基于GSA的水轮机调速系统非线性PID控制参数优化方法研究

水轮机调速系统是水电机组的核心控制系统,调速器控制参数优化与机组的安全稳定高效运行直接相关。针对现有研究的不足,建立了非线性调速系统模型,采用综合特性曲线描述水轮机模型,采用弹性水击模型描述压力引水系统特性;在此基础上,结合引力搜索算法(GSA)的优点,提出了基于GSA的非线性PID控制参数优化方法,并以我国某实际水电机组数据建立仿真模型,比较了不同优化方法和不同PID控制规律的组合控制效果。结果表明,基于GSA的水轮机调速系统非线性PID控制参数优化方法,能有效提高孤网运行条件下机组的动态品质。     

电力系统仿真水轮机模型研究

目前电力系统仿真计算中水轮机模型均采用简化模型,难以准确反映水电机组的实际特性。通过分析水轮机调节系统数学模型,提出了一种递推水轮机线性模型,给出了其计算框图,并利用MATLAB/Simulink进行递推水轮机线性模型、非线性水轮机模型、IEEE推荐水轮机模型的仿真试验和对比分析。结果表明,递推水轮机线性模型可较好地描述水轮机的非线性与动态特性,计算结果与非线性模型及现场试验结果具有高度一致性。递推水轮机线性模型计算速度快、计算精度高,可作为电力系统动态仿真用模型。     

非线性水轮机调节系统的Hopf分岔分析

水力发电系统具有非线性特性,利用线性模型分析水轮机调节系统会导致仿真结果不准确。为此,在考虑水轮机调节系统各部分非线性情况下建立了水轮机调节系统的非线性模型。基于Hopf分岔理论对建立的非线性调节系统模型进行分析和仿真,比较线性模型与非线性模型动态特性。结果表明,非线性系统模型能更准确地反映系统大扰动情况下的本质特性,PID参数变化会引起非线性系统拓扑结构的变化。     

考虑导叶分段关闭特性的水轮机调速系统改进模型

针对电力系统分析软件PSD-BPA中水轮机调速系统的执行机构模型不能有效反映实际特征且混流式水轮机模型仿真精度不高的问题,提出了考虑导叶分段关闭特性的执行机构模型,设置不同的分段点对机组甩负荷进行了仿真分析,并对计及功率与开度间非线性关系的混流式水轮机解析非线性模型进行研究。仿真及实测分析结果表明,考虑导叶分段关闭特性的水轮机调速系统改进模型能准确仿真混流式水轮机组导叶分段关闭规律,比BPA模型的开度及功率响应更切合实际,更能体现其有效性。     

计及功率与导叶开度非线性特性的混流式水轮机改进模型

针对现有理想水轮机模型和解析非线性水轮机模型不能反映混流式水轮机组功率与导叶开度间的非线性特性问题,建立了计及功率与开度非线性特性的混流式水轮机改进模型。该模型基于水轮机解析非线性模型,加入了功率与开度非线性关系模块,分析比较了功率与开度的不同拟合方法,推荐采用三次多项式拟合方法更适用于功率与开度拟合,并通过机组频率扰动试验、功率升降试验、一次调频试验和电网故障扰动试验仿真及实测结果表明,与理想水轮机模型和解析非线性水轮机模型相比,计及功率与开度非线性特性的水轮机改进模型精度更高。     

带长引水道抽水蓄能机组调节系统非线性建模与仿真平台开发

针对带长引水道抽水蓄能机组调节系统非线性建模过程中存在的问题,采用分段建模原理建立长引水系统模型,引入RBF神经网络模型对水泵水轮机全特性曲线的发电工况区进行非线性逼近,在其S特性区充分取点,设定合理的目标精度进行训练,得到能反映S特性的水泵水轮机模型,并进行了空载频率扰动和增减负荷试验。仿真结果表明,所建模型在一定程度上反映了实际机组特性,由此基于LabWindows/CVI虚拟仪器开发软件,应用ActiveX交互技术实现仿真平台与MATLAB的通信,开发了所建模型相应的仿真平台,为研究人员和现场运行维护人员进行仿真测试提供了一种友好的人机交互仿真环境,可为同类仿真平台的开发提供参考。     

一种新的水轮机非线性模型及建模方法

水轮机具有强烈的非线性,建立准确的水轮机模型是电力系统动态特性仿真研究的前提.目前研究中水轮机模型大多采用简单的理想线性水轮机模型或IEEE水轮机模型,少部分采用基于综合特性曲线的非线性模型.前者难以描述水轮机非线性特性,后者需要准确的水轮机综合特性曲线.对此,提出一种新的复合非线性水轮机模型,通过力矩表插值法计算力矩...     

