[发明专利]利用粒子群优化算法的发电机轴系多质块参数简化方法

说明书

本发明公开了属于电力系统建模及分析领域的一种利用粒子群优化算法的发电机轴系多质块参数简化方法。具体涉火电机组次同步振荡分析用轴系多质块模型进行参数简化，根据逐次将发电机质块合并，判断次同步频率模式所在质块截面，并将其余质块合并，进而得到不含高频模式分量的简化模型，并基于粒子群优化算法对模型参数进行校正，得到简化的轴系多质块模型及仿真计算，简化了电力系统仿真软件中多质块模型的建立，并能够反映电力系统火电机组次同步振荡的动态特性。使简化后的轴系多质块模型中不包含轴系扭振的高频分量。将大大提高研究效率和研究结果的可信度。能够满足电力系统火电机组次同步振荡特性分析的要求。

技术领域

本发明属于电力系统建模及分析领域，特别涉及一种利用粒子群优化算法的发电机轴系多质块参数简化方法，具体说是基于逐次合并和粒子群优化算法调整轴系多质块简化方法。

背景技术

发电机轴系多质块模型决定了轴系的自然扭振频率，因此建立合理的机组轴系模型是研究次同步振荡问题的基础。而实际中大容量机组的轴系长度很长，并且为连续无限元轴系模型，一般不易于分析。机组轴系扭振固有特性计算采用的模型主要包括简单集中模型、多段集中质量模型和连续质量模型。连续质量模型计算结果精度高，虽然可以准确反映较高阶扭振特性和力学特征，但计算量较大，主要计算轴系局部结构的影响，对于机电耦合系统的动态分析，该方法并不适用。多段集中质块模型计算量相较于前者小一些，计算精度也可以保证，但实际中多段集中质量模型将轴系分为几十段到几百段，考虑了轴系的具体细节，精细分析了关键与非关键截面，计算量仍十分巨大。简单集中质块质量模型简化方法在进行机组轴系扭振固有特性的定性分析时具有很好的效果，尽管简化后的简单集中质块模型会带来一些误差，但只要保证两者计算的次同步扭振频率一致，并且简化后的振型的整体趋势一致，那就可以保证简化的合理性。一些文献经计算指出，某些相邻刚性轮盘合并后对模型的扭振特性基本没有影响，因此很多研究学者按汽缸位置将机组轴系模化为简单集中质块模型。在针对火电机组次同步问题的研究中，厂家提供的多质量块轴系扭振模型中可能包含高频分量，然而次同步振荡研究中只关注次同步频率分量的扭振模式，因此，为简化扭振分析计算，再将其进一步进行有效的合并，得到不含多质块模型高频模式的低阶简单质块模型。在进行次同步振荡问题的分析中，电厂提供的轴系设计频率与实测频率一般有微小的差距，再加上该模型为简化后的等值模型，其计算出的自然扭振频率可能与现场实测频率存在偏差，因此需要对简化后的轴系模型参数进行修正，从实践中来看，惯性时间常数主要决定于轴系质块的质量，易于较准确地获得其值，精度较高，故修正各质量块之间的刚度系数更合理一些，在修正参数后还需进行振型的校正。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用粒子群优化算法的发电机轴系多质块参数简化方法；其特征在于，所述发电机轴系多质块参数简化方法是基于逐次合并原理，将汽轮机组轴系多质块轴系模型进一步简化为只含次同步扭振频率分量轴系等效模型的方法，并利用粒子群算法进行参数校正，具体流程包括：

(1)输入发电机多质块的惯性时间常数M及各质量块之间的刚度系数K；

(2)逐次将发电机多质块进行合并，用合并后的惯性时间常数M及各质量块之间的刚度系数K计算新的扭振频率，并与保留的次同步扭振频率分量进行比较；

(3)得到只含次同步扭振频率分量轴系等效模型，并计算合并后的惯性时间常数M及各质量块之间的刚度系数K；

(4)利用粒子群算法对各质量块之间的刚度系数进行校正；

(5)满足精度：

若是满足精度要求，则进行下一步骤(6)；若否，则返回步骤(4)；

(6)输出优化后的参数。