[发明专利]一种水轮机调速器控制方法

权利要求书

1.一种水轮机调速器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)收集信息；

2)计算机组在不同水头下出力为额定功率P_r时的水锤效应时间常数范围；

3)根据水锤变化系数对水头进行分段；

4)根据水轮发电机振动区间，将发电机出力分为两个区间，区间1为振动区以下，区间2为振动区以上；

5)根据步骤3和4得到的t个水头区间和2个发电机出力区间按照排列组合的方式对调速器参数进行整定，可得到2t组调速器参数，每组参数在进行调速器参数整定时，考虑水头区间的下限和发电机出力区间的上限；

6)建立调速器的模型，通过仿真分析，对步骤5中每组需要整定的调速器参数进行整定；

7)将水轮机工作的水头和出力信号引入调速器，修改调速器控制逻辑，使得调速器可根据水轮机工作水头和出力水平，选择对应PID控制参数；

所述收集信息具体为：

(1)收集发电机组额定功率P_r；

(2)机组不同水位下振动区间下限的最大值P_zmin；

(3)机组正常工作水头范围，包括最大水头H_max和最小水头H_min；

(4)在收集信息时，若调速器模型和参数已实测，则收集实测水锤效应时间常数以及实测时机组的出力P₀和工作水头H₀；

水锤效应时间常数范围为

最大水锤效应时间常数：

最小水锤效应时间常数：

2.根据权利要求1所述的水轮机调速器控制方法，其特征在于，发动机出力区间中，区间1为[0，P_zmin]；区间2为[P_zmin,P_r]。

3.根据权利要求1所述的水轮机调速器控制方法，其特征在于，收集信息时，若调速器模型和参数未实测，则应在开展调速器模型参数实测试验，获得一组调速器PID参数，并得到可准确模拟调速器特性的仿真模型和参数。

4.根据权利要求1所述的水轮机调速器控制方法，其特征在于，

步骤3)根据水锤变化系数对水头进行分段具体为：

3-1)计算水锤变化系数：

3-2)确定分段间隔b，b≤1；

3-3)若a≤1+b，则不需要对水头进行分段处理；

3-4)若a＞1+b，则需要对水头进行分段，按照分k＝2，3，4，…，p，段的方式对区间[1，a]进行平均分段，确保每段区间长度小于等于b，设第i个区间为[m,n]，则要求n-m≤b，对应的水头区间为假设得到的分段数为t。

5.根据权利要求1所述的水轮机调速器控制方法，其特征在于，步骤6)具体包括：

6-1)根据所建立的模型，分别得到调速系统、水轮机的开环传递函数G_调速、G_水轮机；

6-2)得到原动机输出机械功率ΔP_m和调速器输出频率偏差Δω之间的开环传递函数G_开环，即由调速器和原动机组织系统的开环传递函数，表示为下式：

6-3)将s＝jω＝j2πf代入式(1)获得的开环传递函数可计算出调速器和原动机系统在各频率下的阻尼系数，在确保调速系统在超低频段0.01Hz～0.1Hz内提供正阻尼的前提下，尽可能增大调速器PID参数。

6.根据权利要求4所述的水轮机调速器控制方法，其特征在于，步骤6)还包括：

6-4)在实际操作过程中，为保持系统稳定性，设置微分环节常数K_d为0，设置积分环节常数K_p为一固定值，固定值取值范围为3～5，通过调整积分时间常数K_i，并保持比例环节常数与积分环节常数比值K_p/K_i5。