CN107066712A - 基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法及装置 - Google Patents

基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107066712A
CN107066712A CN201710206917.0A CN201710206917A CN107066712A CN 107066712 A CN107066712 A CN 107066712A CN 201710206917 A CN201710206917 A CN 201710206917A CN 107066712 A CN107066712 A CN 107066712A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mrow
mtd
msub
mtr
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710206917.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107066712B (zh
Inventor
魏加富
周年光
孟佐宏
吴长利
冯兵
邹桂丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, Electric Power Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd, State Grid Hunan Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN201710206917.0A priority Critical patent/CN107066712B/zh
Publication of CN107066712A publication Critical patent/CN107066712A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107066712B publication Critical patent/CN107066712B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法及装置，方法步骤包括：向水轮机调速器输入激励信号控制水轮机导叶开度，分别采集激励信号的频率、水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率；通过线性水轮机模型建立水电机组原动机的自回归滑动平均模型；通过采集得到的水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率获取自回归滑动平均模型的三个参数的估计方程；求出自回归滑动平均模型的三个参数的值；计算水轮机模型参数的值；装置包括方法对应的多个程序模块。本发明保留了传统辨识方法易于应用的优点、引入的自回归滑动平均模型方法克服了原有方法的局限性，对于水轮机模型参数辨识更加实用、更加有效。

Description

基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统建模技术，具体涉及一种基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法及装置。
背景技术
水轮发电机组是电力系统的基本电源之一，水轮发电机组数学模型的准确性。直接影响含水轮发电机组电力系统模型相应结果的准确性。由于水轮机形式的多样，不同电站水轮机特性差异很大，并且水轮机模型具有强非线性，宽运行范围，并且缺少有效的实用水轮机模型参数辨识方法，使得水轮机参数辨识研究工作在1990年全国电网会议上被列为急需解决的课题至今，并仍在进行之中。
在参数辨识领域，传统的辨识方法主要为最小二乘参数辨识及其改进形式与极大似然参数辨识及其改进形式；但是该两种方法对模型的输入信号类型和噪声敏感，且对非线性系统辨识效果有限。而对于GA，遗传算法，蚁群等生物启发式参数辨识方法，由于其要求对算法的各项参数进行基于经验的设置与调试，以及整个系统模型的复杂化，使得其在工程应用领域应用较少，而应用较多的仍是传统辨识方法。基于对工程实际以及传统辨识方法局限性的考虑，提出一种保留传统辨识方法易于应用的优点并能克服原有方法局限性的水轮机组模型辨识方法对于水轮机模型参数辨识工作具有重大的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种保留了传统辨识方法易于应用的优点、引入的自回归滑动平均模型方法克服了原有方法的局限性，对于水轮机模型参数辨识更加实用、更加有效的基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法，步骤包括：
1)向水轮机调速器输入激励信号，在激励信号的作用下水轮机调速器控制水轮机导叶开度发生变化，进而引起水轮发电机组的机组功率发生相应的变化；
2)采集激励信号的频率、水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率三组数据；
3)通过线性水轮机模型建立水电机组原动机的自回归滑动平均模型；
4)针对水电机组原动机的自回归滑动平均模型，通过采集得到的水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率获取自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的估计方程；
5)根据所述三个参数a、b、c估计方程求出自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的值；
6)根据三个参数a、b、c的值计算ey、e、eqh三个水轮机模型参数的值，其中ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，e＝eqh(eh/ey)-eqh，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
优选地，步骤1)中向水轮机调速器输入的激励信号为阶跃信号或者斜坡信号。
优选地，步骤3)中的线性水轮机模型如式(1)所示；
式(1)中，Gt(s)为线性水轮机模型的传递函数，Mt(s)为水轮机力矩；Ys(s)为水轮机导叶开度，Gh(s)为水轮机引水系统传递函数；e＝eqh(eh/ey)-eqh，ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
优选地，水轮机引水系统传递函数Gh(s)采用式(2)所示刚性水击方程；
Gh(s)＝-Tws (2)
式(2)中，Gh(s)为水轮机引水系统传递函数，s为自变量，Tw为水流惯性时间常数。
优选地，水流惯性时间常数Tw的采用式(3)所示函数表达式基于电站额定参数确定；
式(3)中，L1为水管长度，Qr为额定流量，g为重力加速度，A为引水管道横截面面积，Hr为额定水头。
优选地，步骤3)的详细步骤包括：
3.1)针对线性水轮机模型和刚性水击方程，取采样步长为Δt，建立式(4)所示水轮机模型的差分方程；
式(4)中，mt(t)表示t时刻的水轮发电机组的机组功率，mt(t-Δt)表示t-Δt时刻的水轮发电机组的机组功率，Δt表示采样步长，Tw为水流惯性时间常数，y(t)表示t时刻的水轮机导叶开度，y(t-Δt)表示t-Δt时刻的水轮机导叶开度；e＝eqh(eh/ey)-eqh，ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
3.2)将水轮机模型的差分方程改写成式(5)所示的函数表达式作为水电机组原动机的自回归滑动平均模型；
式(5)中，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，mt(k-1)表示水电机组原动机k-1时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，y(k-1)表示k-1时刻的水轮机导叶开度，a、b、c均为中间参数，Δt表示采样步长，Tw为水流惯性时间常数，e＝eqh(eh/ey)-eqh，ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
优选地，步骤4)的详细步骤包括：
