发电机组励磁智能控制系统的制作方法
【技术领域】
[0002] 本发明涉及发电机组的励磁智能控制系统，具体地，涉及柴油、汽油等发电机组的 励磁智能控制系统。
【背景技术】
[0003] 坚强智能电网的建设离不开"坚强"和"智能"，"坚强"和"智能"是现代电网的两个 基本发展要求。"坚强"是基础，"智能"是工具。坚强智能电网就是要在安全稳定运行的基础 上实现高效智能的电力供应。自动化是智能电网发展水平的直观体现，依靠高效的信息、采 集传输和集成系统控制应用，实现电网自动运行控制与管理水平提升。
[0004] 在电力工业发展迅速，电力系统规模不断扩大的背景下，发电系统运行对于可靠 性、安全性和经济性的要求也越来越高。励磁控制系统是发电系统中的重要控制部件，在电 力系统正常运行或事故中起着至关重要的作用。同步发电机励磁系统的控制任务从维持机 端电压恒定和分配机组无功出力扩展到了改善电力系统动态和静态稳定性，性能优良的励 磁控制系统不仅可以保障发电机可靠、稳定运行，还可以有效的提高系统的技术指标，为电 网输送高质量的电能。在众多改善同步发电机稳定运行的措施中，运用现代智能控制理论， 提高励磁系统的控制性能是公认的经济而有效的手段之一。因此，其性能的好坏直接影响 同步发电机组乃至整个电力系统。
[0005] 为了提高同步发电机组控制的质量，国内外不少学者提出了励磁的最优控制、变 结构控 制、应用微分几何控制理论的非线性控制。上述控制方式都是建立在传统的数学控制 理论基础上的，它们的控制效果都和采用的被控对象数学模型的精确程度有很大关系。电 力系统本质上是一个非线性的大系统，很难获得精确的数学模型。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种发电机组励磁智能控制系统， 所述励磁智能控制系统用于控制发电机励磁线圈的电流，该系统包括： 电压侦测单元，用于实时检测发电机定子端电压； 数据处理单元，用于处理发电机定子端电压，根据预设电压，计算得到电压偏差量e和 电压偏差变化率ec; PID计算单元，所述PID计算单元采用增量式PID控制算法，根据电压偏差和智能控制单 元输入的PID参数输出控制信号； 功率放大单元，所述功率放大单元用于将控制信号放大从而实现控制发电机励磁线圈 的电流； 智能指令表，所述智能指令表用于确定PID计算单元的PID参数，所述智能指令表中存 储有多组指令，每组指令由预设电压偏差量和预设电压偏差变化率及其对应的PID参数组 成； 智能控制单元，用于接收电压偏差量e和电压偏差变化率ec信息，并判断电压偏差量e 和电压偏差变化率ec与智能指令表中的预设电压偏差量和预设电压偏差变化率的差值率 是否均低于预设差值率，若是，则将指令中的PID参数输入PID计算单元，若否，则选择上述 两个差值率之和最低的指令，并指令中的PID参数输入PID计算单元。
[0007] 所述预设差值率为1%-30%。
[0008] 所述多组PID参数通过不同的整定方法整定得到，所述的整定方法为ZN经验法、ZN 临界比例度法、ISTE最优整定法、特征面积法、继电自整定法、cohen-coon法、GPM法、SPMA 法、最小二乘法模型辨识法、基于加权误差平方积分指标法、最大切线法、近似计算法。
[0009] 所述多组PID参数获取步骤包括： 整定得到数组PID参数； 选择m组最接近的PID参数HKd; 在m个Kp中的最大数值和最小数值之间等间距取η个Kp数值； 在m个Κι中的最大数值和最小数值之间等间距取η个Κι数值； 在m个Kd中的最大数值和最小数值之间等间距取η个Kd数值； 将上述η个KP、KI、KD数值中重新组合得到η组PID参数。
[0010] 所述多组PID参数获取步骤包括： 整定得到数组PID参数； 选择m组最接近的PID参数HKd; 在m个Kp中的最大数值和最小数值之间等间距取η个Kp数值； 利用m个坐标(ΚΡ，?ω拟合得到m-Ι次多项式函数，利用该多项式函数和η个Kp数值得到η 个ΚΙ; 利用m个坐标(KP，KD)拟合得到m-1次多项式函数，利用该多项式函数和η个Kp数值得到η 个Kd; 将上述η个KP、KI、KD数值中重新组合得到η组PID参数。
