本申請涉及電力系統(tǒng)控制，尤其涉及一種水電機組負(fù)荷頻率分?jǐn)?shù)階pid控制器的控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、化石燃料的大量使用是導(dǎo)致全球變暖的重要因素，為了應(yīng)對日益嚴(yán)峻的環(huán)境和氣候問題，各國政府都在探索可再生能源的發(fā)展道路。光伏發(fā)電作為最常見可再生能源類型，以其環(huán)境友好型和經(jīng)濟性的特點得以大力發(fā)展。但是隨著以光電為代表的可再生能源電力加入電網(wǎng)，可再生能源滲透率逐漸增高的同時降低了電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率控制能力。而眾所周知，頻率是電力系統(tǒng)安全運行中最重要的指標(biāo)之一，嚴(yán)重的系統(tǒng)頻率波動和偏離會降低水光電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，對電力系統(tǒng)內(nèi)的用戶造成不良影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

2、為此，本申請的第一個目的在于提出一種水電機組負(fù)荷頻率分?jǐn)?shù)階pid控制器的控制方法。

3、本申請的第二個目的在于提出一種裝置。

4、本申請的第三個目的在于提出一種電子設(shè)備。

5、本申請的第四個目的在于提出一種計算機可讀存儲介質(zhì)。

6、本申請的第五個目的在于提出一種計算機程序產(chǎn)品。

7、為達上述目的，本申請第一方面實施例提出了一種水電機組負(fù)荷頻率分?jǐn)?shù)階pid控制器的控制方法，包括：

8、建立水光電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)線性模型；

9、根據(jù)分?jǐn)?shù)階微積分原理設(shè)計2自由度分?jǐn)?shù)階pid控制器；

10、優(yōu)化所述2自由度分?jǐn)?shù)階pid控制器的相關(guān)參數(shù)，以得到目標(biāo)分?jǐn)?shù)階頻率控制器；

11、將所述水光電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)輸入所述目標(biāo)分?jǐn)?shù)階頻率控制器以對所述水光電力系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。

12、可選的，所述建立水光電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)線性模型，包括：

13、確定水光電力系統(tǒng)中功率變化與頻率變化之間的第一關(guān)系；

14、確定所述水光電力系統(tǒng)中水電機組對應(yīng)的第二關(guān)系；

15、確定所述水光電力系統(tǒng)中光伏發(fā)電線性負(fù)荷頻率與光伏板參數(shù)之間的第三關(guān)系；

16、根據(jù)所述第一關(guān)系、第二關(guān)系和第三關(guān)系構(gòu)建所述負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)線性模型。

17、可選的，所述第一關(guān)系包括：

18、

19、δp＝δppv+δpl

20、式中，kp為發(fā)電機增益，tp是發(fā)電機時間常數(shù)，s表示拉普拉斯運算符，下同；δf是系統(tǒng)頻率變化；δp表示系統(tǒng)功率偏差；δppv是光伏電池板輸出功率偏差。

21、可選的，所述水電機組中包括調(diào)速器和水輪機，所述第二關(guān)系包括：

22、所述調(diào)速器對應(yīng)的第二關(guān)系：其中，gy(s)為所述調(diào)速器的特征函數(shù)，tg為流慣性時間常數(shù)；

23、所述水輪機對應(yīng)的第二關(guān)系：其中，gym(s)為述水輪機的特征函數(shù)，tw為流慣性時間常數(shù)。

24、可選的，所述第三關(guān)系包括：

25、其中，gpv(s)為光伏板的特征函數(shù)，kpv、tpv分別為光伏板的時間常數(shù)和增益。

26、可選的，所述根據(jù)所述第一關(guān)系、第二關(guān)系和第三關(guān)系構(gòu)建所述負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)線性模型，包括：

27、令第一輸入值依次經(jīng)過傳遞函數(shù)：后獲取δph；

28、令δspv經(jīng)過傳遞函數(shù)后獲取δppv；

29、將δph、δppv、δpl相加后獲取δp，并將δp通過傳遞函數(shù)后獲取δf；

30、將δf通過所述2自由度分?jǐn)?shù)階pid控制器處理的結(jié)果與δf通過傳遞函數(shù)處理的結(jié)果相減以更新所述第一輸入值。

31、可選的，所述2自由度分?jǐn)?shù)階pid控制器的傳遞函數(shù)為：

32、

33、式中，kp、ki、kd分別為比例、積分和微分增益,和μ分別是積分階次和微分階次，pw和dw均為參考信號和測量輸出之間延遲的權(quán)重系數(shù)。

34、可選的，所述優(yōu)化所述2自由度分?jǐn)?shù)階pid控制器的相關(guān)參數(shù)，以得到目標(biāo)分?jǐn)?shù)階頻率控制器，包括：