4.1)通过采集得到的水轮机导叶开度作为输入序列{y(k)}、水轮发电机组的机组功率作为输出序列{mt(k)}，根据输入序列{y(k)}与输出序列{mt(k)}的一系列取值得到线性方程组并改写为矩阵形式如式(6)所示；
式(6)中，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，v(k)为噪声信号，k＝1,2,3,……,L，L为数据长度；a、b、c为自回归滑动平均模型的三个参数；
4.2)分别令矩阵Z、H、X、V如式(7)所示，将式(6)转换得式(8)所示矩阵；
式(7)中，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，v(k)为噪声信号，k＝1,2,3,……,L，L为数据长度；a、b、c为自回归滑动平均模型的三个参数；
Z＝HX+V (8)
式(8)中，矩阵Z、H、X、V如式(7)所示；
4.3)定义最小误差矩阵如式(9)所示，极小化误差准则函数的一阶偏导数在参数估计值X*上使得式(10)成立，从而得到参数估计值X*的函数表达式如式(11)所示，从而得到自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的估计方程如式(12)～(14)所示，
J＝(Z-HX)T(Z-HX) (9)
式(9)中，J表示最小误差矩阵，矩阵Z、H、X、V如式(7)所示；
X*＝(HTH)-1HTZ (11)
式(10)～(11)中，J表示最小误差矩阵，X*表示极小化误差准则函数的一阶偏导数在参数估计值，矩阵Z、H、X、V如式(7)所示；
式(12)～(14)中，J表示最小误差矩阵，L表示采集的数据长度，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，mt(k-1)表示水电机组原动机k-1时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，y(k-1)表示k-1时刻的水轮机导叶开度，a、b、c为自回归滑动平均模型的三个参数。
优选地，步骤6)中计算力矩—开度ey的函数表达式如式(15)所示，计算水轮机模型参数e的函数表达式如式(16)所示，计算水头的传递系数eqh的函数表达式如式(17)所示；
式(15)～(17)中，L表示采集的数据长度，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，mt(k-1)表示水电机组原动机k-1时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，y(k-1)表示k-1时刻的水轮机导叶开度，a、b、c为自回归滑动平均模型的三个参数。
另一方面，本发明还提供一种基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识装置，包括：
激励程序模块，用于向水轮机调速器输入激励信号，在激励信号的作用下水轮机调速器控制水轮机导叶开度发生变化，进而引起水轮发电机组的机组功率发生相应的变化；
数据采集程序模块，用于采集激励信号的频率、水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率三组数据；
建模程序模块，用于通过线性水轮机模型建立水电机组原动机的自回归滑动平均模型；
模型参数估计方程确定程序模块，用于针对水电机组原动机的自回归滑动平均模型，通过采集得到的水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率获取自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的估计方程；
模型参数求解程序模块，用于根据所述三个参数a、b、c的估计方程求出自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的值；
水轮机模型参数求解程序模块，用于根据三个参数a、b、c的值计算ey、e、eqh三个水轮机模型参数的值，其中ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，e＝eqh(eh/ey)-eqh，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
本发明导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法具有下述优点：
1、本发明导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法根据水轮机调节系统模型参数测试的需要，建立了基于线性水轮机模型的自回归滑动平均模型(Autoregressive moving average model，简称ARMA回归模型)，采用最小二乘法，给出了基于水轮机ARAM回归模型的原动机参数辨识方法，既保留了传统辨识方法易于应用的优点，又引入的自回归滑动平均模型(Autoregressive moving average model，简称ARMA回归模型)方法克服了原有方法的局限性，对于水轮机模型参数辨识更加实用、更加有效，具有更高的有效性和实用性。
2、本发明导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法的突出特点是只需测量水轮机导叶开度与机组功率的关系特性，就能准确得到水轮机模型的相关参数。
3、本发明导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法只需给调速器施加阶跃信号或者斜坡信号，减少对水轮机发电机组的干扰与运行影响。
4、本发明导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法易于用计算机系统进行实施。
本发明导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识装置为本发明导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法完全对应的程序模块构建的系统，因此其同样也具有本发明导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法的前述优点，故在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
图2为本发明实施例装置的框架结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法的步骤包括：
1)向水轮机调速器输入激励信号，在激励信号的作用下水轮机调速器控制水轮机导叶开度发生变化，进而引起水轮发电机组的机组功率发生相应的变化；
2)采集激励信号的频率、水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率三组数据；
3)通过线性水轮机模型建立水电机组原动机的自回归滑动平均模型；
4)针对水电机组原动机的自回归滑动平均模型，通过采集得到的水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率获取自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的估计方程；
5)根据所述三个参数a、b、c的估计方程求出自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的值；
6)根据三个参数a、b、c的值计算ey、e、eqh三个水轮机模型参数的值，其中ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，e＝eqh(eh/ey)-eqh，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。本实施例中根据三个参数a、b、c的值计算ey、e、eqh三个水轮机模型参数的值，通过ey，e，eqh的变化来反映水轮机运行工况的变化。
本实施例中，步骤1)中向水轮机调速器输入的激励信号为阶跃信号(或者斜坡信号)，通过采用阶跃信号(或者斜坡信号)作为输入的激励信号，能够减少对水轮机发电机组的影响与干涉。
本实施例中，步骤3)中的线性水轮机模型如式(1)所示；
