[發(fā)明專利]一種抽水蓄能機(jī)組導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律雙目標(biāo)優(yōu)化方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711430466.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108280263A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李超順;賴昕杰;許顏賀;鄒雯;侯進(jìn)皎;張楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發(fā)明提出一種基于雙目標(biāo)優(yōu)化的抽水蓄能機(jī)組雙目標(biāo)導(dǎo)葉關(guān)閉優(yōu)化方法及系統(tǒng)，具體為：采集初始時(shí)刻的機(jī)組轉(zhuǎn)速、蝸殼水擊壓力；建立抽水蓄能機(jī)組過(guò)渡過(guò)程仿真模型，模型輸出為機(jī)組轉(zhuǎn)速、蝸殼水擊壓力，模型輸入是導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律；在控制參數(shù)和目標(biāo)函數(shù)約束條件下，以雙目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)為目標(biāo)，迭代求解抽水蓄能機(jī)組過(guò)渡過(guò)程仿真模型，獲得最優(yōu)控制參數(shù)。本發(fā)明同時(shí)優(yōu)化轉(zhuǎn)速指標(biāo)和水擊壓力指標(biāo)，單次求解優(yōu)化模型即可獲得關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化方案集，該方法充分反應(yīng)了目標(biāo)的對(duì)立特性，顯著提高了導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律的優(yōu)化效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及抽水蓄能機(jī)組控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抽水蓄能機(jī)組導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律雙目標(biāo)優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在電力系統(tǒng)中，抽水蓄能電站承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用的重要作用，是維護(hù)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。當(dāng)機(jī)組在水輪機(jī)工況下，電網(wǎng)或機(jī)組發(fā)生故障需要切除負(fù)荷，或在水泵工況下電力系統(tǒng)突然斷電使水輪機(jī)失去驅(qū)動(dòng)力時(shí)，調(diào)速器根據(jù)既定的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律控制導(dǎo)葉關(guān)閉。甩負(fù)荷和水泵斷電過(guò)渡過(guò)程的兩個(gè)核心指標(biāo)為：機(jī)組最大轉(zhuǎn)速指標(biāo)(轉(zhuǎn)速指標(biāo))和蝸殼水擊最大壓力指標(biāo)(水擊壓力指標(biāo))，均越小越好。導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律是抽水蓄能機(jī)組大波動(dòng)過(guò)渡過(guò)程的主要控制手段，與甩負(fù)荷和水泵斷電過(guò)渡過(guò)程核心指標(biāo)直接相關(guān)，因此優(yōu)化導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律是在不增加額外投資條件下保證電站大波動(dòng)過(guò)渡過(guò)程安全運(yùn)行的最經(jīng)濟(jì)且有效的措施，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

傳統(tǒng)的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律為一段關(guān)閉和兩段關(guān)閉，通過(guò)對(duì)關(guān)閉規(guī)律的關(guān)閉時(shí)間和拐點(diǎn)等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置，能有效提升抽水蓄能機(jī)組在甩負(fù)荷和水泵斷電工況下的過(guò)渡性能。為了均衡抽水蓄能機(jī)組甩負(fù)荷和水泵斷電過(guò)渡過(guò)程中轉(zhuǎn)速指標(biāo)和水擊壓力指標(biāo)，當(dāng)前的過(guò)渡過(guò)程優(yōu)化目標(biāo)一般由轉(zhuǎn)速指標(biāo)、水擊壓力指標(biāo)通過(guò)加權(quán)方法形成單目標(biāo)。通過(guò)調(diào)整權(quán)重系數(shù)，可優(yōu)化得到不同目標(biāo)偏好下的導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律，但存在一次優(yōu)化僅可以得到一個(gè)導(dǎo)葉關(guān)閉優(yōu)化方案的缺陷。總而言之，通過(guò)將轉(zhuǎn)速目標(biāo)和水擊壓力目標(biāo)加權(quán)的方式將雙目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的解決方法仍然存在以下不足：

(1)不能反映目標(biāo)的對(duì)立矛盾特性；(2)目標(biāo)權(quán)重系數(shù)憑經(jīng)驗(yàn)確定，缺乏通用方法；(3)進(jìn)行導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化時(shí)，需要通過(guò)不斷調(diào)整目標(biāo)權(quán)重，并進(jìn)行仿真來(lái)獲得滿足不同調(diào)保計(jì)算要求的優(yōu)化結(jié)果，優(yōu)化效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于雙目標(biāo)優(yōu)化的抽水蓄能機(jī)組雙目標(biāo)導(dǎo)葉關(guān)閉優(yōu)化方法，通過(guò)建立抽水蓄能機(jī)組導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律雙目標(biāo)優(yōu)化模型，同時(shí)優(yōu)化轉(zhuǎn)速指標(biāo)和水擊壓力指標(biāo)，單次求解優(yōu)化模型即可獲得關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化方案集，本發(fā)明方法充分反應(yīng)了目標(biāo)的對(duì)立特性，顯著提高了導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律的優(yōu)化效率。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)目的，本發(fā)明方法包括如下步驟：

一種抽水蓄能機(jī)組導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律雙目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，該方法具體為：

(1)采集初始時(shí)刻的機(jī)組轉(zhuǎn)速n(0)、蝸殼水擊壓力H_wk(0)；

(2)建立抽水蓄能機(jī)組過(guò)渡過(guò)程仿真模型，模型輸出為機(jī)組轉(zhuǎn)速n(k)、蝸殼水擊壓力H_wk(k)，模型輸入是導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律a(k)，k＝1,…,T為總迭代次數(shù)；所述導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律采用三段式導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律，該關(guān)閉規(guī)律的控制參數(shù)包括：第一段關(guān)閉時(shí)長(zhǎng)t₁、第二段關(guān)閉時(shí)長(zhǎng)t₂、第三段關(guān)閉時(shí)長(zhǎng)t₃、第一段導(dǎo)葉開(kāi)度相對(duì)變化幅度y₁、第二段導(dǎo)葉開(kāi)度相對(duì)變化幅度y₂，第三段導(dǎo)葉開(kāi)度相對(duì)變化幅度可由y₃；

(3)以初始時(shí)刻的機(jī)組轉(zhuǎn)速、蝸殼水擊壓力為初始值，在控制參數(shù)和目標(biāo)函數(shù)約束條件下，以雙目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)為目標(biāo)，迭代求解抽水蓄能機(jī)組過(guò)渡過(guò)程仿真模型，獲得最優(yōu)控制參數(shù)即最優(yōu)導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律；

所述雙目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)為：