一種水輪機調(diào)速器微分環(huán)節(jié)系數(shù)及時間常數(shù)辨識方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種辨識方法，特別涉及一種水輪機調(diào)速器微分環(huán)節(jié)系數(shù)及時間常數(shù) 辨識方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 獲取準確的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)（包括：調(diào)速器、液壓執(zhí)行機構(gòu)、水輪機及引水系統(tǒng)） 參數(shù)對于保證電力系統(tǒng)仿真的準確性，預測電力系統(tǒng)的動態(tài)響應及電力系統(tǒng)故障重現(xiàn)具有 重要意義。目前電力系統(tǒng)中勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、發(fā)電機等環(huán)節(jié)的參數(shù)辨識較為成熟，但水輪機調(diào) 節(jié)調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)辨識相對滯后，嚴重制約了電力系統(tǒng)仿真的精度，故水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù) 辨識理論與實踐亟需完善。在開展調(diào)速器參數(shù)辨識中，需要辨識調(diào)速器實際微分環(huán)節(jié)的參 數(shù)。通常激勵信號采用階躍擾動，系統(tǒng)響應通常采用導葉控制信號yPID。然而工程實際中由 于實際階躍擾動信號并非理想的階躍擾動，擾動過程持續(xù)時間較長，導致階躍擾動信號中 難以激發(fā)實際微分環(huán)節(jié)所有模態(tài)；另一方面，部分調(diào)速器仿真測試儀使用階躍擾動，部分調(diào) 速器使用斜坡信號擾動；此外，工程實測信號含有大量的干擾，信號具有"毛刺"特征，影響 了辨識結(jié)果的準確性，限制了一些辨識方法的應用。
[0003] 因此，急需提出一種適合工程實測數(shù)據(jù)的水輪機調(diào)速器微分環(huán)節(jié)系數(shù)及時間常數(shù) 辨識方法，要求該方法能夠適用于導葉接力器行程信號，適用于不同的激勵信號，且對工程 實測信號具有一定的抗干擾性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種水輪機調(diào)速器微分環(huán)節(jié)系數(shù)及時間常數(shù)辨識方法，提 高微分環(huán)節(jié)參數(shù)辨識精度、確保調(diào)速器建模的準確度。
[0005] -種水輪機調(diào)速器微分環(huán)節(jié)系數(shù)及時間常數(shù)辨識方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1 :獲取水輪機實際微分環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)；
[0007] 選擇斜坡函數(shù)作為水輪機調(diào)速器的激勵信號，通過信號發(fā)生器或調(diào)速器綜合測試 儀發(fā)出模擬機組頻率擾動，采集導葉控制信號YPID和模擬機組頻率信號；
[0008] 步驟2 :對步驟1獲取的導葉控制信號進行去均值處理；
[0009] 步驟3 :構(gòu)建實際的導葉控制信號的響應函數(shù)；
[0011] 其中，1為待辨識的微分系數(shù)，T lv為待辨識的微分環(huán)節(jié)時間常數(shù)，t為時間，k為 斜坡信號斜率，yPID為去均值后的實測導葉控制信號，τ_為實測的導葉控制信號yPID取最 大值yPID_所對應的時刻；
[0012] 步驟4 :依據(jù)t = Tmax+Tlv時，y pID從最大值衰減1個T lv時間后，y PI[^將下降 36. 8%，并結(jié)合以下公式辨識微分環(huán)節(jié)時間常數(shù)Tlv:
[0014] 步驟5 :利用當t = Τ_時，獲得待辨識的微分系數(shù)Kd:
[0015] 所述步驟2中對導葉控制信號進行去均值處理公式如下：
[0017] 式中，t為采樣時刻，YPID(i · Δ t)為t = i · Δ t時刻去均值前的導葉控制信號， yPID(i · A t)為t = i · Δ t時亥丨J去均值后的導葉控制信號，Δ t為時域采樣間隔，N為階躍 擾動前穩(wěn)態(tài)導葉控制信號數(shù)值點數(shù)，N= S/At，S表示導葉控制信號擾動前的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)時 長。
[0018] 對導葉控制信號進行去均值處理前，先進行數(shù)據(jù)分段處理，采用機組頻率微分法 確定擾動發(fā)生時刻，自動獲得導葉控制信號擾動前穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)時長；
[0019] 所述機組頻率微分法是指對機組頻率信號進行差分操作，根據(jù)突變值可以確定擾 動的發(fā)生時刻。
[0020] 有益效果