式(1)中，Gt(s)为线性水轮机模型的传递函数，Mt(s)为水轮机力矩；Ys(s)为水轮机导叶开度，Gh(s)为水轮机引水系统传递函数；e＝eqh(eh/ey)-eqh，ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
本实施例中，水轮机引水系统传递函数Gh(s)采用式(2)所示刚性水击方程；
Gh(s)＝-Tws (2)
式(2)中，Gh(s)为水轮机引水系统传递函数，s为自变量，Tw为水流惯性时间常数。
实际工程应用中，若计算参数均是以设计工况为基准，取电站设计(额定)参数计算相关参数。本实施例中，水流惯性时间常数Tw的采用式(3)所示函数表达式基于电站额定参数确定；
式(3)中，L1为水管长度，Qr为额定流量，g为重力加速度，A为引水管道横截面面积，Hr为额定水头。
本实施例中，步骤3)的详细步骤包括：
3.1)针对线性水轮机模型和刚性水击方程，取采样步长为Δt，建立式(4)所示水轮机模型的差分方程；
式(4)中，mt(t)表示t时刻的水轮发电机组的机组功率，mt(t-Δt)表示t-Δt时刻的水轮发电机组的机组功率，Δt表示采样步长，Tw为水流惯性时间常数，y(t)表示t时刻的水轮机导叶开度，y(t-Δt)表示t-Δt时刻的水轮机导叶开度；e＝eqh(eh/ey)-eqh，ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
3.2)将水轮机模型的差分方程改写成式(5)所示的函数表达式作为水电机组原动机的自回归滑动平均模型；
式(5)中，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，mt(k-1)表示水电机组原动机k-1时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，y(k-1)表示k-1时刻的水轮机导叶开度，a、b、c均为中间参数，Δt表示采样步长，Tw为水流惯性时间常数，e＝eqh(eh/ey)-eqh，ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
本实施例中，步骤4)的详细步骤包括：
4.1)通过采集得到的水轮机导叶开度作为输入序列{y(k)}、水轮发电机组的机组功率作为输出序列{mt(k)}，根据输入序列{y(k)}与输出序列{mt(k)}的一系列取值得到线性方程组并改写为矩阵形式如式(6)所示；
式(6)中，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，v(k)为噪声信号，k＝1,2,3,……,L，L为数据长度；a、b、c为自回归滑动平均模型的三个参数；
4.2)分别令矩阵Z、H、X、V如式(7)所示，将式(6)转换得式(8)所示矩阵；
式(7)中，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，v(k)为噪声信号，k＝1,2,3,……,L，L为数据长度；a、b、c为自回归滑动平均模型的三个参数；
Z＝HX+V (8)
式(8)中，矩阵Z、H、X、V如式(7)所示；
4.3)定义最小误差矩阵如式(9)所示，极小化误差准则函数的一阶偏导数在参数估计值X*上使得式(10)成立，从而得到参数估计值X*的函数表达式如式(11)所示，从而得到自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的估计方程如式(12)～(14)所示，
J＝(Z-HX)T(Z-HX) (9)
式(9)中，J表示最小误差矩阵，矩阵Z、H、X、V如式(7)所示；
X*＝(HTH)-1HTZ (11)
式(10)～(11)中，J表示最小误差矩阵，X*表示极小化误差准则函数的一阶偏导数在参数估计值，矩阵Z、H、X、V如式(7)所示；
式(12)～(14)中，J表示最小误差矩阵，L表示采集的数据长度，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，mt(k-1)表示水电机组原动机k-1时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，y(k-1)表示k-1时刻的水轮机导叶开度，a、b、c为自回归滑动平均模型的三个参数。
本实施例中，步骤6)中计算力矩—开度ey的函数表达式如式(15)所示，计算水轮机模型参数e的函数表达式如式(16)所示，计算水头的传递系数eqh的函数表达式如式(17)所示；
式(15)～(17)中，L表示采集的数据长度，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，mt(k-1)表示水电机组原动机k-1时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，y(k-1)表示k-1时刻的水轮机导叶开度，a、b、c为自回归滑动平均模型的三个参数。
如图2所示，本实施例基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识装置包括：
激励程序模块，用于向水轮机调速器输入激励信号，在激励信号的作用下水轮机调速器控制水轮机导叶开度发生变化，进而引起水轮发电机组的机组功率发生相应的变化；
数据采集程序模块，用于采集激励信号的频率、水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率三组数据；参见图2，其中x为频率信号，y为水轮机导叶开度，z为机组功率；
建模程序模块，用于通过线性水轮机模型建立水电机组原动机的自回归滑动平均模型；
模型参数估计方程确定程序模块，用于针对水电机组原动机的自回归滑动平均模型，通过采集得到的水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率获取自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的估计方程；
模型参数求解程序模块，用于根据所述三个参数a、b、c的估计方程求出自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的值；
水轮机模型参数求解程序模块，用于根据三个参数a、b、c的值计算ey、e、eqh三个水轮机模型参数的值，其中ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，e＝eqh(eh/ey)-eqh，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
本实施例中，激励程序模块、数据采集程序模块、建模程序模块、模型参数估计方程确定程序模块、模型参数求解程序模块、水轮机模型参数求解程序模块均用DSP系统进行实施，从而构成本实施例基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识装置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法，其特征为步骤包括：
1)向水轮机调速器输入激励信号，在激励信号的作用下水轮机调速器控制水轮机导叶开度发生变化，进而引起水轮发电机组的机组功率发生相应的变化；
2)采集激励信号的频率、水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率三组数据；
3)通过线性水轮机模型建立水电机组原动机的自回归滑动平均模型；
4)针对水电机组原动机的自回归滑动平均模型，通过采集得到的水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率获取自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的估计方程；
5)根据所述三个参数a、b、c的估计方程求出自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的值；
6)根据三个参数a、b、c的值计算ey、e、eqh三个水轮机模型参数的值，其中ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，e＝eqh(eh/ey)-eqh，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
2.根据权利要求1所述基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法，其特征为，步骤1)中向水轮机调速器输入的激励信号为阶跃信号或者斜坡信号。
