一种水电机组调速系统PID参数整定方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水电机组调速系统PID参数整定方法及其装置，其中，水电机组调速系统PID参数整定方法包括步骤：采用预设的仿真模型对水电机组进行仿真，确定达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期；根据达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期，计算PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数；根据所得的PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数，采用预设的仿真模型进行仿真，确定达到临界稳定状态的积分环节放大倍数，作为PID参数中的积分环节放大倍数；根据PID参数中的比例环节放大倍数、微分环节放大倍数以及积分环节放大倍数，采取预设的仿真模型进行仿真验证，完成所述PID参数的整定。

A Method and Device for Tuning PID Parameters of Speed Regulation System of Hydroelectric Units

The invention discloses a method and device for setting the PID parameters of the speed control system of hydropower units, in which the method includes steps: adopting a preset simulation model to simulate the hydropower units, determining the magnification factor and corresponding oscillation period of the proportional links when the critical stability state is reached; and placing the proportional links according to the proportional links when the critical stability state is reached. Large multiple and corresponding oscillation period are used to calculate the amplification factor of proportional link and differential link in PID parameters. According to the amplification factor of proportional link and differential link in the obtained PID parameters, the preset simulation model is used to simulate the amplification factor of integral link to reach the critical stable state, which is taken as the root of the amplification factor of integral link in PID parameters. According to the proportional link amplification factor, differential link amplification factor and integral link amplification factor of the PID parameters, the preset simulation model is adopted to simulate and verify, and the setting of the PID parameters is completed.

【技术实现步骤摘要】
一种水电机组调速系统PID参数整定方法及其装置
本专利技术涉及电力系统机网协调
，尤其涉及一种水电机组调速系统PID参数整定方法及其装置。
技术介绍
水电机组调速系统参数配置对电力系统频率的动态特性有重要影响，不同规模的电力系统，需要配置不同的水电机组调速系统参数。大规模电网在实施异步联网后，原来属于大规模电网的某个地区电网将与大规模电网分离出来异步运行。异步运行后，如果地区电网与大规模电网相比，其装机和负荷等规模大幅减小，地区电网中水电机组原有的调速系统参数将无法适应异步运行后的地区电网，容易导致地区电网在异步联网运行后出现长时间、大幅度、超低频率的振荡现象。目前对大规模电网中水电机组调速系统参数配置方法，以及单个水电厂带局部负荷的孤立电网中水电机组调速系统参数配置方法有相应研究和成果，但对中等规模电网中如何合理配置水电机组调速系统参数，优化电网频率的动态特性，避免出现超低频振荡问题还缺少相应的研究。大规模电网中水电机组调速系统配置的PID参数，容易导致机组在中等规模电网运行处响应速度过快而出现超低频率振荡阻尼不足的问题；而单个水电厂带局部负荷的孤立电网中水电机组调速系统配置的PID参数，容易导致机组在中等规模电网运行处响应速度过慢而出现一次调频响应速度过慢的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种水电机组调速系统PID参数整定方法及其装置，能有效解决现有技术对中等规模电网中如何合理配置水电机组调速系统参数的问题，能有效优化电网频率的动态特性，避免出现超低频振荡的问题。本专利技术一实施例提供一种水电机组调速系统PID参数整定方法方法，包括：采用预设的仿真模型对水电机组进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期；根据所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期，计算PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数；根据计算所得的PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数，采用所述预设的仿真模型进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态的积分环节放大倍数，作为所述PID参数中的积分环节放大倍数；根据所述PID参数中的比例环节放大倍数、微分环节放大倍数以及积分环节放大倍数，采取所述预设的仿真模型进行仿真验证，完成所述PID参数的整定。作为上述方案的改进，所述仿真模型的构建包括步骤：将所述PID参数中的KP＝0，KD＝0，KI＝0输入所述仿真模型进行甩负荷仿真；其中，KP为所述比例环节放大倍数，KD为所述微分环节放大倍数，KI为所述积分环节放大倍数；以预设的负荷量设置甩负荷故障；其中，所述负荷量不大于所述水电机组额定功率的2％。作为上述方案的改进，采用预设的仿真模型对水电机组进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期具体为：通过所述仿真程序进行甩负荷仿真，逐步提高所述比例环节放大倍数的取值，以得到第一频率变化曲线；获取当所述第一频率变化曲线出现正弦等幅振荡时对应的比例环节放大倍数值和正弦振荡周期，作为所述水电机组达到临界稳定状态的比例环节放大倍数和对应的正弦振荡周期。作为上述方案的改进，所述根据所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期，计算PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数具体为：根据公式(1)计算所述PID参数中的比例环节放大倍数KP1＝0.6×KPMAX(1)其中，KP1为所述PID参数中的比例环节放大倍数，KPMAX为所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数；根据公式(2)计算所述PID参数中的微分环节放大倍数KD1＝min{0.075×KPMAX×T，KD0}(2)其中，KD1为所述PID参数中的微分环节放大倍数，T为所述水电机组达到临界稳定状态时对应的振荡周期，KD0为所述水电机组正常运行时的典型微分环节放大倍数值；min{0.075×KPMAX×T，KD0}表示取两个参数中较小的数值。作为上述方案的改进，所述根据计算所得的PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数，采用所述预设的仿真模型进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态的积分环节放大倍数，作为所述PID参数中的积分环节放大倍数，之前包括：将所述仿真模型的PID参数设置为KP＝KP1，KD＝KD1，KI＝0；其中，KP为所述比例环节放大倍数，KD为所述微分环节放大倍数，KI为所述积分环节放大倍数。以预设的负荷量设置甩负荷故障；其中，所述负荷量不大于所述水电机组额定功率的2％。作为上述方案的改进，采用所述预设的仿真模型进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态的积分环节放大倍数，作为所述PID参数中的积分环节放大倍数具体为：将所述PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数输入所述仿真模型进行甩负荷仿真，逐步提高所述积分环节放大倍数的取值，以得到第二频率变化曲线；获取当所述第二频率变化曲线出现正弦等幅振荡时对应的积分环节放大倍数值，作为所述水电机组达到临界稳定状态的积分环节放大倍数。作为上述方案的改进，所述根据所述PID参数中的比例环节放大倍数、微分环节放大倍数以及积分环节放大倍数，采取所述预设的仿真模型进行仿真验证，完成所述PID参数的整定，具体为：将所述PID参数中的比例环节放大倍数、微分环节放大倍数以及积分环节放大倍数输入所述仿真模型进行故障仿真，以得到第三频率变化曲线；验证所述PID参数是否优化超低频振荡阻尼，在通过验证后完成所述PID参数的整定。作为上述方案的改进，通过以下方式验证所述PID参数是否优化超低频振荡阻尼：对比第一频率变化曲线与所述第三频率变化曲线的差异；其中，所述第一频率变化曲线由PID参数初始为KP＝0，KD＝0，KI＝0输入所述仿真模型进行仿真得到；当检测到所述第三频率变化曲线的超低频振荡阻尼高于所述第一频率变化曲线的超低频振荡阻尼时，则确定所述PID参数优化超低频振荡阻尼。作为上述方案的改进，所述方法还包括：当检测到所述第三频率变化曲线的超低频振荡阻尼不高于所述第一频率变化曲线的超低频振荡阻尼时，则重新采用预设的仿真模型对水电机组进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期。本专利技术另一实施例对应提供了一种水电机组调速系统PID参数整定装置，其特征在于，包括：第一模块，用于采用预设的仿真模型对水电机组进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期；第二模块，用于根据所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期，计算PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数；第三模块，用于根据计算所得的PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数，采用所述预设的仿真模型进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态的积分环节放大倍数，作为所述PID参数中的积分环节放大倍数；第四模块，用于根据所述PID参数中的比例环节放大倍数、微分环节放大倍数以及积分环节放大倍数，采取所述预设的仿真模型进行仿真验证，完成所述PID参数的整定。与现有技术相比，本专利技术实施例公开的一种水电机组调速系统PID参数整定方法，其通过采用预设的仿真模型进行仿真，得到水电机组达到临本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水电机组调速系统PID参数整定方法，其特征在于，包括步骤：采用预设的仿真模型对水电机组进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期；根据所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期，计算PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数；根据计算所得的PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数，采用所述预设的仿真模型进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态的积分环节放大倍数，作为所述PID参数中的积分环节放大倍数；根据所述PID参数中的比例环节放大倍数、微分环节放大倍数以及积分环节放大倍数，采取所述预设的仿真模型进行仿真验证，完成所述PID参数的整定。

