[发明专利]兼顾一次调频和超低频振荡抑制的调速器参数优化方法

权利要求书

1.兼顾一次调频和超低频振荡抑制的调速器PID参数优化方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

建立包含水轮机调速器、原动机、发电机的单机模型，将所建立的单机模型并入无穷大系统，形成单机无穷大系统；

定义调速器一次调频性能的指标函数J₁(K)

J₁(K)＝k₃T_0.9+k₄T_s+k₅P_fp (1)

式中，J₁(K)表示在PID参数向量K＝[K_p,K_i,K_d]取值下一次调频指标函数；T_0.9表示自频差超出一次调频死区开始至被优化机组有功功率达到90％目标值的上升时间，T_s表示自频差超出一次调频死区开始至被优化机组有功功率达到稳定所经历的时间，P_fp表示反调功率，k₃表示上升时间权重系数，k₄表示稳定时间权重系数，k₅表示反调功率权重系数；

定义调速器抑制超低频振荡能力阻尼水平指标函数J₂(K)

式中，D(f)为调速器和原动机组成的开环系统G_开环的阻尼系数代数和；

定义抑制超低频振荡的调速器PID参数优化综合目标函数J(K)

J(K)＝k₁J₁(K)+k₂J₂(K) (3)

式中，k₁、k₂分别是衡量调速器一次调频性能和阻尼水平指标的权重系数，采用优化算法对水轮机调速器PID参数进行优化，获得最优的PID参数，使得综合目标函数J(K)最小。

2.根据权利要求1所述的兼顾一次调频和超低频振荡抑制的调速器PID参数优化方法，其特征在于：

设置水轮机调速器PID控制器参数K^*，K^*＝argminJ(K) (4)。

3.根据权利要求1所述的兼顾一次调频和超低频振荡抑制的调速器PID参数优化方法，其特征在于：定义调速器和原动机组成的开环系统G_开环的阻尼系数代数和D(f)，

式中，f_min、f_max分别为调速器阻尼系数所在频带的下限、上限，D_G(f)为调速器和原动机组成的系统中在各频率下的阻尼系数。

4.根据权利要求3所述的兼顾一次调频和超低频振荡抑制的调速器PID参数优化方法，其特征在于：所述式(5)中f_min、f_max选取方法为：

f_max取0.1Hz，f_min的确定方法为：式(2)中取值0—0.2Hz获得阻尼曲线，采用曲线拟合方式获得阻尼曲线的解析表达式，当D_G(f)＝0时，阻尼曲线的解析表达式与横轴交点处的频率即为f_min。

5.根据权利要求1所述的兼顾一次调频和超低频振荡抑制的调速器PID参数优化方法，其特征在于：设置一次调频上升时间和稳定时间上限，当一次调频响应时间超过T_0.9max＝35s，T_smax＝50s，采用罚函数定义J₁(K)，

其中，Δ为惩罚量。