汽轮发电机组中控制参数的优化方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及汽轮发电机组中控制参数的优化方法和装置。所述方法包括：基于汽轮发电机组中各控制系统的工作特性，构建各控制系统的系统模型；根据所述系统模型确定待优化控制参数，建立对应的协调优化目标函数，所述协调优化目标函数以汽轮发电机组的辅助调节性能指标和动态稳定性能指标作为目标约束，并以待优化控制参数的全局最优解为输出；采用全局迭代寻优算法对所述协调优化目标函数进行求解，得到所述待优化控制参数的全局最优解。本发明专利技术能够有效确定出系统控制参数全局最优解，避免因参数设置不当而引发的低频振荡。

Method and device for optimizing control parameter in turbo generator set

The invention relates to an optimization method and a device for controlling parameters in a steam turbine generator set. The method includes: the characteristics of the control system of steam turbine unit based on the system model of the control system; according to the system model to determine the optimal control parameters, the optimization objective function to establish the corresponding coordination, the coordination and optimization of the objective function to assist the steam turbine regulation performance and dynamic performance index as the target constraints, and to optimize the global optimal control parameters for the output of the global solution; iterative optimization algorithm for the coordinated optimization objective function to solve the global optimal control parameters to be optimized solutions. The invention can effectively determine the global optimum solution of the system control parameter, and avoid the low frequency oscillation caused by improper parameter setting.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力设备
，特别是涉及汽轮发电机组中控制参数的优化方法和汽轮发电机组中控制参数的优化装置。
技术介绍
传统对电力系统动态稳定性的研究主要集中在励磁调节控制参数对系统阻尼的影响，为了解决这个问题，在系统中引入电力系统稳定器(PowerSystemStabilizer，简称PSS)，通过向系统提供正向阻尼来提高系统的动态稳定性。现代电力系统广泛采用大容量机组，同时电网的负荷峰谷差日益增加，为了满足电网的负荷要求与频率稳定，大型机组需要具有较强的一次调频能力。然而随着数字电液控制系统(DigitalElectric-HydraulicControlSystem，DEH)的普及，调速系统的响应速度得到很大的提高，对系统动态稳定性的影响也越来越显著。然而，在通过改变DEH的控制参数来提高一次调频性能的同时，也有可能会引发系统产生低频振荡。此外，在汽轮机自动控制运行中，机炉协调控制系统以及调速器的负荷参考值及其变化率同样会对系统的一次调频性能和动态稳定性产生影响。基于此，对于汽轮发电机组多控制系统而言，为了保证汽轮发电机组的安全稳定运行，如何优化控制参数成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
基于此，本专利技术实施例提供了汽轮发电机组中控制参数的优化方法和装置，能够有效确定出系统控制参数全局最优解，避免因参数设置不当而引发的低频振荡。本专利技术一方面提供汽轮发电机组中控制参数的优化方法，包括：基于汽轮发电机组中各控制系统的工作特性，构建各控制系统的系统模型；根据所述系统模型确定待优化控制参数，建立对应的协调优化目标函数，所述协调优化目标函数以汽轮发电机组的辅助调节性能指标和动态稳定性能指标作为目标约束，并以待优化控制参数的全局最优解为输出；采用全局迭代寻优算法对所述协调优化目标函数进行求解，得到所述待优化控制参数的全局最优解。本专利技术另一方面提供一种汽轮发电机组中控制参数的优化装置，包括：模型构建单元，用于基于汽轮发电机组中各控制系统的工作特性，构建各控制系统的系统模型；目标函数确定单元，用于根据所述系统模型确定待优化控制参数，建立对应的协调优化目标函数，所述协调优化目标函数以汽轮发电机组的辅助调节性能指标和动态稳定性能指标作为目标约束，并以待优化控制参数的全局最优解为输出；迭代求解单元，用于采用全局迭代寻优算法对所述协调优化目标函数进行求解，得到所述待优化控制参数的全局最优解。上述技术方案，基于汽轮发电机组中各控制系统的工作特性，构建各控制系统的系统模型；根据所述系统模型确定待优化控制参数，建立对应的协调优化目标函数，所述协调优化目标函数以汽轮发电机组的辅助调节性能指标和动态稳定性能指标作为目标约束，并以待优化控制参数的全局最优解为输出；采用全局迭代寻优算法对所述协调优化目标函数进行求解，得到所述待优化控制参数的全局最优解。通过本专利技术实施例的方案，有利于优化汽轮发电机组中的控制系统，使得汽轮发电机组的辅助调节性能和动态稳定性能得到提升。附图说明图1为一实施例的汽轮发电机组中控制参数的优化方法的示意性流程图；图2为一实施例的汽轮发电机组中控制参数的优化方法的示意性原理图；图3为一实施例的汽轮发电机组中励磁系统工作特性的示意性原理图；图4为一实施例的汽轮发电机组中PSS系统工作特性的示意性原理图；图5为一实施例的汽轮发电机组中CCS负荷指令系统工作特性的示意性原理图；图6为一实施例的汽轮发电机组中CCS汽轮机主控与锅炉主控系统工作特性的示意性原理图；图7为一实施例的采用禁忌搜索算法对所述协调优化目标函数进行求解的示意性流程图；图8为一实施例的汽轮发电机组初始状态对应的系统实际调频量的响应曲线图；图9为一实施例的汽轮发电机组的控制参数优化后的系统实际调频量的响应曲线图；图10为一实施例的汽轮发电机组中控制参数的优化装置的示意性结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1为一实施例的汽轮发电机组中控制参数的优化方法的示意性流程图；如图1所示，本实施例中的汽轮发电机组中控制参数的优化方法包括步骤：S11，基于汽轮发电机组中各控制系统的工作特性，构建各控制系统的系统模型；汽轮发电机组中的控制系统包括锅炉控制系统、汽轮机控制系统、励磁系统、电力系统稳定器控制系统、调速器控制系统以及机炉协调控制系统等，由于各控制系统的控制参数的变化均会影响到汽轮发电机组的辅助调节性能和动态稳定性能，因此为了实现保证汽轮发电机组的辅助调节性能和动态稳定性能，需综合至少两个控制系统的控制参数对汽轮发电机组进行协调优化。S12，根据所述系统模型确定待优化控制参数，建立对应的协调优化目标函数，所述协调优化目标函数以汽轮发电机组的辅助调节性能指标和动态稳定性能指标作为目标约束，并以待优化控制参数的全局最优解为输出；本实施例中，即将所述汽轮发电机组的辅助调节性能指标和动态稳定性能指标作为所述协调优化目标函数的目标函数值，求解使所述目标函数值最优的待优化控制参数。S13，采用全局迭代寻优算法对所述协调优化目标函数进行求解，得到所述待优化控制参数的全局最优解。在一优选实施方式中，采用禁忌搜索算法对所述协调优化目标函数进行求解。禁忌搜索(TabuSearch，简称TS)算法是一种亚启发式(meta-heuristic)随机搜索算法，它从一个初始可行解出发，选择一系列的特定搜索方向(移动)作为试探，选择实现让特定的目标函数值变化最多的移动。为了避免陷入局部最优解，TS算法中采用了一种灵活的“记忆”技术，对已经进行的优化过程进行记录和选择，指导下一步的搜索方向，这就是禁忌表的建立。禁忌搜索算法属于全局迭代寻优算算法，通过禁忌规则和禁忌表的引入来避免迂回搜索，并通过特赦规则来赦免一些被禁忌的优良状态，从而保证最终实现全局优化。在一优选实施方式中，步骤S11中构建的系统模型包括：励磁系统模型、电力系统稳定器模型、调速器模型以及机炉协调控制系统模型。基于上述系统模型的汽轮发电机组中控制参数的优化方法的原理如图2所示。进一步的，下面结合图3～图7，对各系统模型的构建原理进行举例说明。(1)确定汽轮发电机组中汽轮机的传递函数模型实际运行中的汽轮机多为三缸系统，优选的，将汽轮机简化为一个只考虑高压汽室容积常数的环节，汽轮机简化后的传递函数模型为：其中，TCH为进汽室时间常数，FHP为高压缸功率系数，sTCH表示进汽室时间常数的复数。(2)确定汽轮发电机组中调速器的传递函数模型目前应用最为广泛的功频电液控制系统控制器为数字电液控制，因为电液转换器速度很快，因此可以忽略，而线性位移传感器一般置为单位负反馈。PID环节中只保留比例和积分环节，因此调速器简化后的传递函数模型为：式中，TS为油动机时间常数，KP、TR分别为PID控制器的比例和积分时间常数，sTR表示PID控制器的积分时间常数的复数,sTS表示油动机时间常数的复数。(3)确定汽轮发电机组中的励磁系统模型参考图3所示，在励磁调节系统中，发电机的机端电压Et经过电压传感器，结合电压参考信号Vref和PSS环节的输出信号Vs，通过励磁机的积分、微分以及比例环节，最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽轮发电机组中控制参数的优化方法，其特征在于，包括：基于汽轮发电机组中各控制系统的工作特性，构建各控制系统的系统模型；根据所述系统模型确定待优化控制参数，建立对应的协调优化目标函数，所述协调优化目标函数以汽轮发电机组的辅助调节性能指标和动态稳定性能指标作为目标约束，并以待优化控制参数的全局最优解为输出；采用全局迭代寻优算法对所述协调优化目标函数进行求解，得到所述待优化控制参数的全局最优解。

