[发明专利]考虑调频及稳定约束的机组调速系统控制参数整定方法

权利要求书

1.一种考虑调频及稳定约束的机组调速系统控制参数整定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对可能孤网运行水电机组调速系统稳定性进行分析，确定研究对象；

S2：考虑机组一次调频性能约束，得到了控制参数的取值范围；

S3：在满足小干扰稳定性前提下给出机组调速系统控制参数的取值范围；

S4：通过实测建模得到机组原动机及机组调速系统实测参数，基于控制参数取值范围交集，并将其应用于整定方法的仿真分析验证实例；

S5：针对一次调频参数整定域、小干扰稳定性参数稳定域进行综合考虑，并最终得到了既能满足调频性能要求、又能满足小干扰稳定性要求参数取值范围并对机组调速系统控制参数进行整定；

S1中水电机组调速系统稳定性进行分析包括以下步骤，机组调速系统的开环传递函数G_K(s)模型，如式(4)所示：

G_K(s)＝G₁(s)G₂(s)G₃(s) (4)

其中

根据自动控制理论，具有单位反馈的开环传递函数，其对应的闭环传递函数模型如下式(6)所示：

其中G_K1(s)表示开环传递函数的分子部分，根据式(6)所示的闭环传递函数以及自动控制理论，为了满足系统稳定，G_B(s)分母的多项式必须满足

其中

从式(8)分析，a₃、a₀均大于0；为了满足系统稳定充要条件，还需保证a₂0、a₁a₂－a₀a₃0；

S2包括以下具体步骤：

S21：根据机组调速系统开环传递函数模型，同时考虑现有一次调频响应幅度、速度性能要求：采用开度作为反馈的机组，机组在时域内响应幅度与控制系统的参数K_P、K_I、B_P有关，采用公式表示如下：

S22：采用阶跃频差进行扰动，并将式(9)变换如下：

S23：当输入为阶跃量△f时，导叶开度给定P_CV的变化量取决于式(11)～(12)所示的传递函数：

KK_P (11)

由于式(11)对应的传递函数所产生的响应是阶跃，忽略其时间；所以P_CV变化趋势主要根据式(12)确定；

S24：将式(10)进行拉普拉斯反变换，如下所示：

从式(13)分析，时域环境中在△f阶跃作用下机组调速系统导叶开度指令输出P_CV变化幅度A为：

ΔfKK_P+ΔfK(1/B_P-K_P) (14)

即幅度有A＝ΔfK/B_P，所以90％整体幅度等于：0.9ΔfK/B_P，根据导则要求，从时域角度看，公式(11)对应的时域函数在T_0.9时需达到：

0.9ΔfK/B_P-ΔfKK_P (15)

根据时域函数可得：

进一步地可得：

因此

将上式变换即得：

S25：由于机组调速系统死区、不等率一般由电力调度机构下发定值，本次分析所针对的孤网机组不等率为4％，因此在不等率B_P一定的前提下，控制参数K_P、K_I必须满足：

在死区、不等率固定的情况下，一次调频关键控制参数即为比例控制参数K_P、积分控制参数K_I。

2.根据权利要求1所述的考虑调频及稳定约束的机组调速系统控制参数整定方法，其特征在于：所述水电机组调速系统结构主要包括控制系统、执行机构、引水管道及原动机模型，其中执行机构的传递函数为：

其中，P_CV表示导叶开度给定、K_P1表示伺服卡放大倍数、T表示全开/全关时间、P_GV表示导叶反馈；公式(1)变换为：

其中τ表示惯性时间，τ＝T/K_P1。