基于线性与非线性模型的水轮机调速器PID参数优化比较

分别推导出了基于线性模型和非线性模型的水轮机调节系统闭环比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制的微分方程。以水轮发电机组转速偏差相对值的时间乘误差绝对值积分指标作为粒子群优化算法的适应度函数,分别实现了采用这2种不同数学模型的水轮机调速器PID参数的优化设计。计算结果表明,PSO优化算法对于非线性系统控制参数的优化设计是一种有效的方法;采用不同数学模型的水轮机调节系统,其PID参数的优化结果是不同的;水轮机调节系统采用非线性模型时的优化结果相对较好。     

水轮机调速系统自定义建模与应用

针对电力系统稳定性分析工具BPA4.0程序提供的水轮机调节系统模型仿真精度不高的缺点,提出了自定义的水轮机调节系统模型,由比例—积分—微分(PID)型调节器加二阶随动系统构成调速器模型,用非线性高阶传递函数表示原动机模型,并开发了改进的最小二乘算法、遗传算法和粒子群优化算法3种原动机模型辨识方法。仿真结果表明,自定义模型的仿真结果较BPA4.0中的模型更接近实际,仿真指标满足电力系统稳定分析的需求。     

水轮机调节系统离散化对稳定域的影响

本文在建立水轮机离散系统通用数学模型的基础上，给出了离散调节系统的稳定域边界控制方程，并通过与水轮机连续调节系统稳定域的对比，分析了水轮机调节系统离散化对稳定域的影响，得到离散调节系统稳定域的变化规律，以及调节系统参数变化对此变化规律的影响。     

水轮机调速器调节算法分析与实践

本文分析了水轮机调速器主环改进并联PID和付环PI调节算法，参数优化和数字仿真结果表明，该算法具有更短的调节时间。现场试验表明，使用该算法，水轮机调节系统有良好的动态和静态特性。     

基于现代智能控制技术的水轮机自适应工况PID调速器研究

针对水轮机常规PID调速器不能根据系统的动态过程自动调整控制参数的缺点,提出一种新的基于现代智能控制技术的水轮机自适应工况PID调节方法。该方法根据水轮机模型综合特性曲线划分水轮机工况,采用一种改进遗传算法对水轮机的不同工况求取最优调节参数,利用神经网络做到运行工况与最优参数间的平滑切换。经过仿真表明,该控制方法具有良好的静态和动态性能,并具有很强的鲁棒性。     

基于RTQC算法改进的卡尔曼滤波在水电机组测频中的应用

普通水轮机调节系统多采用中值滤波,其在电站实际运用中针对随机噪声效果不理想,所以在研究PID算法的同时需要在测频电路中加入更为先进的随机噪声过滤算法,自适应的卡尔曼滤波擅长滤除随机噪声,但传统卡尔曼滤波算法中要求干扰噪声方差矩阵Q和测量噪声方差矩阵R为已知量,这一点难以在水电机组实际运行的情况下办到,文中引入一种基于RTQC(原始的实时质量控制方法)算法改进的卡尔曼滤波,结合了RTQC算法实时误差处理能力强和卡尔曼滤波自适应的特点,将其应用到水力发电机组的测频电路中,可以使水轮机调节系统测频的抗干扰性能大幅提高。     

混流式和轴流定桨式水轮机的动态特性

重点论述了混流式和轴流定桨式水轮机的动态特性。文中首先给出了水轮机调节系统的一种新稳定域图,应用该图分析了调速器和调节对象参数对稳定域的影响。业已证明,Hovey和S.Hagihara所研究的稳定域图仅是本文当e_n=0和理想水轮机条件下新稳定域图的一不特例。文中讨论了调速器参数对调节品质的影响,研究了几种真实水轮机的动态特性,并给出了三种典型水轮机的最优运行区。     

基于现代智能控制技术的水轮机自适应工况PID调速器研究

针对水轮机常规PID调速器不能根据系统的动态过程自动调整控制参数的缺点,提出一种新的基于现代智能控制技术的水轮机自适应工况PID调节方法.该方法根据水轮机模型综合特性曲线划分水轮机工况,采用一种改进遗传算法对水轮机的不同工况求取最优调节参数,利用神经网络做到运行工况与最优参数间的平滑切换.经过仿真表明,该控制方法具有良好的静态和动态性能,并具有很强的鲁棒性.     

基于改进粒子群算法的水轮发电机组PID调速器参数优化

文中提出一种改进的PSO优化算法,并将该算法应用于水轮发电机组PID调速器参数的优化设计,以水轮发电机组转速偏差的ITAE指标作为改进PSO优化算法的适应度函数.以我国某水电站的真实数据对经过优化后的PID控制规律进行计算机仿真.仿真结果表明利用改进PSO优化算法优化的PID控制规律能有效改善孤网运行条件下水轮机调节系统过渡过程的动态性能.     

