[發(fā)明專利]一種基于電網(wǎng)系統(tǒng)的水電機組調(diào)速器PID參數(shù)優(yōu)化方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811347163.1
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109301844B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周挺輝;甄鴻越;劉蔚;趙利剛;王長香;黃冠標(biāo);楊誠
• 申請（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司;中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發(fā)明公開了一種基于電網(wǎng)系統(tǒng)的水電機組調(diào)速器PID參數(shù)優(yōu)化方法與裝置，該方法包括：確定電網(wǎng)系統(tǒng)中需進行調(diào)速器PID參數(shù)優(yōu)化的水電機組，并將PID參數(shù)中的初始比例系數(shù)和初始積分系數(shù)分別調(diào)整為第一比例系數(shù)和第一積分系數(shù)；對電網(wǎng)系統(tǒng)進行故障擾動，使其發(fā)生低頻振蕩，并獲取其在發(fā)生低頻振蕩期間的振動周期和記錄水電機組的機械功率曲線；根據(jù)機械功率曲線計算電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障擾動后水電機組功率的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)量、穩(wěn)態(tài)時間和超調(diào)比例；根據(jù)預(yù)設(shè)閾值對水電機組的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)量和穩(wěn)態(tài)時間進行判斷，從而對水電機組調(diào)速器PID參數(shù)進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在較短的時間內(nèi)，為電網(wǎng)系統(tǒng)中的水電機組調(diào)速器找到一組合理的PID參數(shù)，有效地抑制大電網(wǎng)的超低頻振蕩現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于電網(wǎng)系統(tǒng)的水電機組調(diào)速器PID參數(shù)優(yōu)化方法與裝置。

背景技術(shù)

云南電網(wǎng)作為中國西電東送的重要能源基地，裝有大量水電機組。在2016年云南電網(wǎng)同南方電網(wǎng)主網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)試驗期間，云南電網(wǎng)出現(xiàn)了長時間、大幅度的超低頻振蕩現(xiàn)象，振蕩周期約為20s；該振蕩一定程序上制約著異步后云南電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。研究發(fā)現(xiàn)振蕩主要是由云南電網(wǎng)大量水電機組的水錘效應(yīng)引起的負阻尼所致，并且水電機組調(diào)速系統(tǒng)提供的負阻尼進一步加劇了該振蕩。水錘效應(yīng)由機械結(jié)構(gòu)所引起，目前難以對已投產(chǎn)的設(shè)備進行有效的改進，目前針對該問題主流的解決方案為對水電機組調(diào)速器的PID(比例proportion-積分integration-微分differentiation控制器簡稱)參數(shù)進行優(yōu)化。

傳統(tǒng)的PID優(yōu)化方法有許多，單純形法、梯度法、遺傳算法等，這些方法都存在著各自的一些缺陷。單純形法由于受到初始值和計算步長的影響，容易陷入局部最優(yōu)解；梯度法則對目標(biāo)函數(shù)的要求較高，在目標(biāo)函數(shù)連續(xù)可導(dǎo)的情形下才能調(diào)速；遺傳算法需要進行遺傳例子操作，收斂速度十分慢，且容易產(chǎn)生局部最優(yōu)和早熟現(xiàn)象；粒子群算法則具有較強的全局搜索能力，以前常用于水電機組的調(diào)速器PID參數(shù)設(shè)計及優(yōu)化，但為了使各臺水電機組的調(diào)速性能通過系統(tǒng)頻率連接成為一個整體，需要同時對電網(wǎng)系統(tǒng)中的主要水電機組同時進行優(yōu)化，這樣粒子群算法中粒子的維度將超過100維，在產(chǎn)生合理的、較好的PID參數(shù)時計算繁瑣、耗時長，滿足不了實際生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于電網(wǎng)系統(tǒng)的水電機組調(diào)速器PID參數(shù)優(yōu)化方法與裝置，可以在較短的時間內(nèi)，為電網(wǎng)系統(tǒng)中的水電機組調(diào)速器找到一組合理的PID參數(shù)，有效地抑制大電網(wǎng)的超低頻振蕩現(xiàn)象。

本發(fā)明實施例提供一種基于電網(wǎng)系統(tǒng)的水電機組調(diào)速器PID參數(shù)優(yōu)化方法，包括：

確定所述電網(wǎng)系統(tǒng)中需進行調(diào)速器PID參數(shù)優(yōu)化的水電機組，并將每一個水電機組調(diào)速器PID參數(shù)中的初始比例系數(shù)和初始積分系數(shù)分別調(diào)整為第一比例系數(shù)和第一積分系數(shù)；

對所述電網(wǎng)系統(tǒng)進行故障擾動，以激發(fā)所述電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩，并對所述低頻振蕩產(chǎn)生的信號進行Prony分析，獲取所述電網(wǎng)系統(tǒng)在發(fā)生所述低頻振蕩期間的振動周期；

當(dāng)所述電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時，記錄每一個水電機組的機械功率曲線，并根據(jù)所述機械功率曲線計算所述電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障擾動后每一個水電機組功率的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)量和穩(wěn)態(tài)時間；

根據(jù)所述機械功率曲線和所述穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)量計算所述水電機組的超調(diào)比例；

判斷所述每一個水電機組的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)量是否小于第一閾值，若是，則調(diào)整所述水電機組的第一積分系數(shù)，并重新對所述電網(wǎng)系統(tǒng)進行故障擾動，重新計算每一個水電機組功率的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)量；若否，則調(diào)整若干個水電機組的第一比例系數(shù)；

判斷所述每一個水電機組的穩(wěn)態(tài)時間是否小于第二閾值，若是，則結(jié)束對所述水電機組調(diào)速器PID參數(shù)的優(yōu)化過程；若否，則重新對所述電網(wǎng)系統(tǒng)進行故障擾動，重新計算每一個水電機組功率的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)量。

優(yōu)選地，所述并根據(jù)所述機械功率曲線計算所述電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障擾動后每一個水電機組功率的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)量和穩(wěn)態(tài)時間，具體包括：