【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统。更具体地，本专利技术涉及一种水轮机调速器控制方法及系统。
技术介绍
1、水力资源作为一种可再生的电力能源，而水轮电机组将水力资源转换为电能，其中的水轮电机组调节系统调节性能的优劣直接关系到电网的电能质量，对水电站安全运行具有重要的影响。
2、其中，水轮机调速器作为水轮机的重要构成部分，也是实现对水轮机进行调节的关键部分。为保证水轮机的正常运转，并据此保障水电站的正常、稳定运行，水轮机调速器一般具备两种功能：并网功能和调节功能。其中，调节功能作为水轮机调速器的主要功能，其作用是对水轮机运转速度、水流量、功率等进行调节。即在水轮机运转过程中，可依据负荷变化，利用调速器将水轮机的转速、功率、水流量等调节至恰当的数值，以此保证水轮机运转的安全性和稳定性，进而为水电站的安全、稳定运行提供保障。
3、传统的水轮机调速器控制通常采用比例－积分－微分(pid)控制技术。pid控制主要是通过调整水轮机的转速或输出功率，以维持机组的转速(频率)在额定转速(频率)的规定范围内，实现水轮发电机组的稳定运行。具体地，pid调节器的工作原理基于负反馈控制系统理论，当系统输出与设定值之间存在偏差时，pid调节器通过计算偏差的比例、积分和微分值，来调整控制量来达到稳定转速的目的。然而，在工业控制过程中，多数控制对象是高阶、时滞、非线性的，所以对pid控制器的参数整定是较为困难的。
4、随着计算机技术和人工智能的发展，现代水轮机调速器控制开始引入大数据技术，即利用大数据分析和自学习算法优化控制策略已成为
5、如公布号为cn116357507a，名称为“融合大数据自学习算法和pid算法的水轮机调速器控制方法”的专利申请文件，该方法通过将当前参数与历史参数进行匹配，从而选取误差较小的历史参数作为导叶给定开度目标值，并在工况稳定后，通过功率闭环的pid微调进行误差修正，完成整个调速器控制过程。
6、上述控制方法仅通过与历史大数据进行比对，获取了较为合适的控制参数，但是，负荷不同时期的变化显然是存在差异的，不同差异对应的参数也显然是不同的，因此，仅通过历史数据确定调整参数或者其邻近点，其是难以准确地确定比较合适的调整参数，使得水轮机组无法稳定运行。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种水轮机调速器控制方法及系统，用以解决现有技术中难以准确地确定比较合适的调整参数，使得水轮机组无法稳定运行的问题；为此，本专利技术在如下的两个方面中提供方案。
2、在第一方面中，本专利技术提供的一种水轮机调速器控制方法，包括：
3、获取水轮机设定时间段内的参数数据，参数数据包括负荷数据和输出功率；设定时间段是以当前时刻为起点，以当前时刻之前的任一时刻为终点；
4、获取当前时刻的参数数据所属的短周期数据段、中周期数据段以及长周期数据段；
5、利用各周期数据段的数据调整pid控制参数；
6、基于调整后的pid控制参数，输出对应的控制信号；
7、对三个控制信号进行加权求和，得到综合控制信号；根据综合控制信号实时调整水轮机的输出功率。
8、可选的，所述调整后的pid控制参数为：
9、其中，kp0、kd0分别为比例、微分的初始参数值，kp、kd分别为调整后的比例、微分的参数值，wp、wd分别为调整后的比例、微分的调整系数，其中，qk为时刻tk的负荷实际值与目标周期数据段对应的负荷预测值的差值，为时刻tk的负荷实际值，pk为时刻tk与时刻tk-1的负荷误差变化率，p′为目标周期数据段的可信负荷误差变化率；所述目标周期数据段为短周期数据段、中周期数据段或者长周期数据段。
10、可选的，所述负荷误差变化率为当前时刻的负荷实际值与目标周期数据段对应的负荷预测值的差绝对值与其上一时刻的负荷实际值与目标周期数据段对应的负荷预测值的差绝对值的比值；
11、所述可信负荷误差变化率与目标周期数据段各负荷变化差异的均值正相关；所述负荷变化差异为任一时刻的负荷实际值与负荷预测值的差值绝对值与其前一时刻的负荷实际值与负荷预测值的差值绝对值。
12、可选的，所述目标周期数据段对应的负荷预测值的获取过程为：将获取的目标周期数据段输入网络模型中，得到当前时刻的下一时刻的负荷预测值。
13、可选的，所述综合控制信号的获取过程为：
14、u(t)＝α′s·u(t)s+α′m·u(t)m+αl′·u(t)l
