项目名称: 基于机理-实测-辨识综合建模的大型水电机组调速系统控制参数优化方法

项目编号: No.51479077

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 水利工程

项目作者: 刘昌玉

作者单位: 华中科技大学

项目金额: 84万元

中文摘要: 大型水电机组因其能快速灵活调节功率而成为保障电网安全稳定运行和高质量供电的重要设备。但因其调速系统控制参数不合理而未能发挥优势,有时甚至恶化电网事故。根本原因是现有参数优化方法没有考虑工程约束条件和调速系统的时变与非线性。为此,本项目建立一套从理论、方法、工具到应用的水电机组调速系统控制参数优化体系。提出基于机理-实测-辨识的综合建模新方法,以建立反映工程实际的系统模型;研究基于新的惩罚因子变更策略和优化预警机制的新型智能优化算法,它不仅能处理工程约束条件,还具有全局搜索能力;建立各性能指标与控制参数间的新型函数关系,确保系统跟踪调节能力、干扰抑制能力、噪声衰减能力和鲁棒稳定性;提出理论-现场试验-理论的闭环研究方法,将优化参数运用到实际机组,再根据实际效果改进优化理论和方法。本项目旨在提出适用于大型水电机组调速系统建模与优化的先进理论与方法,具有重要理论意义和显著工程应用价值。

中文关键词: 水电机组调速系统;控制参数优化;约束优化;建模与辨识

英文摘要: The large hydropower units are important equipment for the grid stability and high quality power supply due to their quick and flexible regulation ability of power. However, these advantages are not fully utilized because of the unreasonable control parameters of their governing systems. There are often the cases that they make a grid accident deteriorate. The fundamental reason is that the existing methods of the parameters optimization do not consider the engineering constraints as well as time-varying and nonlinear properties in the governing system. Therefore a system of the control parameters optimization is built, covering the theory, methods, tools and application for hydropower governing systems. The combined modeling method based on mechanism-field measurement-identification to build the precise models is proposed, and the novel intelligent algorithm with the new update strategy for penalty factors and the cautious mechanism for the optimization process is explored. It not only can handle the engineering constraints but also possesses the capability to precisely search global optimal solution. In addition, the new functional relationship between key performance indicators and control parameters is established to guarantee the capabilities of the setpoint tracking and regulation, disturbance rejection, noise reduction and robust stability of the systems. Finally the closed-loop research method is proposed, which is from the theory to the field experiments and then vice versa. According to the method, the optimum parameters are applied to the real-world unit and then the optimization theory and methods are improved with the actual effect. The aim of the project is to propose the advanced theory and methods of the modeling and optimization of the governing systems for the large hydropower units. Therefore, the project is theoretically significant and highly valuable in engineering.

英文关键词: governing system for hydropower units;control parameters optimization;constrained optimization;modeling and identification

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