[发明专利]一种直接整定水电站调速器最优调节参数的方法

说明书

本发明提出了一种直接整定水电站调速器最优调节参数的方法，在得出系统状态空间表达式后，通过求解水电站引水发电系统状态转移矩阵及系统解耦化为约当标准型的方法给出转速波动各个极值点，利用系统解耦的方法得出由状态矩阵特征值及特征向量表示的机组转速波动表达式，将极值点带入转速波动表达式直接求得转速波动峰值及衰减率，通过联立转速波动方程及允许波动带宽线求解二者最后一个交点以确定系统调节时间。本方法可以快速得到所有调速器参数组合下系统调节品质参数，综合各个调节品质参数从而确定最优调速器参数组合，避免了大量的计算，缩短了调速器参数整定时间。

技术领域

本发明属于水利水电工程领域，具体涉及一种整定水电站小波动调速器最优调节参数的方法。

背景技术

水电站机组在电力系统中通常担负着调峰、调频的任务，其稳定运行对于电站本身及电网的安全具有重要的意义。在电网发生负荷扰动后由于机组出力与负载之间的不平衡将会导致机组转速发生变化，机组调速器感知机组转速与额定转速偏差后对机组导叶开度进行调整以降低转速偏差，从而引起整个水电站引水发电系统的波动。对于不同的调速器参数组合机组转速波动过程将具有不同的特征，因此如何确定调速器最优参数组合对于整个水电站引水发电系统及电网的安全质量等具有至关重要的作用。

水轮机的调节系统是水力、机械及电气相互耦合的控制系统，属于非线性调节系统，涉及到的领域及理论较多。目前尚未有在全面考虑机组特性、调速器特性及水道惯性等前提下的调速器参数直接整定方法，大部分对于调速器参数的选取均是通过试算或者试验法，需要对每一组试算的调速器参数进行模拟，从而才能找到比较好的调速器参数组合，具有工作量大、程序繁琐的缺点。因此，如何快速给出全部调速器参数组合下的小波动调节品质对于水电站引水发电系统最优调速器的设计选择具有重要的意义。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种直接整定水电站调速器最优调节参数的方法，可快速求出全部满足稳定性要求的调速器参数组合下的小波动调节品质参数，从而确定小波动最优调速器参数组合，无需对整个系统进行时域计算，具有方便、高效的特点。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种直接整定水电站调速器最优参数的方法，包括以下步骤：

(1)获取系统的状态变量，确定系统的状态空间表达式；

(2)确定系统满足稳定性要求的全部调速器参数组合；

(3)通过系统解耦化约当标准型的方法得出由状态矩阵特征值及特征向量表示的机组转速波动表达式；

(4)通过对转速波动表达式求导或求解状态转移矩阵的方法确定转速波动极值点；

(5)将各个极值点带入转速波动表达式得到转速波动峰值及衰减率；

(6)联立转速波动方程及允许波动带宽线求解二者最后一个交点以确定系统调节时间；

(7)通过对比峰值、衰减率及调节时间三个调节品质参数确定最佳的调速器参数组合。

进一步地，所述步骤1中状态空间表达式为：

状态方程

Y＝CX+DU输出方程

式中：X＝[x₁ x₂...x_n]^T为由状态变量组成的列向量；由各个状态变量微分形式组成的列向量；n为系统的阶数；A为状态矩阵；U为外部扰动列向量；B、C均为n阶单位矩阵；D为n阶零矩阵；Y为状态变量的输出形式，在水电站引水发电系统中Y＝X。

进一步地，所述步骤2中稳定性要求是指状态矩阵A全部特征值实部均小于0。