水电机组负荷频率分数阶PID控制器的控制方法及装置与流程

本申请涉及电力系统控制，尤其涉及一种水电机组负荷频率分数阶pid控制器的控制方法及装置。

背景技术：

1、化石燃料的大量使用是导致全球变暖的重要因素，为了应对日益严峻的环境和气候问题，各国政府都在探索可再生能源的发展道路。光伏发电作为最常见可再生能源类型，以其环境友好型和经济性的特点得以大力发展。但是随着以光电为代表的可再生能源电力加入电网，可再生能源渗透率逐渐增高的同时降低了电力系统的负荷频率控制能力。而众所周知，频率是电力系统安全运行中最重要的指标之一，严重的系统频率波动和偏离会降低水光电力系统的运行稳定性，对电力系统内的用户造成不良影响。

技术实现思路

1、本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本申请的第一个目的在于提出一种水电机组负荷频率分数阶pid控制器的控制方法。

3、本申请的第二个目的在于提出一种装置。

4、本申请的第三个目的在于提出一种电子设备。

5、本申请的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

6、本申请的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。

7、为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种水电机组负荷频率分数阶pid控制器的控制方法，包括：

8、建立水光电力系统的负荷频率调节线性模型；

9、根据分数阶微积分原理设计2自由度分数阶pid控制器；

10、优化所述2自由度分数阶pid控制器的相关参数，以得到目标分数阶频率控制器；

11、将所述水光电力系统中的数据输入所述目标分数阶频率控制器以对所述水光电力系统进行调节。

12、可选的，所述建立水光电力系统的负荷频率调节线性模型，包括：

13、确定水光电力系统中功率变化与频率变化之间的第一关系；

14、确定所述水光电力系统中水电机组对应的第二关系；

15、确定所述水光电力系统中光伏发电线性负荷频率与光伏板参数之间的第三关系；

16、根据所述第一关系、第二关系和第三关系构建所述负荷频率调节线性模型。

17、可选的，所述第一关系包括：

18、

19、δp＝δppv+δpl

20、式中，kp为发电机增益，tp是发电机时间常数，s表示拉普拉斯运算符，下同；δf是系统频率变化；δp表示系统功率偏差；δppv是光伏电池板输出功率偏差。

21、可选的，所述水电机组中包括调速器和水轮机，所述第二关系包括：

22、所述调速器对应的第二关系：其中，gy(s)为所述调速器的特征函数，tg为流惯性时间常数；

23、所述水轮机对应的第二关系：其中，gym(s)为述水轮机的特征函数，tw为流惯性时间常数。

24、可选的，所述第三关系包括：

25、其中，gpv(s)为光伏板的特征函数，kpv、tpv分别为光伏板的时间常数和增益。

26、可选的，所述根据所述第一关系、第二关系和第三关系构建所述负荷频率调节线性模型，包括：

27、令第一输入值依次经过传递函数：后获取δph；

28、令δspv经过传递函数后获取δppv；

29、将δph、δppv、δpl相加后获取δp，并将δp通过传递函数后获取δf；

30、将δf通过所述2自由度分数阶pid控制器处理的结果与δf通过传递函数处理的结果相减以更新所述第一输入值。

31、可选的，所述2自由度分数阶pid控制器的传递函数为：

32、

33、式中，kp、ki、kd分别为比例、积分和微分增益,和μ分别是积分阶次和微分阶次，pw和dw均为参考信号和测量输出之间延迟的权重系数。

34、可选的，所述优化所述2自由度分数阶pid控制器的相关参数，以得到目标分数阶频率控制器，包括：

35、初始化多个粒子以组成种群，所述粒子中包含所述2自由度分数阶pid控制器的相关参数；

36、将所述粒子对应的相关参数输入所述2自由度分数阶pid控制器并调节所述水光电力系统的负荷频率调节线性模型，并确定各个所述粒子对应的适应度函数值；

37、计算粒子引力、粒子质量、引力质量、粒子加速度，并更新粒子速度和粒子位置直到出现目标粒子，其中，所述目标粒子为满足适应度函数值满足预设阈值的粒子。

38、为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种水电机组负荷频率分数阶pid控制器的控制装置，包括：

39、模型建立模块，用于建立水光电力系统的负荷频率调节线性模型；

40、控制器设计模块，用于根据分数阶微积分原理设计2自由度分数阶pid控制器；

41、参数优化模块，用于优化所述2自由度分数阶pid控制器的相关参数，以得到目标分数阶频率控制器；

42、调节模块，用于将所述水光电力系统中的数据输入所述目标分数阶频率控制器以对所述水光电力系统进行调节。

43、为达上述目的，本申请第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

44、所述存储器存储计算机执行指令；

45、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现如第一方面中任一项所述的方法。

46、为达上述目的，本申请第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面中任一项所述的方法。

47、为达上述目的，本申请第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述的方法。

48、本申请提供的水电机组负荷频率分数阶pid控制器的控制方法、装置、电子设备及存储介质，通过设计2自由度分数阶pid控制器并进行优化，实现了对水光电力系统的调节，避免系统频率波动和偏离会对电力系统内的用户造成不良影响，提高了水光电力系统的运行稳定性。

49、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种水电机组负荷频率分数阶pid控制器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立水光电力系统的负荷频率调节线性模型，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一关系包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述水电机组中包括调速器和水轮机，所述第二关系包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三关系包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一关系、第二关系和第三关系构建所述负荷频率调节线性模型，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述2自由度分数阶pid控制器的传递函数为：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优化所述2自由度分数阶pid控制器的相关参数，以得到目标分数阶频率控制器，包括：

9.一种水电机组负荷频率分数阶pid控制器的控制装置，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

技术总结本申请提出一种水电机组负荷频率分数阶PID控制器的控制方法及装置，涉及电力系统控制技术领域，其中，方法包括：建立水光电力系统的负荷频率调节线性模型；根据分数阶微积分原理设计2自由度分数阶PID控制器；优化所述2自由度分数阶PID控制器的相关参数，以得到目标分数阶频率控制器；将所述水光电力系统中的数据输入所述目标分数阶频率控制器以对所述水光电力系统进行调节。通过设计2自由度分数阶PID控制器并进行优化，实现了对水光电力系统的调节，避免系统频率波动和偏离会对电力系统内的用户造成不良影响，提高了水光电力系统的运行稳定性。技术研发人员：谢世豪,吴宇骏,虞晓昕,宋洪亮,李常生,何林,高石磊,常旭鹏,李志高,邓加阳,赵涛,孙辉,郑丕宗,段启贤,刘文俊受保护的技术使用者：华能澜沧江水电股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10