本發(fā)明涉及電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化方法和汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的研究主要集中在勵(lì)磁調(diào)節(jié)控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)阻尼的影響，為了解決這個(gè)問(wèn)題，在系統(tǒng)中引入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(Power System Stabilizer，簡(jiǎn)稱(chēng)PSS)，通過(guò)向系統(tǒng)提供正向阻尼來(lái)提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

現(xiàn)代電力系統(tǒng)廣泛采用大容量機(jī)組，同時(shí)電網(wǎng)的負(fù)荷峰谷差日益增加，為了滿足電網(wǎng)的負(fù)荷要求與頻率穩(wěn)定，大型機(jī)組需要具有較強(qiáng)的一次調(diào)頻能力。然而隨著數(shù)字電液控制系統(tǒng)(Digital Electric-Hydraulic Control System，DEH)的普及，調(diào)速系統(tǒng)的響應(yīng)速度得到很大的提高，對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的影響也越來(lái)越顯著。然而，在通過(guò)改變DEH的控制參數(shù)來(lái)提高一次調(diào)頻性能的同時(shí)，也有可能會(huì)引發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生低頻振蕩。此外，在汽輪機(jī)自動(dòng)控制運(yùn)行中，機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以及調(diào)速器的負(fù)荷參考值及其變化率同樣會(huì)對(duì)系統(tǒng)的一次調(diào)頻性能和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

基于此，對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)組多控制系統(tǒng)而言，為了保證汽輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，如何優(yōu)化控制參數(shù)成為了亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化方法和裝置，能夠有效確定出系統(tǒng)控制參數(shù)全局最優(yōu)解，避免因參數(shù)設(shè)置不當(dāng)而引發(fā)的低頻振蕩。

本發(fā)明一方面提供汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化方法，包括：

基于汽輪發(fā)電機(jī)組中各控制系統(tǒng)的工作特性，構(gòu)建各控制系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；

根據(jù)所述系統(tǒng)模型確定待優(yōu)化控制參數(shù)，建立對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)以汽輪發(fā)電機(jī)組的輔助調(diào)節(jié)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能指標(biāo)作為目標(biāo)約束，并以待優(yōu)化控制參數(shù)的全局最優(yōu)解為輸出；

采用全局迭代尋優(yōu)算法對(duì)所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到所述待優(yōu)化控制參數(shù)的全局最優(yōu)解。

本發(fā)明另一方面提供一種汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化裝置，包括：

模型構(gòu)建單元，用于基于汽輪發(fā)電機(jī)組中各控制系統(tǒng)的工作特性，構(gòu)建各控制系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；

目標(biāo)函數(shù)確定單元，用于根據(jù)所述系統(tǒng)模型確定待優(yōu)化控制參數(shù)，建立對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)以汽輪發(fā)電機(jī)組的輔助調(diào)節(jié)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能指標(biāo)作為目標(biāo)約束，并以待優(yōu)化控制參數(shù)的全局最優(yōu)解為輸出；

迭代求解單元，用于采用全局迭代尋優(yōu)算法對(duì)所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到所述待優(yōu)化控制參數(shù)的全局最優(yōu)解。

上述技術(shù)方案，基于汽輪發(fā)電機(jī)組中各控制系統(tǒng)的工作特性，構(gòu)建各控制系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；根據(jù)所述系統(tǒng)模型確定待優(yōu)化控制參數(shù)，建立對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)以汽輪發(fā)電機(jī)組的輔助調(diào)節(jié)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能指標(biāo)作為目標(biāo)約束，并以待優(yōu)化控制參數(shù)的全局最優(yōu)解為輸出；采用全局迭代尋優(yōu)算法對(duì)所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到所述待優(yōu)化控制參數(shù)的全局最優(yōu)解。通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例的方案，有利于優(yōu)化汽輪發(fā)電機(jī)組中的控制系統(tǒng)，使得汽輪發(fā)電機(jī)組的輔助調(diào)節(jié)性能和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能得到提升。

