[发明专利]基于相对增益阵列的多机水电站机组间交互影响分析方法

说明书

本发明公开了一种基于相对增益阵列的多机水电站机组间交互影响分析方法，首先建立水电站多机耦合发电系统多变量状态方程，并将其转化为多输入、多输出传递函数矩阵，基于此系统传递函数矩阵求解系统的频域相对增益阵列RGA矩阵。与现有多机交互分析中广泛采用的时域仿真方法相比，RGA方法能够揭示多机耦合发电系统机组间交互程度在频域内的变化规律，并能直观、定量的分析分析调压室、岔管等水力部件参数对这种交互的影响，其分析结果可为水电站多机协调控制策略设计提供依据。

技术领域

本发明属于水力发电控制技术领域，具体涉及一种应用相对增益阵列(RGA)理论对多机水电站各机组间交互影响进行定量分析的方法。

背景技术

水电机组作为电力系统的重要调节电源，其调速控制系统参数整定对水电站自身以及电力系统的稳定运行十分关键。以往水电机组调速系统参数整定均基于引水管道单元供水方式下的单管单机模型，模型中不体现各机组间的交互耦合影响。然而，随着现代水电站结构的日益复杂，引水管道集中供水及分组供水方式在引水系统中大量出现，其分岔管道结构造成的水力耦合现象导致电站整体动态特性与单管单机系统差别很大。在这种情况下，调速器控制参数整定需重点考虑多机引水系统耦合动态特性。

目前，水电站多机耦合发电系统机组间交互影响的研究多数均采用仿真定性分析方式，未能从机理上量化分析耦合发电系统中机组间的交互影响。相对增益阵列(RelativeGain Array,RGA)是一种用以提供多变量控制系统不同控制回路间交互影响定量信息的频域分析方法。通过量化分析各输入变量对各输出变量的影响程度，可指导多变量系统最佳控制策略的选取。

因此，针对水电站多机耦合发电系统机组间交互影响，可采用RGA方法对耦合系统进行定量分析，以确定各控制回路间的交互影响程度，从而为水电站多机协调控制设计提供依据。

发明内容

为了解决多机水电站机组间交互影响分析问题，本发明提供了一种基于相对增益阵列(RGA)的水电站耦合机组间交互影响的定量分析方法。

本发明所采用的技术方案是：基于相对增益阵列的多机水电站机组间交互影响分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取多机水电站耦合水力系统模型等效参数；

步骤2：构建水电站多机耦合发电系统整体状态方程模型；

步骤3：水电站多机耦合发电系统机组间交互影响分析。

作为优选，步骤1中所述参数包括引水隧洞水体惯性时间常数T_wc，调压室惯性时间常数C_s，主压力管道水体惯性时间常数T_wp，各分支压力管道水体惯性时间常数T_wp1，T_wp2，～，T_wpn。

作为优选，步骤2所述构建水电站多机耦合发电系统整体状态方程模型，包括构建耦合水力系统状态方程模型、构建水力发电机组状态方程模型、联立合并耦合水力系统状态方程模型和水力发电机组状态方程模型为水电站多机耦合发电系统整体状态方程模型。

作为优选，所述耦合水力系统状态方程模型为：

其中△q_c为引水隧洞的流量偏差，△h_s调压室节点处的水头偏差，△q_p1、△q_p2、…、△q_pn分别为各分支压力管道的流量偏差，△h_p1、△h_p2、…、△h_pn则分别为各分支压力管道出口处的水头偏差；传递矩阵M由参数T_wc，C_s，T_wp，T_wpn构成；将状态方程(1)中各状态变量按照不同水力部件所属进行分块，为传递矩阵M对应的分块矩阵。