[发明专利]一种抽水蓄能电站发电机的建模仿真方法及系统

权利要求书

1.一种抽水蓄能电站发电机的建模仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立发电机数学模型，包括电压方程和磁链方程；进行派克变换，获得dq坐标系下发电机数学模型；步骤1中，以如下公式表示电压方程，

式中：

u_s表示定子电压，u_r表示转子电压，r_s表示定子电阻，r_r表示转子电阻，i_s表示定子电流，i_r表示转子电流，ψ_s表示定子磁链，ψ_r表示转子磁链；

以如下公式表示磁链方程，

式中：

i_s表示定子电流，i_r表示转子电流，L_m表示定子与转子的互感，L_s表示定子电感，L_r表示转子电感；

步骤2，建立发电机直接功率控制模型；步骤2中，以如下公式表示定子的功率控制模型，

式中：

P_s表示定子的有功功率，Q_s表示定子的无功功率，ω_r表示转子转速，ψ_s表示定子磁链，ψ_r表示转子磁链，L_s表示定子电感，L_r表示转子电感，L_m表示定子与转子的互感，δ表示转子旋转的角度，σ表示漏抗因子，

式中：

L₀表示励磁电感；

步骤3，建立水力系统模型，包括水道模型、调压井模型和水轮机模型；

步骤4，建立优化目标函数和约束条件，以教与学优化算法，对定子有功功率进行仿真；以如下公式表示优化目标函数，

式中：

P_s表示定子有功功率，P_{s_ref}表示定子有功功率参考值，t表示时间；

以如下公式表示约束条件，

式中：K_P表示比例增益，K_Pmax表示比例增益最大值，K_Pmin表示比例增益最小值，K_I表示积分增益，K_Imax表示积分增益最大值，K_Imin表示积分增益最小值；

教与学优化算法对PI控制器系数进行优化的步骤包括：

步骤4.1，对PI控制器系数求解空间初始化种群；

步骤4.2，求取种群内所有个体即PI系数组合的适应值，选择适应值最好的个体作为作为教师，并且求解种群的平均值；

步骤4.3，教师的“教”行为，通过向当前最优PI组合的学习，产生临时PI系数组合，以优胜略汰的方式替代自身状态；

步骤4.4，学生之间相互学习阶段，任意两个PI系数组合，选取优秀的一个，另一个向其学习；

步骤4.5，满足迭代条件后，输出最佳PI控制器系数组合。