水电机组调速系统PID参数切换方法、装置及存储介质转让专利
申请号 : CN201910993318.7
文献号 : CN110752608B
文献日 : 2021-05-14
发明人 : 刘蔚 , 江出阳 , 赵利刚 , 陈刚 , 张建新 , 周挺辉 , 甄鸿越 , 蔡东阳
申请人 : 南方电网科学研究院有限责任公司 , 中国南方电网有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种水电机组调速系统PID参数切换方法,其特征在于,包括:实时获取电网频率,以得到频率波动曲线;
当监测到所述电网频率大于预设的扰动频率阈值时,则获取所述频率波动曲线中若干个连续的极值点及其对应的电网频率;
根据所述极值点频率计算水电机组的一次调频稳态预测值,判断所述一次调频稳态预测值是否达到预设的切换条件;其中,所述根据所述极值点频率计算水电机组的一次调频稳态预测值,具体包括:
根据公式(1)计算稳态频率预测值:其中,f为所述稳态频率预测值,fA为第一极值点对应的电网频率,fB为第二极值点对应的电网频率,fC为第三极值点对应的电网频率;
根据所述稳态频率预测值,采用公式(2)计算所述一次调频稳态预测值:其中,Pf为所述一次调频稳态预测值,Pe为所述水电机组的额定功率,P0为所述水电机组在扰动前的有功功率,Df为一次调频死区值,fe为电网额定频率,bp为一次调频调差系数;
当所述一次调频稳态预测值达到所述切换条件时,则所述水电机组调速系统的PID参数运行小参数模式;
当所述频率波动曲线的频率波动幅值小于预设的波动幅值阈值时,则将所述PID参数由运行的所述小参数模式切换至正常运行参数模式。
2.如权利要求1所述的水电机组调速系统PID参数切换方法,其特征在于,所述方法还包括:
当所述一次调频稳态预测值未达到所述切换条件时,则所述水电机组调速系统的PID参数保持运行所述正常运行参数模式。
3.如权利要求1所述的水电机组调速系统PID参数切换方法,其特征在于,所述小参数模式为KP1=0,KD1=0,
其中,KI为所述正常运行参数模式下的积分放大倍数;KP1为所述小参数模式下的比例放大倍数,KD1为所述小参数模式下的微分放大倍数,K11为所述小参数模式下的积分放大倍数。
4.一种水电机组调速系统PID参数切换装置,其特征在于,包括:电网频率获取模块,用于实时获取电网频率,以得到频率波动曲线;
切换启动模块,用于当监测到所述电网频率大于预设的扰动频率阈值时,则获取所述频率波动曲线中若干个连续的极值点及其对应的电网频率;
切换条件判断模块,用于根据所述极值点频率计算水电机组的一次调频稳态预测值,判断所述一次调频稳态预测值是否达到预设的切换条件;其中,所述根据所述极值点频率计算水电机组的一次调频稳态预测值,具体包括:根据公式(1)计算稳态频率预测值:其中,f为所述稳态频率预测值,fA为第一极值点对应的电网频率,fB为第二极值点对应的电网频率,fC为第三极值点对应的电网频率;
根据所述稳态频率预测值,采用公式(2)计算所述一次调频稳态预测值:其中,Pf为所述一次调频稳态预测值,Pe为所述水电机组的额定功率,P0为所述水电机组在扰动前的有功功率,Df为一次调频死区值,fe为电网额定频率,bp为一次调频调差系数;
第一PID参数切换模块,用于当所述一次调频稳态预测值达到所述切换条件时,则所述水电机组调速系统的PID参数运行小参数模式;
第二PID参数切换模块,用于当所述频率波动曲线的频率波动幅值小于预设的波动幅值阈值时,则将所述PID参数由运行的所述小参数模式切换至正常运行参数模式。
5.一种水电机组调速系统PID参数切换装置,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3中任意一项所述的水电机组调速系统PID参数切换方法。
6.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序,其中,在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至3中任意一项所述的水电机组调速系统PID参数切换方法。
说明书 :
水电机组调速系统PID参数切换方法、装置及存储介质
技术领域
背景技术
电机组构成,则这些水电机组原有的调速系统参数将无法适应异步运行后的地区电网,容
易导致地区电网在异步运行后出现超低频率振荡现象。
组一次调频速度和超低频振荡阻尼两项要求。
发明内容
系数。
调频稳态预测值未达到所述切换条件。
大倍数。
率阈值时,则获取所述频率波动曲线中若干个连续的极值点及其对应的电网频率;根据所
述极值点频率计算水电机组的一次调频稳态预测值,判断所述一次调频稳态预测值是否达
到预设的切换条件;当所述一次调频稳态预测值达到所述切换条件时,则所述水电机组调
速系统的PID参数运行小参数模式;当所述频率波动曲线的频率波动幅值小于预设的波动
幅值阈值时,则将所述PID参数由运行的所述小参数模式切换至正常运行参数模式。采用以
上方法,水电机组调速器能实现同时满足一次调频响应速度和超低频振荡阻尼,从而能有
效抑制超低频率振荡现象,能有效提高系统的稳定性。
系数。
否,则认为所述一次调频稳态预测值未达到所述切换条件。
块,用于当监测到所述电网频率大于预设的扰动频率阈值时,则获取所述频率波动曲线中
若干个连续的极值点及其对应的电网频率;切换条件判断模块,用于根据所述极值点频率
计算水电机组的一次调频稳态预测值,判断所述一次调频稳态预测值是否达到预设的切换
条件;第一PID参数切换模块,用于当所述一次调频稳态预测值达到所述切换条件时,则所
述水电机组调速系统的PID参数运行小参数模式;第二PID参数切换模块,用于当所述频率
波动曲线的频率波动幅值小于预设的波动幅值阈值时,则将所述PID参数由运行的所述小
参数模式切换至正常运行参数模式。采用以上装置,水电机组调速器能实现同时满足一次
调频响应速度和超低频振荡阻尼,从而能有效抑制超低频率振荡现象,能有效提高系统的
稳定性。
执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的水电机组调速系统PID参数切换方法。
述发明实施例所述的水电机组调速系统PID参数切换方法。
附图说明
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
切换策略后,首先计算水电机组的一次调频稳态预测值,则需先获取频率波动曲线中三个
连续的极值点及其对应的电网频率。
系数。
调频稳态预测值未达到所述切换条件。
预测值是否达到该切换条件。
常运行参数模式。
数模式下的微分放大倍数,KI1为所述小参数模式下的积分放大倍数。
