[发明专利]弱阻尼低频振荡模式的水轮机调速器参数优化方法及系统

权利要求书

1.弱阻尼低频振荡模式的水轮机调速器参数优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

确定待优化机组相关的弱阻尼模式及其振荡频率；

建立水轮机及其调节系统的开环传递函数，并计算水轮机及其调节系统的开环传递函数在弱阻尼振荡模式的振荡频率下的阻尼转矩系数；

根据水轮机及其调节系统的开环传递函数计算阶跃信号下水轮机及其调节系统输出机械功率的平方误差积分；

计算一次调频闭环系统最大的特征值对应的阻尼比；

根据计算的阻尼转矩系数、计算的平方误差积分和计算的阻尼比建立目标函数；

采用粒子群算法求解目标函数的最优解作为水轮机调速器的最优参数。

2.根据权利要求1所述的弱阻尼低频振荡模式的水轮机调速器参数优化方法，其特征在于：所述确定待优化机组相关的弱阻尼模式及其振荡频率这一步骤，具体包括：

通过电力系统小干扰稳定性分析程序计算全系统特征值；

根据全系统特征值找出与待优化机组相关的弱阻尼模式，所述与待优化机组相关的弱阻尼模式为阻尼比低于预设阈值的低频振荡模式；

确定找出的弱阻尼模式的振荡频率。

3.根据权利要求1所述的弱阻尼低频振荡模式的水轮机调速器参数优化方法，其特征在于：所述建立水轮机及其调节系统的开环传递函数，并计算水轮机及其调节系统的开环传递函数在弱阻尼振荡模式的振荡频率下的阻尼转矩系数这一步骤，具体包括：

建立PID调速器的开环传递函数，所述PID调速器的开环传递函数G_Gm(s)的表达式为：

其中，K_P1、K_I1和K_D1分别为PID调速器的比例增益、积分增益和微分增益，s为拉普拉斯算子，T_1v为测量惯性时间常数，b_p为调差系数，K_W为测量值的增益，T_R1为频率测量环节时间常数；

建立电液伺服系统的开环传递函数，所述电液伺服系统的开环传递函数G_GA(s)的表达式为：

其中，K_P2为电液伺服系统的增益，s为拉普拉斯算子，T₂为油动机行程反馈环节时间，T_oc为油动机开启或关闭时间常数；

建立原动机的开环传递函数，所述原动机的开环传递函数G_Tw(s)的表达式为：

其中，s为拉普拉斯算子，T_w为开环水锤时间常数；

根据PID调速器的开环传递函数、电液伺服系统的开环传递函数和原动机的开环传递函数得到水轮机及其调节系统开环传递函数，所述水轮机及其调节系统开环传递函数G_sys(s)的表达式为：

G_sys(s)＝G_Gm(s)·G_GA(s)·G_Tw(s)

计算水轮机及其调节系统开环传递函数在弱阻尼振荡模式的振荡频率下的阻尼转矩系数，所述水轮机及其调节系统开环传递函数在弱阻尼振荡模式的振荡频率s＝jω_i下的阻尼转矩系数D_m的表达式为：

D_m＝Re(G_sys(jω_i))

其中，Re(G_sys(jω_i))为G_sys(jω_i)的实部，ω_i为待优化机组相关的弱阻尼模式中第i个模式的振荡角频率，i＝1,2,3……n，n为待优化机组相关的弱阻尼模式所包含的模式总数。