水轮机调节系统智能控制的研究.PDFVIP

水轮机调节系统智能控制的研究 Research of Hydraulic Turbine Governing System based on Intelligent Control (桂林电子科技大学机电与交通工程系)唐良宝 韩海媚 包居敏 Tang,Liangbao Han,Haimei Bao,Jumin 摘要：水轮发电机调节系统是保证水电厂发电机组稳定运行的重要控制设备，直接关系到发 电机组的安全稳定运行。本文根据水轮机调节系统的工作原理，分析了几种智能控制策略在 水轮机调节系统的应用情况，指出了这些控制方法的优缺点。为了克服单一控制策略存在的 弊端，提出了将多种控制策略合理结合的模糊神经网络复合控制策略，复合控制将是水轮机 调节系统控制的发展方向。 关键词：水轮机;调节系统;智能控制 中图分类号：TP273.2 文献标识码：A Abstract: Hydraulic turbine governing system, which ensures the stable operation of hydropower generator unit, is important control equipment in hydropower plant. The operational principle of hydraulic turbine governing system is introduced in this paper. Several typical intelligent control method for the governing system are discussed. At last, the fuzzy neural network combined control used in hydraulic turbine governing system is presented. Key words: hydraulic turbine; governing system; intelligent control 1 引言 水轮机调节系统是一个典型的高阶、时变、非最小相位、参数随工况点改变而变化的非 线性系统。我国的水轮机调速器的硬件结构是随着机械制造技术和自动控制技术的发展而发 展的, 先后由机械液压调速器，电液调速器，逐步发展为微机调速器。50 年代初期，哈尔滨 电机厂仿制的机械液压调速器，开创了我国生产调速器的历史。这一时期还研制成功了大型 电子管式电液调速器，并经改进后先后投入运行。70 年代初，天津电气传动设计研究所组 织机械部及水电部的相关部门研究出我国首台晶体管电液调速器。80 年代初，我国开始了 以微处理器为核心的电液调速器的研制，从那时起，微机调速器慢慢地成为调速器的主流， 得到广泛应用。华中科技大学研制的微机调速器于 1984 年 11 月在湖南欧阳海水电厂投入运 行。1989 年华中科技大学又研制生产了以 Z-80 单板机为核心的双微机调速器。90 年代以来， 随着可编程序控制器(PLC)技术的不断完善，各单位相继开展了将 PLC 应用到调速器中的研 究工作。首台 PLC 调节器于 1993 年 5 月在欧阳海水电厂投入运行。目前，基于 PLC 的电 液调速器已成为我国微机电液调速器的主导产品。另外，华中科技大学还与其他单位合作研 制出以 8086、8096CPU 为核心，采用 STD 总线结构和 MIC-2000 工控机型双微机调速器， 并成功地在岩滩、宝珠寺等水电厂投入运行。南京电力自动化研究院在继承 ST-700 系列微 机调速器的双微机双通道系统结构的基础上，研制出基于 MC68322CPU 的多微机水轮机调 速器。 基金项目：广西研究生教育创新计划项目（编号：2006105950802M09 ） 2 水轮机调节系统的 PID 调节 从调速器所采用的调节规律来看，传统的模拟式调速器的调节规律是 PI 或 PID 调节， 而且只有空载和负荷两组参数。近年来，随着计算机调速器硬件水平的提高和控制理论的发 展，水轮机调节规律的研究也取得了很大进展，许多先进的调节规律相继出现。比如，从定 参数 PI 、PID ，有级变参数PID 发展到微机调速器时代的连续变参数适应式 PID 控制，自适 应、变结构变参数