附圖說(shuō)明

圖1為一實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化方法的示意性流程圖；

圖2為一實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化方法的示意性原理圖；

圖3為一實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組中勵(lì)磁系統(tǒng)工作特性的示意性原理圖；

圖4為一實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組中PSS系統(tǒng)工作特性的示意性原理圖；

圖5為一實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組中CCS負(fù)荷指令系統(tǒng)工作特性的示意性原理圖；

圖6為一實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組中CCS汽輪機(jī)主控與鍋爐主控系統(tǒng)工作特性的示意性原理圖；

圖7為一實(shí)施例的采用禁忌搜索算法對(duì)所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解的示意性流程圖；

圖8為一實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組初始狀態(tài)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)實(shí)際調(diào)頻量的響應(yīng)曲線圖；

圖9為一實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組的控制參數(shù)優(yōu)化后的系統(tǒng)實(shí)際調(diào)頻量的響應(yīng)曲線圖；

圖10為一實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1為一實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化方法的示意性流程圖；如圖1所示，本實(shí)施例中的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化方法包括步驟：

S11，基于汽輪發(fā)電機(jī)組中各控制系統(tǒng)的工作特性，構(gòu)建各控制系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；

汽輪發(fā)電機(jī)組中的控制系統(tǒng)包括鍋爐控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)控制系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器控制系統(tǒng)、調(diào)速器控制系統(tǒng)以及機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)等，由于各控制系統(tǒng)的控制參數(shù)的變化均會(huì)影響到汽輪發(fā)電機(jī)組的輔助調(diào)節(jié)性能和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能，因此為了實(shí)現(xiàn)保證汽輪發(fā)電機(jī)組的輔助調(diào)節(jié)性能和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能，需綜合至少兩個(gè)控制系統(tǒng)的控制參數(shù)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化。

S12，根據(jù)所述系統(tǒng)模型確定待優(yōu)化控制參數(shù)，建立對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)以汽輪發(fā)電機(jī)組的輔助調(diào)節(jié)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能指標(biāo)作為目標(biāo)約束，并以待優(yōu)化控制參數(shù)的全局最優(yōu)解為輸出；

本實(shí)施例中，即將所述汽輪發(fā)電機(jī)組的輔助調(diào)節(jié)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能指標(biāo)作為所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的目標(biāo)函數(shù)值，求解使所述目標(biāo)函數(shù)值最優(yōu)的待優(yōu)化控制參數(shù)。

S13，采用全局迭代尋優(yōu)算法對(duì)所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到所述待優(yōu)化控制參數(shù)的全局最優(yōu)解。

在一優(yōu)選實(shí)施方式中，采用禁忌搜索算法對(duì)所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解。禁忌搜索(Tabu Search，簡(jiǎn)稱(chēng)TS)算法是一種亞啟發(fā)式(meta-heuristic)隨機(jī)搜索算法，它從一個(gè)初始可行解出發(fā)，選擇一系列的特定搜索方向(移動(dòng))作為試探，選擇實(shí)現(xiàn)讓特定的目標(biāo)函數(shù)值變化最多的移動(dòng)。為了避免陷入局部最優(yōu)解，TS算法中采用了一種靈活的“記憶”技術(shù)，對(duì)已經(jīng)進(jìn)行的優(yōu)化過(guò)程進(jìn)行記錄和選擇，指導(dǎo)下一步的搜索方向，這就是禁忌表的建立。禁忌搜索算法屬于全局迭代尋優(yōu)算算法，通過(guò)禁忌規(guī)則和禁忌表的引入來(lái)避免迂回搜索，并通過(guò)特赦規(guī)則來(lái)赦免一些被禁忌的優(yōu)良狀態(tài)，從而保證最終實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化。

在一優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟S11中構(gòu)建的系統(tǒng)模型包括：勵(lì)磁系統(tǒng)模型、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器模型、調(diào)速器模型以及機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)模型?；谏鲜鱿到y(tǒng)模型的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化方法的原理如圖2所示。