【技术特征摘要】
1.一种汽轮发电机组中控制参数的优化方法，其特征在于，包括：基于汽轮发电机组中各控制系统的工作特性，构建各控制系统的系统模型；根据所述系统模型确定待优化控制参数，建立对应的协调优化目标函数，所述协调优化目标函数以汽轮发电机组的辅助调节性能指标和动态稳定性能指标作为目标约束，并以待优化控制参数的全局最优解为输出；采用全局迭代寻优算法对所述协调优化目标函数进行求解，得到所述待优化控制参数的全局最优解。2.根据权利要求1所述的汽轮发电机组中控制参数的优化方法，其特征在于，构建的系统模型包括：励磁系统模型、电力系统稳定器模型、调速器模型以及机炉协调控制系统模型；根据所述系统模型确定的待优化控制参数包括：励磁调节器放大倍数，电力系统稳定器增益，协调控制系统汽轮机主控的比例放大倍数，锅炉主控的比例放大倍数以及调速器的比例放大倍数。3.根据权利要求1所述的汽轮发电机组中控制参数的优化方法，其特征在于，建立对应的协调优化目标函数的步骤，包括：计算所述汽轮发电机组的辅助调节性能指标：d=Σi=1N|Pe,i-P0,i|N;]]>计算所述汽轮发电机组的动态稳定性能指标，由各系统模型的特征方程得到状态矩阵的特征值，每一对共轭复数特征值对应系统的一个振荡模式，用阻尼比表示所述动态稳定性能指标为：ξ=-σσ2+ω2;]]>根据所述辅助调节性能指标、动态稳定性能指标，建立对应的协调优化目标函数：F=w...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍双喜，吴国炳，徐衍会，张莎，杨银国，钱峰，刘俊磊，袁泉，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：广东;44