[發明專利]一種抽水蓄能機組水泵斷電工況導葉關閉規律的優化方法

有效

• 申請號: 201710554661.2
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107480103B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 周建中;武越越;單亞輝;趙志高;許顏賀;鄭陽
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F17/17
• 分類號: G06F17/17;G06N3/00;G06Q10/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發明公開了一種抽水蓄能機組水泵斷電工況導葉關閉規律的優化方法，用于對抽水蓄能機組水泵斷電工況下導葉關閉規律進行有效優化。利用水泵水輪機全特性曲線建立抽水蓄能機組水泵斷電過渡過程模型，以機組轉速上升變化峰值和蝸殼進口壓力極大值復合指標作為優化目標函數，設計抽水蓄能機組水泵斷電工況導葉關閉規律的優化方法，得到Pareto非劣解集，最后在Pareto非劣解集中選出兼容性最好的解作為導葉關閉規律的最優解。通過本發明選取的導葉關閉規律最優解極大程度降低了機組轉速上升峰值和蝸殼進口壓力極大值，有效提高了對抽水蓄能機組水泵斷電極端工況的控制水平。

技術領域

本發明屬于電力系統水泵水輪機過渡過程分析領域，更具體地，涉及一種抽水蓄能機組水泵斷電工況導葉關閉規律的優化方法。

背景技術

抽水蓄能機組正常抽水時，若遇到斷電情況，需要導葉及時將管道中的水流截斷。在此極端工況下，水力瞬變會對抽水蓄能機組和壓力引水系統的可靠運行造成極大的風險，不利于機組的安全高效穩定運行。為了達到機組安全穩定運行的目的，亟需提高抽水蓄能機組對極端工況變化的控制水平。

工程實際中，選擇合適的關閉規律，可以在一定范圍內降低水擊壓力和轉速峰值。近年來，有人將遺傳算法應用于抽水蓄能機組導葉關閉規律優化中，但是均是將轉速和水錘的多目標問題線性轉化為單目標問題，不能很好的體現兩者的協聯關系。因此，求得使機組轉速上升快速降低，并且使過水系統水錘壓強極值又能達到調節保證計算要求的合適導葉關閉規律成為工程難題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供了一種抽水蓄能機組水泵斷電工況導葉關閉規律的優化方法，由此解決目前的抽水蓄能機組導葉關閉規律優化方法中抽水蓄能機組對極端工況變化的控制水平較低的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種抽水蓄能機組水泵斷電工況導葉關閉規律的優化方法，包括：

(1)利用水泵水輪機全特性曲線建立抽水蓄能機組非線性水泵斷電過渡過程模型；

(2)利用過渡過程模型計算出的機組轉速上升極大值以及蝸殼進口壓力極值作為優化目標，求出Pareto非劣解集；

(3)基于Pareto非劣解集擬合水錘-轉速協調關系，以驗證Pareto非劣解集的有效性；

(4)在Pareto非劣解集中選出兼容性最好的解作為導葉關閉規律的最優解。

優選地，步驟(1)包括如下子步驟：

(1.1)建立過水系統模型，所述過水系統模型的傳遞函數為：其中，h，q分別為水頭和流量，h_w為水管特征系數，T_r為水機相長，q(s)為流量偏差相對值，h(s)為水頭偏差相對值，s為拉普拉斯算子；

(1.2)采用實測水泵水輪機全特性曲線作為非線性插值模型，其中，所述全特性曲線為轉矩-轉速特性曲線M_t11＝f₁(α,n₁₁)和流量-轉速特性曲線Q₁₁＝f₂(α,n₁₁)，M_t11為單位轉矩，Q₁₁為單位流量，α為導葉開度，n₁₁為單位轉速；

(1.3)建立發電機模型，所述發電機模型的傳遞函數為：其中，T_a為機組慣性時間常數，e_n為發電機自調節系數；

(1.4)將所述過水系統模型、所述非線性插值模型以及所述發電機模型進行級聯，獲得抽水蓄能機組過渡過程模型。

優選地，步驟(2)包括如下子步驟：