進(jìn)一步的，下面結(jié)合圖3～圖7，對(duì)各系統(tǒng)模型的構(gòu)建原理進(jìn)行舉例說(shuō)明。

(1)確定汽輪發(fā)電機(jī)組中汽輪機(jī)的傳遞函數(shù)模型

實(shí)際運(yùn)行中的汽輪機(jī)多為三缸系統(tǒng)，優(yōu)選的，將汽輪機(jī)簡(jiǎn)化為一個(gè)只考慮高壓汽室容積常數(shù)的環(huán)節(jié)，汽輪機(jī)簡(jiǎn)化后的傳遞函數(shù)模型為：

其中，T_CH為進(jìn)汽室時(shí)間常數(shù)，F(xiàn)_HP為高壓缸功率系數(shù)，sT_CH表示進(jìn)汽室時(shí)間常數(shù)的復(fù)數(shù)。

(2)確定汽輪發(fā)電機(jī)組中調(diào)速器的傳遞函數(shù)模型

目前應(yīng)用最為廣泛的功頻電液控制系統(tǒng)控制器為數(shù)字電液控制，因?yàn)殡娨恨D(zhuǎn)換器速度很快，因此可以忽略，而線性位移傳感器一般置為單位負(fù)反饋。PID環(huán)節(jié)中只保留比例和積分環(huán)節(jié)，因此調(diào)速器簡(jiǎn)化后的傳遞函數(shù)模型為：

式中，T_S為油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)，K_P、T_R分別為PID控制器的比例和積分時(shí)間常數(shù)，sT_R表示PID控制器的積分時(shí)間常數(shù)的復(fù)數(shù),sT_S表示油動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)的復(fù)數(shù)。

(3)確定汽輪發(fā)電機(jī)組中的勵(lì)磁系統(tǒng)模型

參考圖3所示，在勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓E_t經(jīng)過(guò)電壓傳感器，結(jié)合電壓參考信號(hào)V_ref和PSS環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)V_s，通過(guò)勵(lì)磁機(jī)的積分、微分以及比例環(huán)節(jié)，最終將生成的控制信號(hào)E_fd輸入系統(tǒng)，為系統(tǒng)提供電磁轉(zhuǎn)矩。圖3中，T_e為勵(lì)磁響應(yīng)時(shí)間常數(shù)，比例控制參數(shù)K_A為勵(lì)磁調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。

(4)確定汽輪發(fā)電機(jī)組中的PSS模型

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)通過(guò)引入系統(tǒng)反饋信號(hào)，為系統(tǒng)引入正阻尼。參考圖4所示，△ω_r為轉(zhuǎn)子角速度變化量，△P_e為電磁功率輸出變化量，G(s)為扭轉(zhuǎn)濾波器的傳遞函數(shù)，M為慣性常數(shù)。根據(jù)轉(zhuǎn)子角速度信號(hào)和電磁功率信號(hào)導(dǎo)出等效轉(zhuǎn)子角速度信號(hào)，等效轉(zhuǎn)子角速度△ω_eq經(jīng)過(guò)信號(hào)增益、信號(hào)濾波、相位補(bǔ)償和幅值限定環(huán)節(jié)，產(chǎn)生PSS向系統(tǒng)的輸入信號(hào)V_s?？刂茀?shù)包括電力系統(tǒng)穩(wěn)定器增益K_STAB，時(shí)間常數(shù)T_W，相位補(bǔ)償時(shí)間常數(shù)T₁和T₂，輸入信號(hào)幅值的上限V_smax和下限V_smin。

