用于抽水蓄能机组调速器的双微分通道ＰＩＤ控制方法技术

本发明专利技术用于抽水蓄能机组调速器的双微分通道ＰＩＤ控制算法，具有两个结构相同的微分通道，第一微分通道的采样周期比较短，第二微分通道的采样周期比较长，本发明专利技术将频率的快速变化部分和慢速变化部分分开处理，在快速变化部分采用第一微分通道，在慢速变化部分采用第二微分通道，使微分环节在较宽的调节范围内一直起作用，这样就能够使机组转速在网频值附近有更小的波动。本发明专利技术双微分通道的ＰＩＤ控制算法有效地解决了传统ＰＩＤ控制算法在离散化后有较大微分死区和有效调节带宽变窄的问题，提高了抽水蓄能机组低水头空载运行时的稳定性，减小了“Ｓ”形特性对抽水蓄能机组稳定运行的影响；同时也提高了抽水蓄能机组调速器对高频干扰的抑制能力。

Double differential channel PID control method for governor of pumped storage unit

The invention is used for Pumped Storage double differential channel PID control algorithm for the governor, has two identical differential channel, the first channel differential sampling period is short, the sampling period of second differential channels is relatively long, the invention will deal with the rapidly changing frequency and slow speed change part part, rapid changes in the part of the the first differential channel, in the slow change part adopts second differential channels, the differential link has been play a role in regulating a wide range, so it can make the unit speed value is smaller near the fluctuations in the net frequency. The invention of double channel differential PID control algorithm can effectively solve the traditional PID control algorithm in discrete differential large dead zone and effective regulation of narrow bandwidth problems, improve the stability of pumped storage units of low head no-load, reduce the \S\ shape characteristics on water storage can affect the stability of the unit; at the same time improve the inhibition ability of pumped storage speed governor to the high frequency interference.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于抽水蓄能机组调速器的双微^it道pid控制算 法，对抽水蓄能4/a且调速器的调节过禾lii行优化控制。
技术介绍
在水泵水轮机的全特性曲线图(图1)的椭圓形区域里，一M开度线上有三个不同的流量，分别对应7M仑机工况、氺4^才几制动工况和反水泵 工况，这个区域构成了水泵水轮机的"s"形特性区，水泵水轮才雖这个区域中运行时不稳定。水泵水4^才^^f立專M为 =""/i/1/2，其中"为转速，"为水轮4M斜尔直径，//为水头。当在低^^头下启动运行，在空载时4;Oa 的^f立4l^4相对较大，才;ii且t^嫁易受"s"形棒性影响iiA^水泵区，导 致空to行时不稳定，转速在网频值附iiJi下波动，给并网带来困难。由于抽7j^蓄肯W几組的工况转换复杂、启停频繁，水头变化范围比4交大，所以"s"形棒性将对才Ai且的稳定运行产生特别明显的影响。传统的并联pid调节算法结构简单，易于实现，参数易于调整。但微 ^f乍用对干扰十分敏感，使系统抑制干扰的能力^f氐；而jl^数字pid控制算法中，微分可以^M分所^^，即,可以被离散化为gW-g("D ，eW为输入偏差，由于采样周期很短，所以当偏差变^^支慢时eW和e("l) 在数值上几乎相等，因此使得^^上为0,逸就导致PID控 制算法中的微分作用在离散^#有很大的微分死区，微分作用实际参与调 节的范围较小，影响了调节的效果。因此传统的并联pid调节算法并不能 解决"S"形挣l"生对抽水蓄肖^li且稳定运行产生的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问^:,克i^W技术的不足，提^^种用于 抽水蓄^^几组调速器的双微^it道pid控制算法，解决"s"形棒1^寸抽水蓄能才Ma稳定运行产生的影响，优^^7jc蓄肖^ii且调速器的控制调节性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下用于抽7K蓄能才Ai且调 速器的双微絲道pid控制算法,其特征是对输入偏差e进行采样周期为r的采样，r的取值范围为，获得输入偏差值e(") , 为第"采样周期中采样获得的输入偏差值，"为采样周期的序号，根据输入偏差值—)实时地判断输入偏差e的变化快慢，如果不等式(e("-e(/t-l)|> /.J成立，式中A为当前采样周期的序号，/为枳ia额^i贞率，/ = 50&， #^:3 的取值范围为，则判定输入偏差e的变^4交快，此时通过第一微^it道进^S十算获得微分计算结果乂(W) = &咖)-咖-"，式中^(附)为以7;为釆样周期的当前采样周期w的输入偏差值，K的取值范围为，《为第一微絲道的增益系数，《的取值范围为, 并输出微^i十算结果少,(加)；如果不等式le("-e(yt-1)一/.J成立，则判定输入偏差e的变化较慢，此时通过第^^效^tiii^ffi十算获得微分计算结果 少2(/) = & e2("(/-D ，式中e2(0为以&为采样周期的当前采样周期/的输入偏差值，72的取值范围为[200 ，500附小A为第二省i^it道的增益系数， 《2的取值范围为，并输出微分计算结果^(/)。