[发明专利]一种含抽水蓄能电站的区域负荷频率分数阶PID优化控制方法

权利要求书

1.一种含抽水蓄能电站的区域负荷频率分数阶PID优化控制方法，其特征在于，该分析方法包括以下步骤：

步骤S1：搭建基于IEEE标准的含抽水蓄能电站的两区域负荷频率控制模型；

步骤S2：建立分数阶PID控制器模型；

步骤S3：采用粒子群算法PSO，设置适应度函数，对分数阶PID控制器模型的参数进行优化；

步骤S4：将步骤S3中优化后的分数阶PID控制器模型加入步骤S1中搭建的两区域负荷频率控制模型中，在发电和抽水工况下分别仿真验证频率调节效果。

2.根据权利要求1所述的一种含抽水蓄能电站的区域负荷频率分数阶PID优化控制方法，其特征在于，所述的步骤S1中，搭建基于IEEE标准的含抽水蓄能电站的两区域负荷频率控制模型过程为：

步骤S11：搭建机组模型

汽轮机组的传递函数模型为：

水轮机组的传递函数模型为：

上式中，K_τ为蒸汽在高压气缸段产生的功率占汽轮机总功率的比例，Tτ为再热器时间常数，τ_t为汽室时间常数和主进汽容积；T_w为水启动时间，s为拉普拉斯变换算子；

汽轮机组调速器的传递函数模型为：

水轮机组调速器的传递函数模型为：

上式中，上式中：T_g为调速器时间常数，s为拉普拉斯变换算子，R为水轮机组的调差系数；采用数字电液调速系统来描述水轮机调速器的运行状况，K_p，K_i，K_d分别为数字电液调速系统的比例、积分、微分增益，f为系统频率；

步骤S12：构建联络线功率偏差的传递函数模型为：

式中，△P_tieij为联络线流动功率微增量；△f_i，△f_j分别为i区域和j区域的频率偏差；T_ij为联络线同步系数，其计算公式为：

式中，X_ij为电路电抗；为区域i的额定功率；θ_i，θ_j为联络线两端电压角；V_i，V_j为联络线两端电压；

同步功率系数a_ij的表达式为：

式中，为控制区域j的发电机组的额定功率；

步骤S13：确定区域控制误差ACE为：

ACE＝ΔP_tie+βΔf (8)

式中，Δf为发生扰动时的系统频率偏差，ΔP_tie为联络线交换功率偏差，β为区域频率响应系数，其定义为：

β_i＝D_i+1/R_i (9)

式中，R_i为调差系数；D_i为负荷阻尼系数；

步骤S14：构建具有调速死区的调速器线性化后的传递函数模型为：

式中，N₁和N₂是非线性函数经过傅里叶级数展开的第二项和第三项的系数；T_g为调速器时间常数；ω₀为正弦输入信号频率。