(5)確定汽輪發(fā)電機(jī)組中的CCS負(fù)荷指令管理系統(tǒng)模型

CCS通常接受來(lái)自三個(gè)方面的負(fù)荷指令，即電網(wǎng)中心調(diào)度遙控的負(fù)荷分配指令(中調(diào)指令或ADS)、機(jī)組就地設(shè)定的負(fù)荷指令(就地指令)和電網(wǎng)調(diào)頻所需要負(fù)荷指令，形成滿足單元機(jī)組設(shè)備負(fù)荷能力和運(yùn)行安全性的目標(biāo)負(fù)荷指令。如圖5所示，切換器T1選擇電網(wǎng)中調(diào)指令或就地指令作為目標(biāo)負(fù)荷指令；切換器T2選擇一次調(diào)頻的投入或切除；△f為電網(wǎng)頻率偏差信號(hào)，通過(guò)函數(shù)發(fā)生器f₁(x)形成電網(wǎng)調(diào)頻所需要的負(fù)荷指令。最終通過(guò)限幅環(huán)節(jié)形成目標(biāo)負(fù)荷指令，其中，P_max為負(fù)荷指令上限，P_min為負(fù)荷指令下限。因此CCS負(fù)荷指令管理系統(tǒng)的控制參數(shù)包括切換器T1、切換器T2，以及函數(shù)發(fā)生器f₁(x)的調(diào)頻死區(qū)和調(diào)頻特性。

(6)確定汽輪發(fā)電機(jī)組中的CCS汽輪機(jī)主控和鍋爐主控系統(tǒng)模型

參考圖6所示，在協(xié)調(diào)控制方式下，功率偏差信號(hào)(P_E-P_e0)送到比例積分功率調(diào)節(jié)器PID1，其輸出的負(fù)荷參考值M_T送入DEH，控制汽輪機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度。為了防止主蒸汽壓力大幅度波動(dòng),將主蒸汽壓力偏差信號(hào)(P_T-P_T0)經(jīng)函數(shù)f₃(x)引入調(diào)節(jié)器PID1，函數(shù)f₃(x)規(guī)定主蒸汽壓力調(diào)節(jié)特性。因此汽輪機(jī)主控系統(tǒng)的控制參數(shù)包括調(diào)節(jié)器PID1的比例環(huán)節(jié)倍數(shù)K_P1，積分環(huán)節(jié)倍數(shù)K₁₁，微分環(huán)節(jié)倍數(shù)K_D1，以及f₃(x)的調(diào)頻死區(qū)和調(diào)頻特性。

主蒸汽壓力偏差信號(hào)送到比例積分調(diào)節(jié)器PI2，調(diào)節(jié)器的輸出指令作用于鍋爐子控制系統(tǒng)。鍋爐主控還增加了功率偏差的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié),機(jī)組功率偏差信號(hào)(P_E-P_e0)通過(guò)函數(shù)f₂(x)與壓力偏差信號(hào)(P_T-P_T0)疊加,引入調(diào)節(jié)器PI2的輸入端。因此鍋爐主控系統(tǒng)的控制參數(shù)包括調(diào)節(jié)器PI2的比例環(huán)節(jié)倍數(shù)K_P2，積分環(huán)節(jié)倍數(shù)K₂₁，以及f₂(x)的調(diào)頻死區(qū)和調(diào)頻特性。

在一優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟S12中根據(jù)所述系統(tǒng)模型確定的待優(yōu)化控制參數(shù)包括：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)K_A，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器增益K_STAB，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)汽輪機(jī)主控的比例放大倍數(shù)K_P1，鍋爐主控的比例放大倍數(shù)K_P2，調(diào)速器的比例放大倍數(shù)K_P。并且建立對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的步驟包括：

(1)計(jì)算所述汽輪發(fā)電機(jī)組的輔助調(diào)節(jié)性能指標(biāo)：

其中，P_e,i為第i次采樣的系統(tǒng)的實(shí)際調(diào)頻量，P_0,i為第i次采樣對(duì)應(yīng)的一次調(diào)頻指令，N為總采樣次數(shù)；為了考察汽輪機(jī)的輔助調(diào)節(jié)性能，對(duì)初始響應(yīng)階段和中間過(guò)渡階段的系統(tǒng)實(shí)際調(diào)頻量均進(jìn)行誤差跟蹤，優(yōu)選的，誤差求和公式中采樣總時(shí)間長(zhǎng)度為50秒。

(2)計(jì)算所述汽輪發(fā)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能指標(biāo)，由系統(tǒng)模型的特征方程得到狀態(tài)矩陣的特征值，每一對(duì)共軛復(fù)數(shù)特征值對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)振蕩模式，用阻尼比的形式所述動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能指標(biāo)：