15、其中，u(t)是综合控制信号，u(t)s、u(t)m和u(t)l分别是短周期、中周期和长周期的控制信号，α′s、α′m、αl′分别短周期数据段、中周期数据段或者长周期数据段的控制信号的权重，其中，其中，αs、αm和αl分别为当前时刻的波动程度与短周期数据段、中周期数据段以及长周期数据段的周期波动程度的相似程度。
16、可选的，所述获取当前时刻的参数数据所属的短周期数据段、中周期数据段以及长周期数据段的获取方法为：
17、利用偏自相关函数确定设定时间段内的参数数据的周期长度，对周期长度进行聚类，聚类完成后，得到三个聚类簇，周期长度均值最大的聚类簇对应长周期，周期长度最小的聚类簇对应短周期，周期长度处于中间的聚类簇对应中周期，选取各聚类簇的中心对应的周期长度的参数数据作为对应的周期数据段。
18、可选的，所述根据综合控制信号实时调整水轮机的输出功率的具体过程为：当综合控制信号大于等于0时，增大水轮机输出功率，当综合控制信号小于0时，减小水轮机输出功率，其中，水轮机输出功率增大或减小的幅度与pid输出的大小成正比。
19、在第二方面中，本专利技术提供的一种水轮机调速器控制系统，包括：
20、处理器；
21、存储器，其存储有水轮机调速器控制的计算机指令，当所述计算机指令由所述处理器运行时，使得系统执行上述的一种水轮机调速器控制方法。
22、本专利技术的有益效果为：
23、本专利技术的方案通过借助于当前时刻之前的历史参数数据，能够确定水轮机的历史负荷变化情况，并将当前时刻的数据划分成不同周期变化的类别，并分别对不同周期下的控制参数进行调节，以输出控制信号，进而通过确定不同周期类别下的重要性，获取加权求和后的综合控制信号，用于调整下一时刻的水轮机输出功率，其中在控制过程，方法简单，易于实现，且结合当前时刻与其之前的历史数据参数进行控制参数的调整，能够更精细化地确定不同波动情况下的当前时刻的参数数据的调整情况，最终综合多种波动情况下的调整情况，确定最终的综合控制信号，能够提高控制的准确性。
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1.一种水轮机调速器控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种水轮机调速器控制方法，其特征在于，所述调整后的PID控制参数为：
3.根据权利要求2所述的一种水轮机调速器控制方法，其特征在于，所述负荷误差变化率为当前时刻的负荷实际值与目标周期数据段对应的负荷预测值的差绝对值与其上一时刻的负荷实际值与目标周期数据段对应的负荷预测值的差绝对值的差异变化；
4.根据权利要求2所述的一种水轮机调速器控制方法，其特征在于，所述目标周期数据段对应的负荷预测值的获取过程为：将获取的目标周期数据段输入网络模型中，得到当前时刻的下一时刻的负荷预测值。
5.根据权利要求1所述的一种水轮机调速器控制方法，其特征在于，所述综合控制信号的获取过程为：
6.根据权利要求1所述的一种水轮机调速器控制方法，其特征在于，所述获取当前时刻的参数数据所属的短周期数据段、中周期数据段以及长周期数据段的获取方法为：
7.根据权利要求5所述的一种水轮机调速器控制方法，其特征在于，所述根据综合控制信号实时调整水轮机的输出功率的具体过程为：<...
【技术特征摘要】
1.一种水轮机调速器控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种水轮机调速器控制方法，其特征在于，所述调整后的pid控制参数为：
3.根据权利要求2所述的一种水轮机调速器控制方法，其特征在于，所述负荷误差变化率为当前时刻的负荷实际值与目标周期数据段对应的负荷预测值的差绝对值与其上一时刻的负荷实际值与目标周期数据段对应的负荷预测值的差绝对值的差异变化；
4.根据权利要求2所述的一种水轮机调速器控制方法，其特征在于，所述目标周期数据段对应的负荷预测值的获取过程为：将获取的目标周...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖涛，林志鹏，马严峰，吴景平，谭显浪，陈军，赵红红，肖光波，董刚平，丁伟，
申请(专利权)人：华电四川发电有限公司瓦屋山分公司，
类型：发明
国别省市：
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