变顶高尾水洞水电站水轮机调节系统的Hopf分岔及其动态仿真

基于刚性水击、非线性水轮机、三阶发电机、PID调速器等模型,建立了变顶高尾水洞水电站的水轮机调节系统的非线性模型,运用Hopf分岔理论分析了动力系统的分岔现象,以PID调节参数作为动力系统的分岔参数分析了接力器时间常数、尾水洞坡度和甩负荷对系统稳定域的影响,并采用RKF方法对系统进行了负荷变化的动态仿真。结果表明,系统的Hopf分岔为亚临界,接力器时间常数增大时系统稳定域减小,尾水洞坡度应取较小值,机组甩负荷时系统稳定域增大;在稳定域内系统是渐进稳定的,所建立的模型可用于大波动和小波动的动态仿真。     

基于神经网络的水轮机调节系统非线性仿真

针对水轮机调节系统非线性特性难以准确描述及非线性仿真的复杂性,利用神经网络强大的非线性逼近能力,对水轮机调节系统进行在线非线性实时仿真。对导叶开度、单位流量及单位转速之间的非线性关系建立神经网络结构,用Matlab中的trainlm函数和训练样本对网络进行学习训练。非线性关系的插值拟合过程在PC机中进行,仅将得到的非线性关系的权值和阈值传输给下位机控制核心DSC系统,有效地提高了非线性实时仿真速度。针对HL220型实际机组探讨了基于神经网络的非线性仿真的实现过程,并对结果进行了解析。     

基于改进粒子群算法的水轮机调速系统建模

针对电力系统稳定计算分析软件中水轮机调速系统模型过于简单、粗略的问题,建立了水轮机调速系统非线性模型,并提出参数实测与改进的粒子群智能优化算法结合的模型辨识方法,获得了调速器模型参数、水轮机-引水道模型参数.现场实测数据的模型仿真结果验证了该模型辨识方法的准确性,该模型优于电力系统稳定计算软件中的模型,更符合实际.     

混流式水轮机调节系统的鲁棒控制策略研究

水轮机及其调节系统是水力发电系统中的重要组成部分,承担着能量转换的重要作用。水轮机运行于复杂工况下,往往表现出各种复杂的非线性行为,危害水力发电系统安全。基于刚性水击下混流式水轮机调节系统的数学模型,采用T-S模糊控制方法建立了水轮机调节系统的非线性T-S模糊模型,基于Lyapunov稳定性定理,提出了一种鲁棒控制策略,设计了相应的鲁棒控制器。仿真计算表明,所设计的鲁棒控制器能够极大地抑制水轮机调节系统的振荡,并在较短时间内将水轮机调节系统的运动控制到稳定运行状态,研究结果可为混流式水轮机调节系统的安全稳定运行控制提供参考依据。     

水轮机随动系统仿真模型的精细化研究

随着大型机组的投产,各电网对水电站调节系统的要求也更加严格,建立更能体现机组实际运行情况、稳定性能良好、对大小扰动均能很好适应的仿真模型就显得尤为重要。随动系统作为调速器的执行部分,其内部存在的非线性环节主要由机械因素导致,这些环节在进行仿真建模研究时不可忽略。分析了随动系统非线性环节的产生原因及表现形式,探讨了接力器反应时间常数的现场试验方法,在Matlab/Simulink环境中搭建了精细化的随动系统仿真模型,对一般线性模型及精细化模型同时进行导叶阶跃仿真试验,并通过实测试验与仿真试验的结果对比,验证了包含非线性因素的精细化模型的优越性和准确性。     

重型燃气轮机分段线性化状态空间模型的建立

基于西门子V64.3重型燃气轮机非线性动态模型,建立了该重型燃机的分段线性化状态空间模型。介绍了重型燃机模型的线性化方法,对燃机不同功率稳态工作点进行线性化,得到该工况下的燃机状态空间模型,选取燃机功率为参数建立燃机分段线性化状态空间模型。通过对重型燃机稳态工作点小扰动和加载过程的线性化模型和非线性模型仿真结果对比,表明了本文所建立的分段线性化状态空间模型的准确性。     

单轴燃气轮机的多模型预测控制

针对单轴燃气轮机这样大型复杂且具有极强非线性的热力系统,利用Matlab／Simulink对某型单轴燃气轮机系统进行了仿真,并采用自适应多模型广义预测控制的先进控制方法对转速控制器进行了仿真分析。仿真表明,该控制方案对燃气轮机的转速控制取得了很好的效果,具有实际应用价值,为燃气轮机的转速控制提供了一种新的思路。     

基于改进自抗扰控制的双馈式风电机组传动系统扭振抑制策略

抑制风电机组传动系统的扭振,对于降低系统疲劳载荷、提高机组寿命具有重要意义。文章通过直接控制传动系统的扭角来抑制系统扭振,考虑非线性不确定因素,从功率的角度建立扭角数学模型。由两质量块模型得到功率和扭角的正相关关系,在此基础上,提出一种扭角参考值给定方法。采用改进的自抗扰控制策略补偿传动系统的未知扰动,将系统线性化,并通过非线性状态误差反馈将扭角给定值转化为功率给定值,进而抑制系统扭振。改进自抗扰控制参数调节简单,对扰动补偿更精确,提高了控制器的性能。仿真结果表明,所提出的抑制策略可以明显减小传动系统在阶跃风况和湍流风况下的扭振。