其中，σ為狀態(tài)矩陣中一對(duì)共軛復(fù)數(shù)特征值σ±jω的實(shí)部，ω為所述一對(duì)共軛復(fù)數(shù)特征值σ±jω的虛部。

(3)根據(jù)所述輔助調(diào)節(jié)性能指標(biāo)、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能指標(biāo)，建立對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為：

其中，w₁、w₂分別為預(yù)設(shè)的輔助調(diào)節(jié)性能指標(biāo)的權(quán)值和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能指標(biāo)的權(quán)值；q為預(yù)設(shè)的懲罰因子，且當(dāng)ξ為負(fù)值時(shí)，q值取為負(fù)數(shù)。優(yōu)選的，當(dāng)采樣周期為0.1秒時(shí)，w₁/w₂的取值范圍為40～80；當(dāng)ξ為負(fù)值時(shí)，q值取-100。

在一優(yōu)選實(shí)施方式中，采用禁忌搜索算法對(duì)所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解的過(guò)程中包括：確定禁忌搜索算法中當(dāng)前點(diǎn)的領(lǐng)域，其方法為：

假設(shè)待優(yōu)化控制參數(shù)的總數(shù)為n，則當(dāng)前點(diǎn)表示為n維矢量x＝[x₁，x₂，…，x_n]，根據(jù)當(dāng)前點(diǎn)x中各元素取值范圍，確定當(dāng)前點(diǎn)x的上限為x_u＝[x_u₁，x_u₂，…，x_u_n]，下限為x_l＝[x_l₁，x_l₂，…，x_l_n]；

進(jìn)一步的，計(jì)算當(dāng)前點(diǎn)x對(duì)應(yīng)的中心超矩形H₀和外圍同心超矩形H_i：

h_i＝2×h_i-1，i＝1，2，...，k；

其中，h₀為預(yù)設(shè)的中心超矩形的半徑，x_j為當(dāng)前點(diǎn)x的第j個(gè)分量；x′為當(dāng)前點(diǎn)x的鄰域空間內(nèi)的一個(gè)狀態(tài)點(diǎn)，x′_j為點(diǎn)x′的第j個(gè)分量。

然后，從k個(gè)外圍同心超矩形中各隨機(jī)取一個(gè)點(diǎn)，由該k個(gè)點(diǎn)組成當(dāng)前點(diǎn)x在n維空間中的鄰域，同時(shí)也避免由于中心超矩形H₀參與導(dǎo)致算法陷入死循環(huán)；其中，k為設(shè)定的整數(shù)。

在一優(yōu)選實(shí)施方式中，采用禁忌搜索算法對(duì)所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解還包括：確定禁忌搜索算法的禁忌規(guī)則為：設(shè)定禁忌對(duì)象為當(dāng)前點(diǎn)x及所述中心超矩形H₀對(duì)應(yīng)的域，將當(dāng)前點(diǎn)x及目標(biāo)函數(shù)值放入禁忌表中；當(dāng)禁忌表已滿時(shí)，釋放禁忌表中最先存入的對(duì)象；確定禁忌搜索算法的特赦規(guī)則為：比較當(dāng)前點(diǎn)x的目標(biāo)函數(shù)值f(x)與當(dāng)前全局最優(yōu)解xbest的目標(biāo)函數(shù)f(xbest)，若f(x)<f(xbest)，則當(dāng)前點(diǎn)x滿足特赦規(guī)則；以及，確定禁忌搜索算法的終止規(guī)則為：當(dāng)在連續(xù)設(shè)定迭代次數(shù)內(nèi)目標(biāo)值沒(méi)有改善，或者達(dá)到設(shè)定的最大迭代次數(shù)時(shí)，終止迭代。

基于上述當(dāng)前點(diǎn)的領(lǐng)域確定方法、以及禁忌規(guī)則、特赦規(guī)則等，參考圖7所示，采用禁忌搜索算法對(duì)所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到所述待優(yōu)化控制參數(shù)的全局最優(yōu)解的具體過(guò)程包括：

