【技术实现步骤摘要】
本申请涉及流体机械及能源动力领域，更具体地，涉及一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机控制优化方法。
技术介绍
1、抽水蓄能机组启停速度快、工况转换灵活，是发展清洁能源的关键支撑。为保证及时响应电网负荷变化，机组经常处于工况转换暂态过程，特别是开机启动尤为频繁。而机组间的水力干扰以及水泵水轮机“s”特性使得机组在工况转换过程中易产生巨大的机组振动、压力脉动以及大范围频率波动等不稳定现象，给承担调峰调频重任的抽水蓄能机组高品质控制造成了巨大的困难。
2、目前控制抽水蓄能机组开机启动主要依靠转速反馈与pid控制策略，首先在开环控制阶段快速开启导叶至某一角度使机组转速快速升高，在达到控制器切入频率后转入闭环控制阶段，接入pid控制器调整导叶开度使机组转速稳定至额定转速以并入电网。现有研究针对开机工况设计机组控制方案，鲜有协同考虑开机启动中的开环与闭环控制过程，控制策略优化过程也仅针对某一特定工况独立进行。特别地，不匹配的控制参数将会引起机组转速剧烈波动而影响并网效率。此外，在抽水蓄能机组调节控制中较常使用的pid控制规律扛干扰能力差，无法很好的调控具有参数摄动大、过流特性复杂的抽水蓄能机组开机启动过程。为了实现抽水蓄能机组快速平稳启动，亟需开展抽水蓄能机组开机控制优化。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提供一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机控制优化方法，其目的在于，提高抽水蓄能机组开机启动过渡过程控制品质及动态性能，协调机组开机启动快速性与平稳性，保证机组及时响应电网
2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
3、本申请实施例提供一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机控制优化方法，包括如下步骤：
4、s1、建立抽水蓄能机组开机启动过渡过程模型；
5、s2、在所述抽水蓄能机组开机启动过渡过程模型中设置机组调速系统变论域模糊pid控制器及其控制规则；
6、s3、引入智能优化算法，以机组开机启动过程为输入，以反映机组开机启动快速性的机组转速上升时间、反映稳定性的机组转速超调量为优化目标，输入机组开机启动过渡过程模型，求解机组开-闭环协同模糊控制非支配解集。
7、所述抽水蓄能机组开机启动过渡过程模型为基于特征线方程及水力发电站过水系统部件边界方程构成的抽水蓄能机组调速系统特征线分布参数模型。
8、所述所述抽水蓄能机组调速系统变论域模糊pid控制器包含控制器及其伺服系统，所述控制器包含论域变换、模糊推理及pid逻辑三部分，所述伺服系统包含辅助接力器及主接力器，同时还包含死区，所述调速系统变论域模糊pid控制器控制规则包含论域变换规则与模糊控制规则。
9、所述优化目标为：
10、
11、式中，f1与f2分别为待优化目标，均为越小越优型。上标sing、simu、succ分别表示单机启动、双机同时启动及双机相继启动，下标1、2分别表示先启动机组与后启动机组；δn表示转速超调量，ts则对应转速上升时间。因此，δnsing,δnsimu分别为单机启动与双机启动机组转速超调量；分别为双机相继开机先、后启动机组转速超调量；ts则对应转速上升时间。因此，δnsing,δnsimu分别为单机启动与双机启动机组转速超调量；分别为双机相继开机先、后启动机组转速超调量；分别为单机启动与双机启动机组转速上升时间；分别为双机相继开机先、后启动机组转速上升时间。
12、所述机组开-闭环协同模糊控制的优化决策变量，
13、dv＝[yc,ns,kp,ki,kd]
14、式中，yc为机组开机启动开环控制阶段导叶最大开度，ns为控制器切入频率，kp,ki,kd分别为控制器比例、积分、微分初始增益，
15、所述机组开-闭环协同模糊控制的优化约束条件，包含蜗壳末端内水压力、尾水管进口内水压力、引水调压室涌浪与尾水调压室涌浪、控制器比例、积分、微分增益约束及机组转速振荡次数约束。
16、所述机组开-闭环协同模糊控制的优化流程：
17、a)定义种群规模、迭代次数、优化算法参数；
18、b)选择、交叉、变异、重组，生成子代群体；
19、c)输入抽水蓄能机组开机启动过渡过程模型，计算转速超调量及机组上升时间；
20、d)快速非支配排序，选择父子代种群精英解
21、e)若满足终止条件，结束循环，执行步骤f，若不满足终止条件，将种群精英解作为父代种群，跳至步骤b；
22、f)输出当前种群精英解个体位置及目标函数值。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
24、1.本专利技术设计了抽水蓄能机组调速系统变论域模糊pid控制器及其控制规律，显著提高了机组在空载频率扰动下的控制效果，同时具有较高的控制鲁棒性，解决了传统抽水蓄能电站应用pid控制器调节水轮机系统时抗扰动能力差，无法很好调控具有参数摄动大、过流特性复杂的抽水蓄能机组开机启动过程。
25、2.本专利技术协同优化抽水蓄能机组开-闭环控制阶段，不仅提高了开环部分机组快速上升的能力，同时将开环控制阶段与闭环控制阶段协同考虑，使得机组转速上升时间与转速超调量目标更加均衡，获得了更为优异的控制效果。
26、3.本专利技术在开机启动过程中将闭环阶段应用变论域模糊pid控制器以代替pid控制器，同时考虑多种开机启动工况而遴选最优开机控制策略，可以避免在单一工况下具有最优过渡过程而在其他工况下调节品质不满足要求等特殊情形出现，也避免了因控制参数与工况不匹配对机组甚至电站产生的不利影响。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机控制优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机控制优化方法，其特征在于，所述抽水蓄能机组开机启动过渡过程模型为基于特征线方程及水力发电站过水系统部件边界方程构成的抽水蓄能机组调速系统特征线分布参数模型。
3.根据权利要求2所述的一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机控制优化方法，其特征在于，所述抽水蓄能机组调速系统变论域模糊PID控制器包含控制器及其伺服系统，所述控制器包含论域变换、模糊推理及PID逻辑三部分，所述伺服系统包含辅助接力器及主接力器，同时还包含死区，所述调速系统变论域模糊PID控制器控制规则包含论域变换规则与模糊控制规则。
4.根据权利要求3所述的一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机控制优化方法，其特征在于，所述优化目标为：
5.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机控制优化方法，其特征在于，所述机组开-闭环协同模糊控制的优化决策变量，
6.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机
7.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机控制优化方法，其特征在于，所述机组开-闭环协同模糊控制的优化流程：
...【技术特征摘要】
1.一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机控制优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机控制优化方法，其特征在于，所述抽水蓄能机组开机启动过渡过程模型为基于特征线方程及水力发电站过水系统部件边界方程构成的抽水蓄能机组调速系统特征线分布参数模型。
3.根据权利要求2所述的一种抽水蓄能机组开-闭环协同模糊开机控制优化方法，其特征在于，所述抽水蓄能机组调速系统变论域模糊pid控制器包含控制器及其伺服系统，所述控制器包含论域变换、模糊推理及pid逻辑三部分，所述伺服系统包含辅助接力器及主接力器，同时还包含死区，所述调速系统变论域模糊pid控制器控制规则包含论域变换规则与模糊控制规则。
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝楠，金中武，元媛，王敏，胡德超，陈小平，楚栋栋，龙瑞，黄仁勇，毛冰，曾鑫，彭朝斌，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。