[0011] 所述励磁智能控制系统还包括智能指令表生成单元，所述智能指令表生成单元包 括记录模块和分析存储模块，所述记录模块用于接收数据处理单元的电压偏差量e和电压 偏差变化率 ec和智能控制单元对应输出的PID参数，所述分析存储模块用于分析在一预设 周期内的智能控制单元对应输出的PID参数的控制效果值，若控制效果值达到预设数值，则 将该预设周期内的数组PID参数以及对应的电压偏差量e和电压偏差变化率ec储存于智能 指令表中，并将数组整定PID参数视为一 PID控制组，若控制效果值未达到预设数值，则无存 储动作。
[0012] 所述的预设数值通过延迟时间TD、上升时间Tr、调节时间T s、超调量〇中的一种或几 种表征。
[0013] 所述励磁智能控制方法还包括智能指令表整理模块： 所述智能指令表整理模块，用于判断未成组的PID控制参数与智能指令表中的PID控制 组的PID参数是否完全相同，若是，则在智能指令表中删除该未成组的PID控制参数，若否， 则在智能指令表中保留该未成组的PID控制参数。
[0014] 发电机组励磁智能控制方法，所述励磁智能控制方法用于控制发电机励磁线圈的 电流，该方法包括以下步骤： a. 实时检测发电机定子端电压； b. 处理发电机定子端电压，根据预设电压，计算得到电压偏差量e和电压偏差变化率 ec ； C.接收电压偏差量e和电压偏差变化率ec信息，并判断电压偏差量e和电压偏差变化率 ec与智能指令表中的预设电压偏差量和预设电压偏差变化率的差值率是否均低于预设差 值率，若是，则该指令中的PID参数为整定PID参数，若否，则选择上述两个差值率之和最低 的指令，则该指令中的PID参数为整定PID参数，所述智能指令表用于确定PID计算单元的 PID参数，所述智能指令表中存储有多组指令，每组指令由预设电压偏差量和预设电压偏差 变化率及其对应的PID参数组成； d. 采用增量式PID控制算法，根据电压偏差量e和整定PID参数输出控制信号； e. 将控制信号放大从而实现控制发电机励磁线圈的电流。
[0015] 所述多组PID参数获取步骤包括： 整定得到数组PID参数； 选择m组最接近的PID参数HKd; 在m个Kp中的最大数值和最小数值之间等间距取η个Kp数值； 在m个Κι中的最大数值和最小数值之间等间距取η个Κι数值； 在m个Kd中的最大数值和最小数值之间等间距取η个Kd数值； 将上述η个KP、KI、KD数值中重新组合得到η组PID参数。
[0016] 所述多组PID参数获取步骤包括： 整定得到数组PID参数； 选择m组最接近的PID参数HKd; 在m个Kp中的最大数值和最小数值之间等间距取η个Kp数值； 利用m个坐标(ΚΡ，?ω拟合得到m-Ι次多项式函数，利用该多项式函数和η个Kp数值得到η 个ΚΙ; 利用m个坐标(KP，KD)拟合得到m-1次多项式函数，利用该多项式函数和η个Kp数值得到η 个Kd; 将上述η个KP、KI、KD数值中重新组合得到η组PID参数。
[0017] 所述励磁智能控制方法还包括智能指令表生成步骤： 接收数据处理单元的电压偏差量e和电压偏差变化率ec和整定PID参数， 分析在一预设周期内的数个整定PID参数的控制效果值，若控制效果值达到预设数值， 则将该预设周期内的数组整定PID参数以及对应的电压偏差量e和电压偏差变化率ec储存 于智能指令表中，并将数组整定PID参数视为一 PID控制组，若控制效果值未达到预设数值， 则无存储动作。
[0018] 所述励磁智能控制方法还包括智能指令表整理步骤： 判断未成组的PID控制参数与智能指令表中的PID控制组的PID参数是否完全相同，若 是，则在智能指令表中删除该未成组的PID控制参数，若否，则在智能指令表中保留该未成 组的PID控制参数。
[0019] 所述的预设数值通过延迟时间TD、上升时间Tr、调节时间T s、超调量σ中的一种或几 种表征。
[0020] 本发明通过预设的智能指令表，能够更快的实现