步驟一：獲取各待優(yōu)化控制參數(shù)的取值范圍，初始化當(dāng)前點(diǎn)為x＝x₀，根據(jù)所述取值范圍確定所述當(dāng)前點(diǎn)為x的上下限；并初始化最優(yōu)點(diǎn)xbest＝x₀，初始化最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值f(xbest)＝f(x₀)，清空禁忌表；

步驟二：生成當(dāng)前點(diǎn)x的鄰域，計(jì)算鄰域內(nèi)各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值；

當(dāng)前點(diǎn)x的鄰域的生成方法參考上述實(shí)施例所述。計(jì)算鄰域內(nèi)各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值即計(jì)算鄰域內(nèi)各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輔助調(diào)節(jié)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能指標(biāo)。

步驟三：獲取步驟二中目標(biāo)函數(shù)值最小的點(diǎn)，記為x^*；

步驟四：判斷點(diǎn)x^*是否滿足特赦規(guī)則，若滿足，則將當(dāng)前點(diǎn)更新為x＝x^*，將當(dāng)前最優(yōu)點(diǎn)xbest更新為xbest＝x^*，將當(dāng)前最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值f(xbest)更新為f(xbest)＝f(x^*)，并轉(zhuǎn)到步驟六；若不滿足，則轉(zhuǎn)到步驟五；

步驟五：判斷點(diǎn)x^*是否滿足禁忌規(guī)則，若滿足，則將點(diǎn)x^*從所述鄰域內(nèi)刪除，并返回步驟三；若不滿足，則將當(dāng)前點(diǎn)更新為x＝x^*，并轉(zhuǎn)到步驟六；

步驟六：更新禁忌表；判斷是否滿足終止規(guī)則，若不滿足，則返回步驟二；若滿足，則終止迭代，根據(jù)當(dāng)前最優(yōu)點(diǎn)xbest得到各待優(yōu)化控制參數(shù)的全局最優(yōu)解。

下面通過(guò)一具體應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化方法做示例性說(shuō)明.

某電廠有兩臺(tái)額定功率為330MW的汽輪發(fā)電機(jī)，其中發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)采用自并勵(lì)勵(lì)磁方式，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器采用PSS2A模型，機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制方式為以汽輪機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式，負(fù)荷指令來(lái)源于就地指令和電網(wǎng)調(diào)頻所需負(fù)荷指令。選擇以下控制參數(shù)作為待優(yōu)化參數(shù)：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器放大倍數(shù)K_A，電力系統(tǒng)穩(wěn)定器增益K_STAB，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)汽輪機(jī)主控的比例放大倍數(shù)K_P1，鍋爐主控的比例放大倍數(shù)K_P2，調(diào)速器的比例放大倍數(shù)K_P。

初始化：根據(jù)各控制參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值初始化當(dāng)前點(diǎn)x＝[K_A，K_STAB，K_P1，K_P2，K_P]，例如初始化當(dāng)前點(diǎn)為x₀＝[200，6，1，1，1]，同時(shí)根據(jù)各個(gè)控制參數(shù)的取值范圍確定搜索上下限，即x_u＝[800，30，2，2，5]，x_l＝[50，0，0，0，1]。

算法參數(shù)設(shè)置：生成當(dāng)前點(diǎn)的鄰域時(shí)，令k＝5，即除了中心超矩形H₀外還有5個(gè)外圍同心超矩形，并且令中心超矩形的半徑h₀＝0.01×(x-u-x-l)。禁忌表的長(zhǎng)度設(shè)為5，算法的最大迭代次數(shù)設(shè)置為2000，同時(shí)當(dāng)目標(biāo)函數(shù)值在80步內(nèi)沒(méi)有改善時(shí)，算法終止。