【技术特征摘要】
1.一种水电机组调速系统PID参数整定方法，其特征在于，包括步骤：采用预设的仿真模型对水电机组进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期；根据所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期，计算PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数；根据计算所得的PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数，采用所述预设的仿真模型进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态的积分环节放大倍数，作为所述PID参数中的积分环节放大倍数；根据所述PID参数中的比例环节放大倍数、微分环节放大倍数以及积分环节放大倍数，采取所述预设的仿真模型进行仿真验证，完成所述PID参数的整定。2.如权利要求1所述的水电机组调速系统PID参数整定方法，其特征在于，所述仿真模型的构建包括步骤：将所述PID参数中的KP＝0，KD＝0，KI＝0输入所述仿真模型进行甩负荷仿真；其中，KP为所述比例环节放大倍数，KD为所述微分环节放大倍数，KI为所述积分环节放大倍数；以预设的负荷量设置甩负荷故障；其中，所述负荷量不大于所述水电机组额定功率的2％。3.如权利要求2所述的水电机组调速系统PID参数整定方法，其特征在于，所述采用预设的仿真模型对水电机组进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期具体为：通过所述仿真程序进行甩负荷仿真，逐步提高所述比例环节放大倍数的取值，以得到第一频率变化曲线；获取当所述第一频率变化曲线出现正弦等幅振荡时对应的比例环节放大倍数值和正弦振荡周期，作为所述水电机组达到临界稳定状态的比例环节放大倍数和对应的正弦振荡周期。4.如权利要求1所述的水电机组调速系统PID参数整定方法，其特征在于，所述根据所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数和对应的振荡周期，计算PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数具体为：根据公式(1)计算所述PID参数中的比例环节放大倍数KP1＝0.6×KPMAX(1)其中，KP1为所述PID参数中的比例环节放大倍数，KPMAX为所述水电机组达到临界稳定状态时的比例环节放大倍数；根据公式(2)计算所述PID参数中的微分环节放大倍数KD1＝min{0.075×KPMAX×T，KD0}(2)其中，KD1为所述PID参数中的微分环节放大倍数，T为所述水电机组达到临界稳定状态时对应的振荡周期，KD0为所述水电机组正常运行时的典型微分环节放大倍数值；min{0.075×KPMAX×T，KD0}表示取两个参数中较小的数值。5.如权利要求1所述的水电机组调速系统PID参数整定方法，其特征在于，所述根据计算所得的PID参数中的比例环节放大倍数和微分环节放大倍数，采用所述预设的仿真模型进行时域仿真，确定所述水电机组达到临界稳定状态的积分环节放大倍数，作为所述PID参数中的积分环节放大倍数，之前包括：将所述仿真模型的PID参数设置为KP＝KP1，K...

【专利技术属性】
技术研发人员：周剑，刘蔚，徐光虎，周毓敏，吴云亮，甄鸿越，周挺辉，陈刚，江出阳，蔡东阳，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东,44