發電機組勵磁智能控制系統的制作方法
【技術領域】
[0002] 本發明涉及發電機組的勵磁智能控制系統，具體地，涉及柴油、汽油等發電機組的 勵磁智能控制系統。
【背景技術】
[0003] 堅強智能電網的建設離不開"堅強"和"智能"，"堅強"和"智能"是現代電網的兩個 基本發展要求。"堅強"是基礎，"智能"是工具。堅強智能電網就是要在安全穩定運行的基礎 上實現高效智能的電力供應。自動化是智能電網發展水平的直觀體現，依靠高效的信息、采 集傳輸和集成系統控制應用，實現電網自動運行控制與管理水平提升。
[0004] 在電力工業發展迅速，電力系統規模不斷擴大的背景下，發電系統運行對于可靠 性、安全性和經濟性的要求也越來越高。勵磁控制系統是發電系統中的重要控制部件，在電 力系統正常運行或事故中起著至關重要的作用。同步發電機勵磁系統的控制任務從維持機 端電壓恒定和分配機組無功出力擴展到了改善電力系統動態和靜態穩定性，性能優良的勵 磁控制系統不僅可以保障發電機可靠、穩定運行，還可以有效的提高系統的技術指標，為電 網輸送高質量的電能。在眾多改善同步發電機穩定運行的措施中，運用現代智能控制理論， 提高勵磁系統的控制性能是公認的經濟而有效的手段之一。因此，其性能的好壞直接影響 同步發電機組乃至整個電力系統。
[0005] 為了提高同步發電機組控制的質量，國內外不少學者提出了勵磁的最優控制、變 結構控 制、應用微分幾何控制理論的非線性控制。上述控制方式都是建立在傳統的數學控制 理論基礎上的，它們的控制效果都和采用的被控對象數學模型的精確程度有很大關系。電 力系統本質上是一個非線性的大系統，很難獲得精確的數學模型。

【發明內容】

[0006] 為了解決上述技術問題，本發明一方面提供了一種發電機組勵磁智能控制系統， 所述勵磁智能控制系統用于控制發電機勵磁線圈的電流，該系統包括： 電壓偵測單元，用于實時檢測發電機定子端電壓； 數據處理單元，用于處理發電機定子端電壓，根據預設電壓，計算得到電壓偏差量e和 電壓偏差變化率ec; PID計算單元，所述PID計算單元采用增量式PID控制算法，根據電壓偏差和智能控制單 元輸入的PID參數輸出控制信號； 功率放大單元，所述功率放大單元用于將控制信號放大從而實現控制發電機勵磁線圈 的電流； 智能指令表，所述智能指令表用于確定PID計算單元的PID參數，所述智能指令表中存 儲有多組指令，每組指令由預設電壓偏差量和預設電壓偏差變化率及其對應的PID參數組 成； 智能控制單元，用于接收電壓偏差量e和電壓偏差變化率ec信息，并判斷電壓偏差量e 和電壓偏差變化率ec與智能指令表中的預設電壓偏差量和預設電壓偏差變化率的差值率 是否均低于預設差值率，若是，則將指令中的PID參數輸入PID計算單元，若否，則選擇上述 兩個差值率之和最低的指令，并指令中的PID參數輸入PID計算單元。
[0007] 所述預設差值率為1%-30%。
[0008] 所述多組PID參數通過不同的整定方法整定得到，所述的整定方法為ZN經驗法、ZN 臨界比例度法、ISTE最優整定法、特征面積法、繼電自整定法、cohen-coon法、GPM法、SPMA 法、最小二乘法模型辨識法、基于加權誤差平方積分指標法、最大切線法、近似計算法。
[0009] 所述多組PID參數獲取步驟包括： 整定得到數組PID參數； 選擇m組最接近的PID參數HKd; 在m個Kp中的最大數值和最小數值之間等間距取η個Kp數值； 在m個Κι中的最大數值和最小數值之間等間距取η個Κι數值； 在m個Kd中的最大數值和最小數值之間等間距取η個Kd數值； 將上述η個KP、KI、KD數值中重新組合得到η組PID參數。
[0010] 所述多組PID參數獲取步驟包括： 整定得到數組PID參數； 選擇m組最接近的PID參數HKd; 在m個Kp中的最大數值和最小數值之間等間距取η個Kp數值； 利用m個坐標(ΚΡ，?ω擬合得到m-Ι次多項式函數，利用該多項式函數和η個Kp數值得到η 個ΚΙ; 利用m個坐標(KP，KD)擬合得到m-1次多項式函數，利用該多項式函數和η個Kp數值得到η 個Kd; 將上述η個KP、KI、KD數值中重新組合得到η組PID參數。