孤网模式下基于HBBC的水轮机调节系统稳定性量化分析方法研究

针对目前孤网模式下水轮机调节系统(hydraulic turbine regulating system, HTRS)稳定性研究方法忽略水轮机非线性的问题，结合Hopf分岔理论、二分法和稳定性判据，提出了一种考虑水轮机非线性的控制器参数约束确定算法(controller parameter constraint determination algorithm based on Hopf bifurcation theory, bisection method and stability criterion, HBBC)，以实现对孤网模式下非线性水轮机调节系统的全工况稳定性分析。首先搭建了孤网模式下含非线性水轮机模型的高精度HTRS数值仿真平台，然后详细介绍了基于HBBC的稳定域约束定量计算过程。最后以某实际水电站为例，基于HBBC计算了孤网模式下非线性HTRS全工况下的稳定域，并在特殊工况下对稳定域计算结果进行了验证。结果表明，在HTRS稳定性分析中，HBBC可取代传统的稳定域计算方法，在准确性和可靠性方面优于后者；HTRS存在稳定域较小的“恶劣工况点”。     

水轮机调速器的PID调节规律

本文根据水轮机调节系统的特点分析了PID调节规律在水轮机调速器中的具体应用及PID参数的选择，指出现代水轮机调速器中的主导调节规律还是PID调节。     

SIMULATION FOR SMALL DISTURBANCE STABILITY STUDIES USING FREQUENCY DOMAIN SEPARATION TECHNIQUE

ABSTRACT

This paper describes an application of 2-dimensional frequency domain separation technique for predicting the small disturbance stability for a hydro power system. The stability results were obtained in terms of the two unknown AVR gain control parameters. The effects of two kinds of hydro speed governor–turbine controls on the system's stability limits have been carried out in detail. The system's stability is found greatly affected by different governor–turbine models.     

贯流式水轮机线性调速器研究

采用常规ＰＩＤ控制的贯流式水轮机调节系统在弧立运行时难以稳定。本在分析ＰＩＤ控制的不足之后，提出了状态反馈优化控制，从而从根本上改善了贯流式水轮机调节系统的稳定性和动态品质。     

贯流式机组运行稳定域探讨

随着低水头水力资源的开发,贯流式机组占我国水电机组的比重逐步上升,由于该类型机组适用条件和结构的限制,其水流惯性时间常数较大,机组惯性时间常数较小,机组惯性时间常数与惯性比率已远超出我国现行水轮机调节系统相关标准规定的范围。为此,通过分析比较国内外水轮机调节系统标准中被控对象适用条件,调研统计我国现有典型电站的参数及运行状况,并在建立的水轮机调节系统的数学模型基础上分析了该类机组的稳定域与调节品质,表明该类机组具有较大的稳定域,能够安全稳定运行,只要合理整定调节参数能够获得较好的调节品质,且调节参数整定范围也在IEC推荐的常用范围之内,建议对现行国标中惯性比率的要求改为不大于1.5,反击式机组惯性时间常数的要求改为不小于1.5 s。     

单细胞神经元控制器在水轮机调速系统中的仿真研究

介绍了水轮机调速系统的基本原理和一般的控制方法 ,提出了一种采用自适应单神经元 PID控制器来控制调速系统的方法 ,并对两种方法下的控制输出进行了仿真比较 ,得出了采用自适应单神经元 PID控制器较优的结论     

基于改进粒子群算法的水轮机调速系统参数优化研究

水轮机调速系统控制效果对于提高水轮发电机组工作效率以及提升电能质量具有非常重要的作用,因此,对其进行有效控制具有非常重要的应用价值,为了能够弥补传统水轮机调速系统控制的缺陷,将改进粒子群算法应用于水轮机调速系统地参数优化。首先,分析了水轮机调速系统的基本原理;其次,分析了水轮发电机组调速系统的模糊PID控制算法;然后,讨论了改进粒子群算法的基本理论,设计了相应的数学模型和算法流程;最后,进行了基于改进粒子群算法的水轮机调速系统的参数优化仿真,仿真结果表明,改进粒子群算法能够有效地提高水轮机调速系统的可靠性。     

水轮机水门的分数阶PID控制策略研究

针对水轮机调速系统的强非线性及易受各种内外部干扰影响,基于分数阶PID控制策略提出了一种新型的水门非线性控制器。通过对水轮机水门开度模型进行反馈线性化,结合分数阶PID控制理论约束自定义的控制变量,且利用遗传算法在线调节控制器的参数。仿真结果证明,与常规PID控制方式相比,所设计的水门分数阶PID控制器能有效地阻尼系统振荡,调速系统的鲁棒性得到较好的改善。     

水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响

电力系统仿真研究中常采用简化的理想水轮机模型,水轮机详细模型对于电力系统暂态稳定分析结果的影响尚有待研究.文中介绍了水轮机的三种线性模型和三种非线性模型,包括基于全特性曲线的水轮机模型、水轮机内特性模型、水轮机简化解析非线性模型、基于模型综合特性曲线的水轮机线性化模型、基于水轮机内特性解析的线性化模型、理想水轮机模型.针对不同水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响和适用范围进行了仿真比较分析.仿真结果表明不同的水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响不大;电力系统的暂态过程对水力系统来说不一定是大扰动;不同的水轮机详细模型得出的电力系统中、长期暂态稳定仿真结果是不同的,因此在进行中、长期暂态稳定仿真分析时应采用水轮机详细模型.