正常运行参数模式运行的正常运行参数为水电机组在电网异步后正常运行时的调速系统
PID参数,该组参数对调速系统的影响是一次调频速度较快,但会导致超低频振荡阻尼偏
弱。小参数模式运行的小参数为将调速系统PID参数的比例放大倍数、微分放大倍数均设置
为0,积分放大倍数设置为正常运行参数模式下的积分放大倍数的八分之一。
上参数切换策略,观察参数切换的效果。
见图2,是本发明实施例一中一具体实施例的直流单极闭锁时频率波动曲线图,获取A、B和C
三个频率的极值点及其电网频率,当系统频率在经过三个频率极值点后,可以得到fA=
50.59Hz、fB=49.9Hz和fC=50.24Hz,根据公式(1)可以得到稳态频率预测值f=50.16Hz。进
而,根据公式(2),可以计算得到水电机组的一次调频稳态预测值为:
微分放大倍数均设置为0,积分放大倍数设置为正常运行参数模式下的积分放大倍数的八
分之一。
时间,单位秒)。作为对照,图3中曲线1为无参数切换时机组机械功率的响应曲线,曲线2为
参数切换时机组机械功率的响应曲线。可以看出,不采用参数切换时,机组机械功率波动阻
尼6%,波动持续到100秒以后。采用参数切换时,机械功率振荡阻尼明显提高到16%,可以
在40秒内进入一次调频稳态,150秒切换回正常运行参数时有一个小波动,但影响较小。仿
真结果表明参数切换方法可以同时提高一次调频速度和超低频振荡阻尼,验证了提出的方
法的有效性。
获取所述频率波动曲线中若干个连续的极值点及其对应的电网频率;根据所述极值点频率
计算水电机组的一次调频稳态预测值,判断所述一次调频稳态预测值是否达到预设的切换
条件;当所述一次调频稳态预测值达到所述切换条件时,则所述水电机组调速系统的PID参
数运行小参数模式;当所述频率波动曲线的频率波动幅值小于预设的波动幅值阈值时,则
将所述PID参数由运行的所述小参数模式切换至正常运行参数模式。采用以上方法,利用参
数切换使一次调频量快速达到要求的稳态值,从而达到同时提高一次调频速度和超低频振
荡阻尼的目的,从而水电机组调速器能实现同时满足一次调频响应速度和超低频振荡阻
尼,能有效抑制超低频率振荡现象,能有效提高系统的稳定性。
系数。
否,则认为所述一次调频稳态预测值未达到所述切换条件。
大倍数。
一一对应,因而不再赘述。
切换程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个水电机组调速系统PID参数切
换方法实施例中的步骤,例如图1所示的步骤S104、当所述一次调频稳态预测值达到所述切
换条件时,则所述水电机组调速系统的PID参数运行小参数模式。或者,所述处理器执行所
述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能,例如第一PID参数切换模块
204。
个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段,该指令段用于描述所
述计算机程序在所述水电机组调速系统PID参数切换装置中的执行过程。
处理器、存储器。本领域技术人员可以理解,所述示意图仅仅是水电机组调速系统PID参数
切换装置的示例,并不构成对水电机组调速系统PID参数切换装置的限定,可以包括比图示
更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件,例如所述水电机组调速系统PID
参数切换装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field‑
Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、
分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器
等,所述处理器是所述水电机组调速系统PID参数切换装置的控制中心,利用各种接口和线
路连接整个水电机组调速系统PID参数切换装置的各个部分。
水电机组调速系统PID参数切换装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存
储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播
放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频
数据、电话本等)等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储
器,例如硬盘、内存、插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure
Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固
态存储器件。
中。基于这样的理解,本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机
程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该
计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序
包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件
或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何
实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read‑
Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及
软件分发介质等。需要说明的是,所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内
立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计
算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的
需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外,本发明提供的装置
实施例附图中,模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接,具体可以实现为一条或
多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解
并实施。
本发明的保护范围。