[0021] 本發(fā)明提供了一種水輪機調(diào)速器微分環(huán)節(jié)系數(shù)及時間常數(shù)辨識方法，包括：實際 微分環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)預處理、構(gòu)建實際的導葉控制信號的響應函數(shù)及實際微分環(huán)節(jié)參 數(shù)辨識。所述實際微分環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)獲取使用信號發(fā)生器或調(diào)速器綜合測試儀模擬機組頻率 擾動信號，并使用調(diào)速器綜合測試儀錄取導葉控制信號及模擬機頻信號；所述數(shù)據(jù)預處理 包括擾動數(shù)據(jù)分段、數(shù)據(jù)去均值處理；對工程實際中激勵信號與理想激勵信號分析，確定出 理論分析激勵信號傳遞函數(shù)表達式；通過理論推導建立了微分環(huán)節(jié)參數(shù)與微分環(huán)節(jié)響應輸 出特征值間關(guān)系；所述實際微分環(huán)節(jié)參數(shù)辨識基于實測數(shù)據(jù)實現(xiàn)對實際微分環(huán)節(jié)參數(shù)辨 識。本發(fā)明通過實現(xiàn)了調(diào)速器實際微分環(huán)節(jié)的參數(shù)辨識，實現(xiàn)了多次頻率擾動的數(shù)據(jù)自動 分段，提出的實際微分環(huán)節(jié)時間參數(shù)UP K d系數(shù)的辨識公式，適用于現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)及仿真 數(shù)據(jù)，具有較強的抗干擾性。
【附圖說明】
[0022] 圖1為調(diào)速器實際微分環(huán)節(jié)參數(shù)測試流程圖；
[0023] 圖2為實際微分環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)獲取現(xiàn)場試驗接線示意圖；
[0024] 圖3為機組頻率微分法示意圖，其中，（a)為機組頻率實測波形，（b)機組頻率微分 波形；
[0025] 圖4為理想階躍信號與實際階躍信號對比圖其中，（a)為理想階躍擾動，（b)為實 際階躍擾動信號放大圖，（c)為理想上升斜坡激勵信號，（d)為理想下降斜坡激勵信號；
[0026] 圖5為實際階躍信號與實際導葉PID響應圖，其中，（a)為實際頻率階躍激勵信號， (b)為實際導葉PID響應曲線。
【具體實施方式】
[0027] 下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0028] 如圖1所示，一種水輪機調(diào)速器微分環(huán)節(jié)系數(shù)及時間常數(shù)辨識方法，包括以下步 驟：
[0029] 步驟1 :獲取水輪機實際微分環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)；
[0030] 選擇斜坡函數(shù)作為水輪機調(diào)速器的激勵信號，通過信號發(fā)生器或調(diào)速器綜合測試 儀發(fā)出模擬機組頻率擾動，采集導葉控制信號YPID和模擬機組頻率信號；
[0031] 實際微分環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)獲取包括現(xiàn)場試驗接線、模擬機組頻率擾動。如圖2所示，現(xiàn)場 試驗接線主要為調(diào)速器電器柜引取導葉控制信號YPID、調(diào)速器綜合測試儀或信號發(fā)生器發(fā) 送給調(diào)速器電器柜的模擬機組頻率信號。模擬機組頻率擾動前將調(diào)速器人工頻率死區(qū)設 置為零、比例項系數(shù)、積分項系數(shù)、永態(tài)差值系數(shù)設置為零，斷路器信號短接，操作調(diào)速器綜 合測試儀或信號發(fā)生器按照 50. 0Hz - >50. 1Hz - >50. 0Hz - >49. 9Hz - >50. 0Hz、50. 0Hz- >50. 2Hz->50. 0Hz->49. 8Hz->50. 0Hz、50. 0Hz->50. 3Hz->50. 0Hz->49. 7Hz->50. 0Hz 的順序進行頻率擾動，使用調(diào)速器綜合測試儀錄取導葉控制信號YPID、模擬機組頻率信號。
[0032] 步驟2 :對步驟1獲取的導葉控制信號進行去均值處理；
[0033] 對導葉控制信號進行去均值處理前，先進行數(shù)據(jù)分段處理，采用機組頻率微分法 確定擾動發(fā)生時刻，自動獲得導葉控制信號擾動前穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)時長；
[0034] 所述機組頻率微分法是指對機組頻率信號進行差分操作，根據(jù)突變值可以確定擾 動的發(fā)生時刻。
[0035] 所述數(shù)據(jù)分段處理的關(guān)鍵在于找到頻率擾動的發(fā)生時刻，由于頻率擾動為近似階 躍擾動，對機組頻率信號進行差分操作，可以發(fā)現(xiàn)在擾動時刻機組頻率信號發(fā)生顯著突變， 其示意圖見圖3。根據(jù)突變值可以確定擾動的發(fā)生時刻，根據(jù)擾動時刻可以選擇指定的擾 動。<