3.根据权利要求1所述基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法，其特征为，步骤3)中的线性水轮机模型如式(1)所示；
<mrow> <msub> <mi>G</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>M</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>Y</mi> <mi>s</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <msub> <mi>e</mi> <mi>y</mi> </msub> <mfrac> <mrow> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <msub> <mi>eG</mi> <mi>h</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>e</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>G</mi> <mi>h</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式(1)中，Gt(s)为线性水轮机模型的传递函数，Mt(s)为水轮机力矩；Ys(s)为水轮机导叶开度，Gh(s)为水轮机引水系统传递函数；e＝eqh(eh/ey)-eqh，ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
4.根据权利要求3所述基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法，其特征为，水轮机引水系统传递函数Gh(s)采用式(2)所示刚性水击方程；
Gh(s)＝-Tws (2)
式(2)中，Gh(s)为水轮机引水系统传递函数，s为自变量，Tw为水流惯性时间常数。
5.根据权利要求4所述基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法，其特征为，水流惯性时间常数Tw的采用式(3)所示函数表达式基于电站额定参数确定；
<mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>Q</mi> <mi>r</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>gAH</mi> <mi>r</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式(3)中，L1为水管长度，Qr为额定流量，g为重力加速度，A为引水管道横截面面积，Hr为额定水头。
6.根据权利要求4或5所述基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法，其特征为，步骤3)的详细步骤包括：
3.1)针对线性水轮机模型和刚性水击方程，取采样步长为△t，建立式(4)所示水轮机模型的差分方程；
<mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mi>w</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mi>y</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>eT</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mi>y</mi> </msub> <msub> <mi>eT</mi> <mi>w</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式(4)中，mt(t)表示t时刻的水轮发电机组的机组功率，mt(t-△t)表示t-△t时刻的水轮发电机组的机组功率，△t表示采样步长，Tw为水流惯性时间常数，y(t)表示t时刻的水轮机导叶开度，y(t-△t)表示t-△t时刻的水轮机导叶开度；e＝eqh(eh/ey)-eqh，ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
3.2)将水轮机模型的差分方程改写成式(5)所示的函数表达式作为水电机组原动机的自回归滑动平均模型；
<mrow> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <msub> <mi>am</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>b</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>c</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>a</mi> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mi>w</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>b</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mi>y</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>eT</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>c</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mi>y</mi> </msub> <msub> <mi>eT</mi> <mi>w</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>e</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式(5)中，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，mt(k-1)表示水电机组原动机k-1时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，y(k-1)表示k-1时刻的水轮机导叶开度，a、b、c均为中间参数，△t表示采样步长，Tw为水流惯性时间常数，e＝eqh(eh/ey)-eqh，ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
7.根据权利要求6所述基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法，其特征为，步骤4)的详细步骤包括：
4.1)通过采集得到的水轮机导叶开度作为输入序列{y(k)}、水轮发电机组的机组功率作为输出序列{mt(k)}，根据输入序列{y(k)}与输出序列{mt(k)}的一系列取值得到线性方程组并改写为矩阵形式如式(6)所示；
<mrow> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>=</mo> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mi>a</mi> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>b</mi> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>c</mi> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>+</mo> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>v</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>v</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>v</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>v</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式(6)中，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，v(k)为噪声信号，k＝1,2,3,……,L，L为数据长度；a、b、c为自回归滑动平均模型的三个参数；
