[发明专利]基于状态空间分析的水轮机调速器参数整定方法及系统

权利要求书

1.基于状态空间分析的水轮机调速器参数整定方法，其特征在于：包括以下步骤：

计算异步联网送端系统负荷的频率响应系数；

建立水轮机系统开环传递函数，并求解相应的阶跃响应函数；

根据计算的频率响应系数建立异步联网下水轮机及其调速闭环系统的状态空间方程，并求解建立的状态空间方程实部最大的特征值及其对应的阻尼比；

根据求解的阶跃响应函数、建立的状态空间方程以及状态空间方程实部最大的特征值对应的阻尼比，采用罚函数法建立粒子群适应度函数；

根据粒子群适应度函数，以水电机组在阶跃响应下的一次调频动作特性最优为目标，采用粒子群算法求解水轮机调速器的最优参数；

其中水轮机系统开环传递函数根据水电机组调节系统的开环传递函数、电液伺服系统的开环传递函数和原动机的开环传递函数的乘积建立，相应的阶跃响应函数通过频域-时域转换求解得到；所述粒子群适应度函数J(K_P1,K_D1,K_I1)的表达式为：

其中，M₁和M₂均为罚函数法的罚因子，ξ₀为设定的最小阻尼比，t_f为系统到达稳态的时间，x_t为求解的阶跃响应函数在时间t的值，为求解的阶跃响应函数在时间t_f的值，x_∞为稳态值，b_p为调差系数，s为拉普拉斯算子，G_sys(s)为水轮机系统开环传递函数；ξ为状态空间方程实部最大的特征值对应的阻尼比。

2.根据权利要求1所述的基于状态空间分析的水轮机调速器参数整定方法，其特征在于：所述计算异步联网送端系统负荷的频率响应系数这一步骤，具体为：

选取接近异步联网送端系统在丰小极限运行方式下发生的扰动，计算异步联网送端系统负荷的频率响应系数，所述丰小极限运行方式是指运行在丰水小负荷模式，所述异步联网送端系统负荷的频率响应系数K_f的计算公式为：

其中，ΔP/P₀为功率脱落百分比，ΔP为扰动发生前后异步联网送端系统的功率变化值，P₀为扰动发生前异步联网送端系统的功率，Δf/f₀为稳态频降百分比，Δf为扰动发生前后异步联网送端系统的频率偏差，Δf不超出频率限制器死区，f₀为扰动发生前异步联网送端系统的频率，R为机组的调差系数。