性时间常数。

在本发明一实施例中，输出量u(t)可进行下列离散；其中比例环节根据下式确定：

其中，K_p1为一次比例增益系数，K_p2为二次比例增益系数，Tw为水流惯性时间常数，Δt为采样周期，意为向上取整；

积分环节根据下式确定：

其中，I(k)为当前周期对应的积分项，K_i为积分增益系数，Δt为采样周期；

微分环节根据下式确定：

其中，D(k)为当前周期对应的微分项，K_d为微分增益系数，T_1v为微分衰减时间常数，Δt为采样周期；