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基于改进粒子群算法的水轮机调节系统建模研究

作　者: 洪旭钢
导　师: 刘昌玉
学　校: 华中科技大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 电力系统稳定分析与计算水轮机调节系统系统建模系统辨识粒子群优化算法
分类号: TV734.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 58次
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内容摘要

伴随着现代化建设的步伐,我国电力系统取得了长足的发展,不但规模日益增大,而且组成也更加多样及复杂化,在给经济建设提供巨大动力的同时也给电力系统的稳定运行带来新的挑战。水电机组作为电力系统的重要组成部分,在电力系统中具有举足轻重的地位,由于承担调峰调频的重任,所以其运行状态对电力系统稳定运行具有至关重要的影响。目前,电力系统稳定分析与计算中一般将水电机组及其控制装置简化,采用其简化模型,这给系统稳定计算带来一定的便利,但是随着时间的推移,这种方法所得到的计算结果越来越不符合实际情况,必须建立更加精确的模型才能满足电力系统稳定及经济运行的需要。本文结合当前国内外研究现状,在对水电机组及其控制装置即水轮机调节系统进行深入研究的基础上,建立了其详细数学模型。该模型包含了水轮机控制装置和被控制对象的各个重要组成部分,设定相关参数后即可进行动态仿真。对于控制装置,由于模型参数物理意义明确,所以其模型参数根据相关实测数据进行计算得到。对于被控制对象,则因为模型参数比较多且物理意义不甚明确,其参数通过系统辨识的方法得到。系统辨识的方法很多,比较经典的有最小二乘法,线性回归法等,与一些智能算法相比,其具有实现简单,运行快速等特点,但是由于采用的都是基于梯度的思想,所以难以避免产生局部最优的问题,为了解决以上矛盾,本文引入一种改进的PSO算法。该算法是一种全局搜索方法,并且容易理解,操作方便,计算代价小,是一种很好的参数辨识方法。通过输入实测数据,采用该算法对机组-引水系统模型进行辨识,结果表明实测数据与仿真输出数据拟合得较好。在得到模型的具体参数后,本文还通过不同的实测数据对模型进行了校验,校验结果验证了模型结构及参数的合理性。最后,本文还对自定义模型与BPA及PSASP稳定计算模型进行了仿真比较,结果也表明了本文提出的水轮机调节系统模型更加准确,具有推广应用价值。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-21
  1.1 水轮机调节系统的重要性  9-10
  1.2 水轮发电机组运行特点  10-12
  1.3 水轮机调节系统组成及特点  12-13
  1.4 水轮机调节系统建模的意义及研究现状  13-16
  1.5 系统辨识及其在水轮机调节系统中的应用研究现状  16-20
  1.6 本文的主要研究工作及章节安排  20-21
2 水轮机调节系统分析与建模  21-38
  2.1 水轮机调速器  21-29
  2.2 机械液压随动系统  29-31
  2.3 机组-引水系统及负荷  31-37
  2.4 水轮机调节系统整体建模  37
  2.5 小结  37-38
3 改进的粒子群优化算法  38-43
  3.1 基本粒子群算法  38-40
  3.2 改进的粒子群算法  40-42
  3.3 小结  42-43
4 水轮机调节系统模型辨识方法  43-47
  4.1 控制装置模型参数辨识方法  43-45
  4.2 被控制对象模型辨识方法  45-46
  4.3 小结  46-47
5 基于实测数据的模型参数辨识  47-51
  5.1 调速器参数辨识  47-48
  5.2 液压随动系统参数辨识  48-49
  5.3 机组-引水系统辨识  49-50
  5.4 小结  50-51
6 结果校验、比较与分析  51-58
  6.1 模型校验  51-54
  6.2 模型比较  54-57
  6.3 小结  57-58
7 结论及展望  58-59
  7.1 全文总结  58
  7.2 不足与展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-63

基于改进粒子群算法的水轮机调节系统建模研究

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