水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识方法及系统与流程

本公开属于水电站自动化，尤其涉及一种水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识方法及系统。

背景技术：

1、水轮发电机组及引水系统的模型参数是电力系统稳定计算的重要数据，是分析、优化、改进水轮机控制指标的重要条件。按照《同步发电机调速系统参数实测及建模导则》gb/t 40593，计及引水系统刚性水击的水轮发电机组的模型包含“导叶开度-流量”环节和水轮发电机组简化模型两部分。“导叶开度-流量”环节可等效为导叶开度与水轮机流量之间的折线函数，水轮发电机组简化模型可等效为一阶非最小相位模型。

2、目前在科研和工程上，辨识这两个环节模型参数时较多采用经验法，而受机组运行工况和引水系统过渡过程影响，辨识精度不高，规范性较低。而现行规范和导则中通常仅推荐一种计及刚性水击的水轮发电机组模型，不仅难以满足实际科研和工程需要，也是制约调速系统模型辨识精度的重要因素。

技术实现思路

1、本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本公开提供了一种水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识方法及系统，主要目的在于提高水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识精度。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识方法，包括：

3、针对水轮发电机组及其引水系统，构建高阶非最小相位综合模型以获得该综合模型的第一传递函数；

4、实时获取水轮发电机组的导叶开度和有功功率、机组工作水头、调压室时间常数和发电机时间常数；

5、基于所述导叶开度、所述有功功率和时间步长得到功率-开度的第二传递函数、导叶开度拉氏变换值、有功功率拉氏变换值，所述时间步长基于误差函数获得；

6、基于所述机组工作水头、所述调压室时间常数、所述发电机时间常数、所述导叶开度拉氏变换值、所述第一传递函数和所述误差函数得到所述第一传递函数的权重系数和有功功率辨识值，所述误差函数基于所述有功功率拉氏变换值和有功功率辨识值得到；

7、基于所述权重系数、所述有功功率辨识值、所述误差函数和所述有功功率得到机组全负荷有功功率辨识值；

8、输出辨识结果，所述辨识结果包括所述机组全负荷有功功率辨识值、所述第一传递函数的权重系数、所述有功功率辨识值和所述误差函数。

9、在本公开的第一方面提供的水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识方法中，第一传递函数的获得方法包括：获取所述水轮发电机组及其引水系统中主要组成部分的方程组；基于小波动理论，针对主要组成部分的方程组，通过拉氏变换得到含滞后环节的高阶非最小相位综合模型，进而得到第一传递函数。

10、在本公开的第一方面提供的水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识方法中，所述基于所述导叶开度、所述有功功率和时间步长得到功率-开度的第二传递函数、导叶开度拉氏变换值、有功功率拉氏变换值，包括：基于获取的所述导叶开度得到导叶开度-时间关系曲线，对所述导叶开度-时间关系曲线进行拉式变换得到导叶开度拉氏变换值；基于获取的所述有功功率得到有功功率-时间关系曲线，对所述有功功率-时间关系曲线进行拉式变换得到有功功率拉氏变换值；采用分部积分法，基于时间步长，以累加形式得到有功功率对导叶开度的第二传递函数。

11、在本公开的第一方面提供的水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识方法中，所述时间步长的获得方法包括：将误差函数乘以第一常数得到时间步长。

12、在本公开的第一方面提供的水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识方法中，所述第一传递函数的权重系数包括滞后时间系数、水流惯性时间常数、水流惯性时间常数的第一权重和第二权重。

13、在本公开的第一方面提供的水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识方法中，所述误差函数的获得方法包括：基于所述有功功率拉氏变换值和有功功率辨识值，利用最小二乘法得到所述误差函数。

14、在本公开的第一方面提供的水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识方法中，采用曲线插值模型法基于所述权重系数、所述有功功率辨识值、所述误差函数和所述有功功率得到机组全负荷有功功率辨识值。

15、根据本公开的第二方面，还提供了一种水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识系统，包括：

16、建模模块，用于针对水轮发电机组及其引水系统，构建高阶非最小相位综合模型以获得该综合模型的第一传递函数；

17、获取模块，用于实时获取水轮发电机组的导叶开度和有功功率、机组工作水头、调压室时间常数和发电机时间常数；

18、信号处理模块，用于基于所述导叶开度、所述有功功率和时间步长得到功率-开度的第二传递函数、导叶开度拉氏变换值、有功功率拉氏变换值，所述时间步长基于误差函数获得；

19、第一辨识模块，用于基于所述机组工作水头、所述调压室时间常数、所述发电机时间常数、所述导叶开度拉氏变换值、所述第一传递函数和所述误差函数得到所述第一传递函数的权重系数和有功功率辨识值，所述误差函数基于所述有功功率拉氏变换值和有功功率辨识值得到；

20、第二辨识模块，用于基于所述权重系数、所述有功功率辨识值、所述误差函数和所述有功功率得到机组全负荷有功功率辨识值；

21、输出模块，用于输出辨识结果，所述辨识结果包括所述机组全负荷有功功率辨识值、所述第一传递函数的权重系数、所述有功功率辨识值和所述误差函数。

22、根据本公开的第三方面，还提供了一种水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开的第一方面提出的水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识方法。

23、根据本公开的第四方面，还提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行本公开的第一方面提出的水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识方法。

24、在本公开一个或多个方面中，针对水轮发电机组及其引水系统，构建高阶非最小相位综合模型以获得该综合模型的第一传递函数；实时获取水轮发电机组的导叶开度和有功功率、机组工作水头、调压室时间常数和发电机时间常数；基于导叶开度、有功功率和时间步长得到功率-开度的第二传递函数、导叶开度拉氏变换值、有功功率拉氏变换值，时间步长基于误差函数获得；基于机组工作水头、调压室时间常数、发电机时间常数、导叶开度拉氏变换值、第一传递函数和误差函数得到第一传递函数的权重系数和有功功率辨识值，误差函数基于有功功率拉氏变换值和有功功率辨识值得到；基于权重系数、有功功率辨识值、误差函数和有功功率得到机组全负荷有功功率辨识值；输出辨识结果，辨识结果包括机组全负荷有功功率辨识值、第一传递函数的权重系数、有功功率辨识值和误差函数。在这种情况下，综合针对水轮发电机组及其引水系统构建的高阶非最小相位综合模型及其第一传递函数、功率-开度的第二传递函数，利用时间步长和误差函数对第一传递函数和第二传递函数进行优化，以提高获得的机组全负荷有功功率辨识值的精度，因此提高了水轮发电机组及其引水系统模型参数的辨识精度。

25、本公开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，或通过本公开的实践了解到。