利用禁忌搜索法進(jìn)行參數(shù)協(xié)調(diào)優(yōu)化：根據(jù)禁忌搜索算法流程的六個(gè)步驟，對(duì)待優(yōu)化的參數(shù)進(jìn)行迭代搜索，最終輸出待優(yōu)化控制參數(shù)的全局全局最優(yōu)解xbest＝[500，8，1.5，1.5，4]。當(dāng)系統(tǒng)的控制參數(shù)為初始值時(shí)，實(shí)際調(diào)頻量的響應(yīng)曲線如圖8所示，圖9展示的是最優(yōu)控制參數(shù)下系統(tǒng)的實(shí)際調(diào)頻量響應(yīng)曲線，可以看出在控制參數(shù)經(jīng)過(guò)協(xié)調(diào)優(yōu)化后，系統(tǒng)的輔助調(diào)節(jié)性能和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能得到提升。

通過(guò)本實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化方法，綜合考慮系統(tǒng)的輔助調(diào)節(jié)性能和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)組多控制系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化，因此能夠有效確定出系統(tǒng)控制參數(shù)的全局最優(yōu)解，避免因參數(shù)設(shè)置不當(dāng)而引發(fā)的低頻振蕩。

需要說(shuō)明的是，對(duì)于前述的各方法實(shí)施例，為了簡(jiǎn)便描述，將其都表述為一系列的動(dòng)作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動(dòng)作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其它順序或者同時(shí)進(jìn)行。此外，還可對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行任意組合，得到其他的實(shí)施例。

基于與上述實(shí)施例中的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化方法相同的思想，本發(fā)明還提供汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化裝置，該裝置可用于執(zhí)行上述汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化方法。為了便于說(shuō)明，汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖中，僅僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，圖示結(jié)構(gòu)并不構(gòu)成對(duì)裝置的限定，可以包括比圖示更多或更少的部件，或者組合某些部件，或者不同的部件布置。

圖10為本發(fā)明一實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖；如圖10所示，本實(shí)施例的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化裝置包括：模型構(gòu)建單元310、目標(biāo)函數(shù)確定單元320以及函數(shù)求解單元330，各模塊詳述如下：

所述模型構(gòu)建單元310，用于基于汽輪發(fā)電機(jī)組中各控制系統(tǒng)的工作特性，構(gòu)建各控制系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；

所述目標(biāo)函數(shù)確定單元320，用于根據(jù)所述系統(tǒng)模型確定待優(yōu)化控制參數(shù)，建立對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)以汽輪發(fā)電機(jī)組的輔助調(diào)節(jié)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能指標(biāo)作為目標(biāo)約束，并以待優(yōu)化控制參數(shù)的全局最優(yōu)解為輸出；

所述函數(shù)求解單元330，用于采用全局迭代尋優(yōu)算法對(duì)所述協(xié)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到所述待優(yōu)化控制參數(shù)的全局最優(yōu)解。

需要說(shuō)明的是，上述示例的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化裝置的實(shí)施方式中，各模塊之間的信息交互、執(zhí)行過(guò)程等內(nèi)容，由于與本發(fā)明前述方法實(shí)施例基于同一構(gòu)思，其帶來(lái)的技術(shù)效果與本發(fā)明前述方法實(shí)施例相同，具體內(nèi)容可參見(jiàn)本發(fā)明方法實(shí)施例中的敘述，此處不再贅述。

此外，上述示例的汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化裝置的實(shí)施方式中，各功能模塊的邏輯劃分僅是舉例說(shuō)明，實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需要，例如出于相應(yīng)硬件的配置要求或者軟件的實(shí)現(xiàn)的便利考慮，將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將所述汽輪發(fā)電機(jī)組中控制參數(shù)的優(yōu)化裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。其中各功能模既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷(xiāo)售或使用。所述程序在執(zhí)行時(shí)，可執(zhí)行如上述各方法的實(shí)施例的全部或部分步驟。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可為磁碟、光盤(pán)、只讀存儲(chǔ)記憶體(Read-Only Memory，ROM)或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體(Random Access Memory，RAM)等。

在上述實(shí)施例中，對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒(méi)有詳述的部分，可以參見(jiàn)其它實(shí)施例的相關(guān)描述。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，不能理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。