本专利技术用于抽水蓄能机组调速器的双微分通道PID控制算法和常规pid算法相比在结构上又增加了一个微^it道，两个微^a道结构相同，只是采样周期不同，第一微分逸道的采样周期较短，第^^效^f道的采样 周期比较长。当才/ii驢空te行时，采用本专利技术双微^t道的PID控制算 法，将频率的快速变化部#慢速变化部分分开处理，在快速变化部分采 用第一微糾道，在lt速变化部分采用第^^敬絲道，使微分环节在较宽的调节范围内一直^作用，这样就能够使才Ma4^4在网频值附近有更小的 波动；j^卜第J^敛^t道的采样周期较长，对高频干4樣更好的抑制作用。 本专利技术的有益效果如下在抽水蓄能才Ma调速器中采用本专利技术双微分通道的PID控制算法有^i也解决了传统PID控制算法在离散^^有较大微分死区和有效调节带宽变窄的问题，提高了抽水蓄能才;ii且低水头空^:行 时的稳定性，减小了 "S"形棒f树抽7jc蓄肯^ii且稳定运行的影响；同时也 提高了抽水蓄f^a且调速器对高频干扰的抑制能力。 附图说明图1为水泵7M仑才脉"S"形特性区运行示意图。图2为双孩i介逸道PID控制算法框图。图3为初i且在空^:行时单微分PID控制算法和双微分PID控制算法 频率录波图。 l水实施方式下面参照附图并结合实例对本专利技术作进一步详细描述。但是本专利技术不 限于所给出的例子。本专利技术用于抽水蓄育^/li且调速器的双微分通道PID控制算法，其特征 是对输入偏差e进行采样周期为r的采样，r的取值范围为[20ms,50m51 ，获得输入偏差值e(")， e(")为第"采样周期中采样获得的输入偏差值，"为 采样周期的序号，根据输入偏差值e(")实时地判断输入偏差e的变化'^l曼， 如果不等式|^)-^-1)|>/^成立，式中A:为当前采样周期的序号，/为才;ii且额^^贞率，/ = 50&， #1^5的取值范围为，则判定输入偏差e的变化较快，此时通过第一微分通道进行计算获得微分计算结果 W附)=《1),式中e,(附)为以&为采样周期的当前采样周期附的输入偏差值，《的取值范围为[20腊,50附小《为第一微^it道的增益系数， 《的取值范围为,并输出微分计算结果乂(m);如果不等式 le(it)-^-l)h/W成立，则判定输入偏差e的变^4交慢，此时通过第_=^效^if道进^i十算获得微分计算结果^(/) = & g2(0—"，式中e2(/)为以r2为采样周期的当前采样周期/的输入偏差值，r2的取值范围为，并输出微分计算结果h(/)。錄例通过仿真实现，表l为措例中一段具有^RA性的数据，用该组数据解释本专利技术的双微^it道PID控制算法。本例中，采样周期r = 20腊， 第一微^4f道的采样周期；=20脂，第二微^1道的采样周期7^2 = 200腊，第一微分通道的增益系数《=1，第^^鼓分通道的增益系数《2 = 2，3 = 0.001，机组额定频率/ = 50份,可见判断输入偏差e变化快慢的门槛 50.0.001 = 0.05,表l中，e(0)，e(l)，…,e(10)表示以采才羊周期7^20附;y下的输入偏差值，根据不等式l";t)-e(;t-i)|>/w是否成立来判断输入偏差e 变化的快慢，如果成立，则变化快，如果不成立则变化慢，以第l个采样点为例，|e(l) - e(0)| = |0.55-0.63| = 0.08 = 0.05 ,则i兌明it匕时專lj7vf扁差e变化快，通过第 一 微分通道进行计算获得微分计算结果 e,(l)丫(0)=《e(l)卩(O) =lx0 63 =—o ,将该微分计算结果乂(1) = -0.004输出，当到达表中第10个采样点时， |e(10) — e(9)| = |0.055 —0.0875| = 0.0325 S /^ = 0.05 ，则i兌明》匕时iT入偏差e变 化较慢，通过第二微分通道进行计算获得微分计算结果 y2(1) = & &(1)-6(0)=《WO)-e(O) =2x 0.055-0.63 =—謹575 ，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于抽水蓄能机组调速器的双微分通道ＰＩＤ控制算法，其特征是对输入偏差ｅ进行采样周期为Ｔ的采样，Ｔ的取值范围为［２０ｍｓ，５０ｍｓ］，获得输入偏差值ｅ（ｎ），ｅ（ｎ）为第ｎ采样周期中采样获得的输入偏差值，ｎ为采样周期的序号，根据输入偏差值ｅ（ｎ）实时地判断输入偏差ｅ的变化快慢，如果不等式｜ｅ（ｋ）－ｅ（ｋ－１）｜＞ｆ.δ成立，式中ｋ为当前采样周期的序号，ｆ为机组额定频率，ｆ＝５０Ｈｚ，参数δ的取值范围为［０．００１，０．００１５］，则判定输入偏差ｅ的变化较快，此时通过第一微分通道进行计算获得微分计算结果＊＊＊，式中ｅ↓［１］（ｍ）为以Ｔ↓［１］为采样周期的当前采样周期ｍ的输入偏差值，Ｔ↓［１］的取值范围为［２０ｍｓ，５０ｍｓ］，Ｋ↓［１］为第一微分通道的增益系数，Ｋ↓［１］的取值范围为［０．１，２０］，并输出微分计算结果ｙ↓［１］（ｍ）；如果不等式｜ｅ（ｋ）－ｅ（ｋ－１）｜≤ｆ.δ成立，则判定输入偏差ｅ的变化较慢，此时通过第二微分通道进行计算获得微分计算结果＊＊＊，式中ｅ↓［２］（ｌ）为以Ｔ↓［２］为采样周期的当前采样周期ｌ的输入偏差值，Ｔ↓［２］的取值范围为［２００ｍｓ，５００ｍｓ］，Ｋ↓［２］为第二微分通道的增益系数，Ｋ↓［２］的取值范围为［０．１，２０］，并输出微分计算结果ｙ↓［２］（ｌ）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹新民，曾继伦，王国玉，张新龙，宋睿枫，蒋克文，李国和，蔡晓峰，佟德利，吴卫东，蔡卫江，秦卫潮，邵宜祥，
申请(专利权)人：国网新源控股有限公司，国网电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]