35、初始化多個粒子以組成種群，所述粒子中包含所述2自由度分?jǐn)?shù)階pid控制器的相關(guān)參數(shù)；

36、將所述粒子對應(yīng)的相關(guān)參數(shù)輸入所述2自由度分?jǐn)?shù)階pid控制器并調(diào)節(jié)所述水光電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)線性模型，并確定各個所述粒子對應(yīng)的適應(yīng)度函數(shù)值；

37、計算粒子引力、粒子質(zhì)量、引力質(zhì)量、粒子加速度，并更新粒子速度和粒子位置直到出現(xiàn)目標(biāo)粒子，其中，所述目標(biāo)粒子為滿足適應(yīng)度函數(shù)值滿足預(yù)設(shè)閾值的粒子。

38、為達上述目的，本申請第二方面實施例提出了一種水電機組負(fù)荷頻率分?jǐn)?shù)階pid控制器的控制裝置，包括：

39、模型建立模塊，用于建立水光電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)線性模型；

40、控制器設(shè)計模塊，用于根據(jù)分?jǐn)?shù)階微積分原理設(shè)計2自由度分?jǐn)?shù)階pid控制器；

41、參數(shù)優(yōu)化模塊，用于優(yōu)化所述2自由度分?jǐn)?shù)階pid控制器的相關(guān)參數(shù)，以得到目標(biāo)分?jǐn)?shù)階頻率控制器；

42、調(diào)節(jié)模塊，用于將所述水光電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)輸入所述目標(biāo)分?jǐn)?shù)階頻率控制器以對所述水光電力系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。

43、為達上述目的，本申請第三方面實施例提出了一種電子設(shè)備，包括：處理器，以及與所述處理器通信連接的存儲器；

44、所述存儲器存儲計算機執(zhí)行指令；

45、所述處理器執(zhí)行所述存儲器存儲的計算機執(zhí)行指令，以實現(xiàn)如第一方面中任一項所述的方法。

46、為達上述目的，本申請第四方面實施例提出了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機執(zhí)行指令，所述計算機執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時用于實現(xiàn)如第一方面中任一項所述的方法。

47、為達上述目的，本申請第五方面實施例提出了一種計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)第一方面中任一項所述的方法。

48、本申請?zhí)峁┑乃姍C組負(fù)荷頻率分?jǐn)?shù)階pid控制器的控制方法、裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)，通過設(shè)計2自由度分?jǐn)?shù)階pid控制器并進行優(yōu)化，實現(xiàn)了對水光電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，避免系統(tǒng)頻率波動和偏離會對電力系統(tǒng)內(nèi)的用戶造成不良影響，提高了水光電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

49、本申請附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種水電機組負(fù)荷頻率分?jǐn)?shù)階pid控制器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立水光電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)線性模型，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一關(guān)系包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述水電機組中包括調(diào)速器和水輪機，所述第二關(guān)系包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三關(guān)系包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一關(guān)系、第二關(guān)系和第三關(guān)系構(gòu)建所述負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)線性模型，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述2自由度分?jǐn)?shù)階pid控制器的傳遞函數(shù)為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述優(yōu)化所述2自由度分?jǐn)?shù)階pid控制器的相關(guān)參數(shù)，以得到目標(biāo)分?jǐn)?shù)階頻率控制器，包括：

9.一種水電機組負(fù)荷頻率分?jǐn)?shù)階pid控制器的控制裝置，其特征在于，包括：

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：處理器，以及與所述處理器通信連接的存儲器；

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)岢鲆环N水電機組負(fù)荷頻率分?jǐn)?shù)階PID控制器的控制方法及裝置，涉及電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，其中，方法包括：建立水光電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)線性模型；根據(jù)分?jǐn)?shù)階微積分原理設(shè)計2自由度分?jǐn)?shù)階PID控制器；優(yōu)化所述2自由度分?jǐn)?shù)階PID控制器的相關(guān)參數(shù)，以得到目標(biāo)分?jǐn)?shù)階頻率控制器；將所述水光電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)輸入所述目標(biāo)分?jǐn)?shù)階頻率控制器以對所述水光電力系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。通過設(shè)計2自由度分?jǐn)?shù)階PID控制器并進行優(yōu)化，實現(xiàn)了對水光電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，避免系統(tǒng)頻率波動和偏離會對電力系統(tǒng)內(nèi)的用戶造成不良影響，提高了水光電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：謝世豪,吳宇駿,虞曉昕,宋洪亮,李常生,何林,高石磊,常旭鵬,李志高,鄧加陽,趙濤,孫輝,鄭丕宗,段啟賢,劉文俊
受保護的技術(shù)使用者：華能瀾滄江水電股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10