4.2)分别令矩阵Z、H、X、V如式(7)所示，将式(6)转换得式(8)所示矩阵；
<mrow> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>Z</mi> <mo>=</mo> <msup> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mn>...</mn> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mi>T</mi> </msup> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>H</mi> <mo>=</mo> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> <mtd> <mo>.</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>X</mi> <mo>=</mo> <msup> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mi>a</mi> </mtd> <mtd> <mi>b</mi> </mtd> <mtd> <mi>c</mi> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mi>T</mi> </msup> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>V</mi> <mo>=</mo> <msup> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>v</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>v</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>v</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mn>...</mn> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>v</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mi>T</mi> </msup> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式(7)中，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，v(k)为噪声信号，k＝1,2,3,……,L，L为数据长度；a、b、c为自回归滑动平均模型的三个参数；
Z＝HX+V (8)
式(8)中，矩阵Z、H、X、V如式(7)所示；
4.3)定义最小误差矩阵如式(9)所示，极小化误差准则函数的一阶偏导数在参数估计值X*上使得式(10)成立，从而得到参数估计值X*的函数表达式如式(11)所示，从而得到自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的估计方程如式(12)～(14)所示，
J＝(Z-HX)T(Z-HX) (9)
式(9)中，J表示最小误差矩阵，矩阵Z、H、X、V如式(7)所示；
<mrow> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <mi>J</mi> </mrow> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <mi>X</mi> </mrow> </mfrac> <msub> <mo>|</mo> <mrow> <mi>X</mi> <mo>=</mo> <msup> <mi>X</mi> <mo>*</mo> </msup> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mn>2</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mi>Z</mi> <mo>-</mo> <msup> <mi>HX</mi> <mo>*</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mi>H</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>10</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
X*＝(HTH)-1HTZ (11)
式(10)～(11)中，J表示最小误差矩阵，X*表示极小化误差准则函数的一阶偏导数在参数估计值，矩阵Z、H、X、V如式(7)所示；
<mrow> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <mi>J</mi> </mrow> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <mi>a</mi> </mrow> </mfrac> <msub> <mo>|</mo> <mrow> <mi>a</mi> <mo>=</mo> <msup> <mi>a</mi> <mo>*</mo> </msup> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>L</mi> </msubsup> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>am</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>b</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>c</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>12</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
<mrow> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <mi>J</mi> </mrow> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <mi>b</mi> </mrow> </mfrac> <msub> <mo>|</mo> <mrow> <mi>b</mi> <mo>=</mo> <msup> <mi>b</mi> <mo>*</mo> </msup> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>L</mi> </msubsup> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>am</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>b</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>c</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>13</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