[0011] 所述勵磁智能控制系統還包括智能指令表生成單元，所述智能指令表生成單元包 括記錄模塊和分析存儲模塊，所述記錄模塊用于接收數據處理單元的電壓偏差量e和電壓 偏差變化率 ec和智能控制單元對應輸出的PID參數，所述分析存儲模塊用于分析在一預設 周期內的智能控制單元對應輸出的PID參數的控制效果值，若控制效果值達到預設數值，則 將該預設周期內的數組PID參數以及對應的電壓偏差量e和電壓偏差變化率ec儲存于智能 指令表中，并將數組整定PID參數視為一 PID控制組，若控制效果值未達到預設數值，則無存 儲動作。
[0012] 所述的預設數值通過延遲時間TD、上升時間Tr、調節時間T s、超調量〇中的一種或幾 種表征。
[0013] 所述勵磁智能控制方法還包括智能指令表整理模塊： 所述智能指令表整理模塊，用于判斷未成組的PID控制參數與智能指令表中的PID控制 組的PID參數是否完全相同，若是，則在智能指令表中刪除該未成組的PID控制參數，若否， 則在智能指令表中保留該未成組的PID控制參數。
[0014] 發電機組勵磁智能控制方法，所述勵磁智能控制方法用于控制發電機勵磁線圈的 電流，該方法包括以下步驟： a. 實時檢測發電機定子端電壓； b. 處理發電機定子端電壓，根據預設電壓，計算得到電壓偏差量e和電壓偏差變化率 ec ； C.接收電壓偏差量e和電壓偏差變化率ec信息，并判斷電壓偏差量e和電壓偏差變化率 ec與智能指令表中的預設電壓偏差量和預設電壓偏差變化率的差值率是否均低于預設差 值率，若是，則該指令中的PID參數為整定PID參數，若否，則選擇上述兩個差值率之和最低 的指令，則該指令中的PID參數為整定PID參數，所述智能指令表用于確定PID計算單元的 PID參數，所述智能指令表中存儲有多組指令，每組指令由預設電壓偏差量和預設電壓偏差 變化率及其對應的PID參數組成； d. 采用增量式PID控制算法，根據電壓偏差量e和整定PID參數輸出控制信號； e. 將控制信號放大從而實現控制發電機勵磁線圈的電流。
[0015] 所述多組PID參數獲取步驟包括： 整定得到數組PID參數； 選擇m組最接近的PID參數HKd; 在m個Kp中的最大數值和最小數值之間等間距取η個Kp數值； 在m個Κι中的最大數值和最小數值之間等間距取η個Κι數值； 在m個Kd中的最大數值和最小數值之間等間距取η個Kd數值； 將上述η個KP、KI、KD數值中重新組合得到η組PID參數。
[0016] 所述多組PID參數獲取步驟包括： 整定得到數組PID參數； 選擇m組最接近的PID參數HKd; 在m個Kp中的最大數值和最小數值之間等間距取η個Kp數值； 利用m個坐標(ΚΡ，?ω擬合得到m-Ι次多項式函數，利用該多項式函數和η個Kp數值得到η 個ΚΙ; 利用m個坐標(KP，KD)擬合得到m-1次多項式函數，利用該多項式函數和η個Kp數值得到η 個Kd; 將上述η個KP、KI、KD數值中重新組合得到η組PID參數。
[0017] 所述勵磁智能控制方法還包括智能指令表生成步驟： 接收數據處理單元的電壓偏差量e和電壓偏差變化率ec和整定PID參數， 分析在一預設周期內的數個整定PID參數的控制效果值，若控制效果值達到預設數值， 則將該預設周期內的數組整定PID參數以及對應的電壓偏差量e和電壓偏差變化率ec儲存 于智能指令表中，并將數組整定PID參數視為一 PID控制組，若控制效果值未達到預設數值， 則無存儲動作。
[0018] 所述勵磁智能控制方法還包括智能指令表整理步驟： 判斷未成組的PID控制參數與智能指令表中的PID控制組的PID參數是否完全相同，若 是，則在智能指令表中刪除該未成組的PID控制參數，若否，則在智能指令表中保留該未成 組的PID控制參數。
[0019] 所述的預設數值通過延遲時間TD、上升時間Tr、調節時間T s、超調量σ中的一種或幾 種表征。
[0020] 本發明通過預設的智能指令表，能夠更快的實現