一种异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法技术

本发明专利技术属于液力机械或液力发动机技术领域，公开了一种异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法；建立电网频率动态的等值模型，并对单机系统的电网频率的解析形式进行量化分析；建立含直流频率控制器的单机及并网运行系统的一次调频模型并分析其频率调节系统的稳定性，验证在实际异步联网系统中水轮机调速器参数值对电网频率的影响；将布谷鸟搜索算法应用到水轮机PID调速器参数优化中，并以ITAE指标作为布谷鸟算法的适应度函数；将一种改进的布谷鸟算法结合到水轮机PID调速器参数优化上，比较了改进的布谷鸟算法和粒子群算法的优化效果，结果表明改进布谷鸟算法相比粒子群算法在水轮机调速器参数优化结果中具有更好的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法
本专利技术属于液力机械或液力发动机
，尤其涉及一种异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：随着西南地区水电资源的开发以及西电东送容量的不断增大，交直流混合运行的运行风险日益增大，对电网主网的安全稳定运行造成巨大威胁。为解决这一问题，电网实施了异步联网工程，使得地区电网与电网主网的联络只有直流连接，使得地区电网不再具备与电网主网同步联网运行的电气条件。异步互联后地区电网以“系统容量小，发电容量大”的方式运行，其运行方式发生了明显的变化，因此，其原有的机组调节器的参数及控制方式可能不再适用于新的运行方式。异步联网运行后,送端电网规模较同步运行时将会变小，即系统惯性减小，也就导致原调速器参数并不适用于异步联网后的电网,若采用原有的参数及控制方式可能会引起机网运行不协调，削弱了电网的调节能力，同时也会增加电网事故的风险。整定调速器参数后，可以消除送端电网与受端大电网异步联网后出现的超低频振荡现象。异步联网运行后，可以避免由直流系统发生故障后引起的大量有功潮流转移到交流输电线路，诱发电网的功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法，其特征在于，所述异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法建立电网频率动态的等值模型，并对单机系统的电网频率的解析形式进行量化分析；建立含直流频率控制器的单机及并网运行系统的一次调频模型并分析其频率调节系统的稳定性，验证在实际异步联网系统中水轮机调速器参数值对电网频率的影响；将布谷鸟搜索算法应用到水轮机PID调速器参数优化中，并以ITAE指标作为布谷鸟算法的适应度函数；所述布谷鸟算法中参数β根据的动态变化，式中t为当前鸟窝的迭代次数，T为最大迭代次数，N(0，1)为标准正态分布的随机数：

【技术特征摘要】
1.一种异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法，其特征在于，所述异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法建立电网频率动态的等值模型，并对单机系统的电网频率的解析形式进行量化分析；建立含直流频率控制器的单机及并网运行系统的一次调频模型并分析其频率调节系统的稳定性，验证在实际异步联网系统中水轮机调速器参数值对电网频率的影响；将布谷鸟搜索算法应用到水轮机PID调速器参数优化中，并以ITAE指标作为布谷鸟算法的适应度函数；所述布谷鸟算法中参数β根据的动态变化，式中t为当前鸟窝的迭代次数，T为最大迭代次数，N(0，1)为标准正态分布的随机数：所述布谷鸟算法优化PID参数流程为：步骤一，参数设置：鸟窝数量、空间维数、迭代次数或容忍误差，参数Pa和β的最大值和最小值；步骤二，初始化：随机生成n个鸟窝；步骤三，调用Simulink的水轮机PID调速器模型，获得鸟窝位置对应的ITAE指标值，记为鸟窝的适应度值；步骤四，找出当前鸟窝最优解fmin和最优鸟窝位置Xi0；步骤五，循环体；步骤六，循环终止，当满足结束条件即达到最大迭代次数时，输出最优的ITAE指标值及相应的参数KP、KI、KD的值，并终止循环；若不满足结束条件，则返回步骤五继续进行迭代。2.如权利要求1所述的异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法，其特征在于，所述步骤五具体包括：1)鸟窝更新，当前迭代最优鸟窝的位置Xit，更新鸟窝位置从而得到新的鸟窝位置；将得到的新鸟窝位置返回至步骤三重新计算，调用Simulink的水轮机PID调速器模型，获得ITAE指标值并记为鸟窝的适应度值，与上一代的鸟窝位置作对比，淘汰适应度值较差的鸟窝，保留适应度值较好的鸟窝；2)随机更新鸟窝，宿主鸟发现外来鸟蛋的概率为r∈[0，1]，与Pa值作比较，更新发现外来鸟蛋概率较大的鸟窝位置，处理方式与1)中相同。3.如权利要求1所述的异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法，其特征在于，基于布谷鸟搜索算法的水轮机调速器的PID参数优化是利用布谷鸟搜索算法来实现鸟窝位置的产生和更新，把鸟窝位置的矢量值作为KP、KI、KD的参数值并赋值给PID调速器，运行水轮机调速系统模型并返回ITAE指标值，并将其作为布谷鸟算法的函数适应度值，更新位置，得到更优的鸟窝位置，即更优的KP、KI、KD参数值，经过多次迭代，得出KP、KI、KD参数的最优值。4.如权利要求3所述的异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法，其特征在于，所述ITAE性能指标作为适应度函数，表达式为：式中，x∞为水轮机调节系统过渡过程的稳态转速偏差：式中，bp为永态转差系数；bp＝0时，x∞＝c，为无差调节；bp≠0时，为有差调节。5.如权利要求1所述的异步联网后水轮机调速器参数的分析和整定方法，其特征在于，所述水轮机模型的全量形式的传递函数为：式中，Pm为机械功率；μ为导水叶开度；Tω为水流惯性时间常数；所述发电机数学模型为：式中，M表示发电机惯性时间常数；δ为发电机转子角；ω为发电机转速；D为发电机的阻尼系数；Pm为机械功率；Pe为电磁功率；时间t的单位为s；所述交流输电线路模型中，从母线i传输到母线j的有功功率为：式中，Ui、Uj分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德林，高原，朱亚飞，马宁宁，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51