[发明专利]水电机组调速系统附加阻尼控制器参数整定方法与装置

权利要求书

1.一种水电机组调速系统附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于：包括：

对电网的机电暂态仿真模型进行仿真计算，确定电网的超低频振荡的频率段；

根据建立的水电机组的原动机及其调速器动态模型及其参数，计算原动机及其调速器在超低频振荡频段的频率特性；

建立水电机组调速系统附加阻尼控制器模型；其中，所述水电机组调速系统附加阻尼控制器模型的输入信号为频差信号，所述水电机组调速系统附加阻尼控制器模型的输出信号叠加到所述水电机组的原动机及其调速器动态模型中的开度指令环节中，以抑制电网超低频振荡模式作为目标控制；

根据所述原动机和调速器的在超低频振荡频段的频率特性，采用相位补偿法对水电机组调速系统附加阻尼控制器进行参数整定，以使得其输出在超低频振荡频段内的相位趋向于负频差轴；

采用时域仿真法验证所述水电机组调速系统附加阻尼控制器的整定参数的有效性，并当电网的阻尼水平未达到设定阈值时，重新对所述水电机组调速系统附加阻尼控制器进行参数整定。

2.如权利要求1所述的水电机组调速系统附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，所述水电机组调速系统附加阻尼控制器模型包括：延时及惯性环节、超低频带通滤波器环节、超前滞后环节、输出处理环节，其中，所述延时及惯性环节的输入端为所述水电机组调速系统附加阻尼控制器模型的输入端，所述延时及惯性环节的输出端与所述超低频带通滤波器环节的输入端连接，所述超低频带通滤波器环节的输出端与所述超前滞后环节的输入端连接，所述超前滞后环节的输出端与所述输出处理环节的输入端连接，所述输出处理环节的输出端作为所述水电机组调速系统附加阻尼控制器模型的输出端。

3.如权利要求2所述的水电机组调速系统附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，所述超低频带通滤波器环节包括二阶隔直环节和斜坡跟踪函数。

4.如权利要求2所述的水电机组调速系统附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，所述超前滞后环节为四级超前滞后环节。

5.如权利要求2-4任一项所述的水电机组调速系统附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，

所述水电机组调速系统附加阻尼控制器模型的传递函数为：

其中，s拉普拉斯算子；在延时及惯性环节中，τ为延时时间，T_R为惯性时间常数；在超低频带通滤波器环节中，T_W1,T_W2为隔直时间常数，T₈,T₉为斜坡跟踪函数的时间常数，n,m为斜坡跟踪函数阶数；在超前滞后环节中，T_i1,T_i2(i＝1,2,3,4)为各个超前、滞后环节时间常数。

6.如权利要求2所述的水电机组调速系统附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，所述输出处理环节包括依次相连的信号放大环节、死区环节以及限幅环节。

7.如权利要求1所述的水电机组调速系统附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，所述对电网的机电暂态仿真模型进行仿真计算，确定电网的超低频振荡的频率段，具体包括：

采用小干扰频域方法对电网的机电暂态仿真模型进行仿真计算，确定电网的超低频振荡的频率段。

8.如权利要求1所述的水电机组调速系统附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，所述对电网的机电暂态仿真模型进行仿真计算，确定电网的超低频振荡的频率段，具体包括：

采用时域仿真法对电网的机电暂态仿真模型进行仿真计算，确定电网的超低频振荡的频率段。

9.如权利要求1所述的水电机组调速系统附加阻尼控制器参数整定方法，其特征在于，所述水电机组的原动机及其调速器动态模型的参数包括：控制模式、控制器PID参数、测量环节延时和惯性时间常数、相关死区和限幅、永态差值系数Bp、执行机构PID和油门开、关时间常数、开度-功率关系、水流惯性时间常数。

10.一种水电机组调速系统附加阻尼控制器参数整定装置，其特征在于：包括：

频率段确定模块，用于对电网的机电暂态仿真模型进行仿真计算，确定电网的超低频振荡的频率段；

频率特性计算模块，用于根据建立的水电机组的原动机及其调速器动态模型及其参数，计算原动机及其调速器在超低频振荡频段的频率特性；

附加阻尼控制器模型构建模块，用于建立水电机组调速系统附加阻尼控制器模型；其中，所述水电机组调速系统附加阻尼控制器模型的输入信号为频差信号，所述水电机组调速系统附加阻尼控制器模型的输出信号叠加到所述水电机组的原动机及其调速器动态模型中的开度指令环节中，以抑制电网超低频振荡模式作为控制目标；

附加阻尼控制器模型参数整定模块，用于根据所述原动机和调速器的在超低频振荡频段的频率特性，采用相位补偿法对水电机组调速系统附加阻尼控制器进行参数整定，以使得其输出在超低频振荡频段内的相位趋向于负频差轴；

参数验证模块，用于采用时域仿真法验证所述水电机组调速系统附加阻尼控制器的整定参数的有效性，并当电网的阻尼水平未达到设定阈值时，重新对所述水电机组调速系统附加阻尼控制器进行参数整定。