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《华中科技大学》 2017年
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水电机组建模与参数优化研究

刘肖  
【摘要】:近30年来我国的电力系统发展迅猛,不管是电压等级和电网规模,还是水电机组的装机容量与发电总量都处于世界前列。伴随着这些成绩而来的是电网的安全稳定运行问题,这就对发电设备的控制器性能提出了很高的要求。在电力系统中水电机组承担着快速响应负荷变化、调频调相和事故备用等重要任务,是电网安全稳定运行的可靠屏障。因此,开展水电机组建模和调速器参数优化研究工作,对提高机组的运行稳定性和改善调速器的调节品质有着极大的工程价值。首先本文在水电机组的物理结构基础上分别分析和建立了各部分的动态模型,包括水轮机与有压引水管道系统、控制系统、发电机与负荷三个子系统,在MATLAB/SIMULINK仿真平台上搭建了单机独立运行和双机并列运行的系统仿真模型。其次针对水轮机调速器PID参数鲁棒优化的研究需要,设计了综合考虑系统的ITAE指标、灵敏度和补灵敏度指标的适应度函数,并用粒子群算法对综合适应度函数进行求解。通过比较鲁棒优化方法得到的PID参数和只使用ITAE性能指标优化得到的PID参数的控制性能,说明了鲁棒PID参数能使机组在出力变化情况下具有很强的鲁棒性能和优良的调节性能。最后以某带孤立负荷运行的电站为研究对象,使用前文的双机并列运行系统模型复现了该系统的频率低频振荡,然后探讨了调整fE和pb对频率振荡的抑制效果,再使用鲁棒优化方法优化了调频机组的PID参数。本文的研究表明,应根据1、2号机在系统中承担的任务差异化设置各自调速系统的控制参数:对于担负调频任务的1号机组,必须对其PID参数进行优化,应设置较小的fE值或零,pb值为0.01较合适;而对于带基荷的2号机组,可采用大网的PID参数,适当地设置较大的fE值,pb值为0.04较合适。最后使用PSD-BPA仿真软件验证了该结论。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TV734

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