<mrow> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <mi>J</mi> </mrow> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <mi>c</mi> </mrow> </mfrac> <msub> <mo>|</mo> <mrow> <mi>c</mi> <mo>=</mo> <msup> <mi>c</mi> <mo>*</mo> </msup> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>L</mi> </msubsup> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>am</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>b</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>c</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>14</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式(12)～(14)中，J表示最小误差矩阵，L表示采集的数据长度，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，mt(k-1)表示水电机组原动机k-1时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，y(k-1)表示k-1时刻的水轮机导叶开度，a、b、c为自回归滑动平均模型的三个参数。
8.根据权利要求6所述基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法，其特征为，步骤6)中计算力矩—开度ey的函数表达式如式(15)所示，计算水轮机模型参数e的函数表达式如式(16)所示，计算水头的传递系数eqh的函数表达式如式(17)所示；
<mrow> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>L</mi> </msubsup> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>am</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>b</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>c</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>15</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> 3
<mrow> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>L</mi> </msubsup> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>am</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>b</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>c</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>16</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
<mrow> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>L</mi> </msubsup> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>am</mi> <mi>t</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>b</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>c</mi> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mi>y</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>17</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式(15)～(17)中，L表示采集的数据长度，mt(k)表示水电机组原动机k时刻的水轮发电机组的机组功率，mt(k-1)表示水电机组原动机k-1时刻的水轮发电机组的机组功率，y(k)表示k时刻的水轮机导叶开度，y(k-1)表示k-1时刻的水轮机导叶开度，a、b、c为自回归滑动平均模型的三个参数。
9.一种基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识装置，其特征为包括：
激励程序模块，用于向水轮机调速器输入激励信号，在激励信号的作用下水轮机调速器控制水轮机导叶开度发生变化，进而引起水轮发电机组的机组功率发生相应的变化；
数据采集程序模块，用于采集激励信号的频率、水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率三组数据；
建模程序模块，用于通过线性水轮机模型建立水电机组原动机的自回归滑动平均模型；
模型参数估计方程确定程序模块，用于针对水电机组原动机的自回归滑动平均模型，通过采集得到的水轮机导叶开度、水轮发电机组的机组功率获取自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的估计方程；
模型参数求解程序模块，用于根据所述三个参数a、b、c的估计方程求出自回归滑动平均模型的三个参数a、b、c的值；
水轮机模型参数求解程序模块，用于根据三个参数a、b、c的值计算ey、e、eqh三个水轮机模型参数的值，其中ey为力矩—开度，eqh为水头的传递系数，e＝eqh(eh/ey)-eqh，eh为力矩—水头传递系数，eqy为水轮机流量对导叶开度。
CN201710206917.0A 2017-03-31 2017-03-31 基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法及装置 Active CN107066712B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710206917.0A CN107066712B (zh) 2017-03-31 2017-03-31 基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710206917.0A CN107066712B (zh) 2017-03-31 2017-03-31 基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107066712A true CN107066712A (zh) 2017-08-18
CN107066712B CN107066712B (zh) 2020-02-18

Family

ID=59601376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710206917.0A Active CN107066712B (zh) 2017-03-31 2017-03-31 基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107066712B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107834610A (zh) * 2017-11-29 2018-03-23 西南交通大学 一种考虑水轮机水锤效应的电网频率动态分析方法
CN108763690A (zh) * 2018-05-17 2018-11-06 华中科技大学 一种水轮机固定导叶叶型智能优化方法
CN109143893A (zh) * 2018-09-19 2019-01-04 国网湖南省电力有限公司 一种基于真机实测的水轮机特性获取方法
CN109376479A (zh) * 2018-11-30 2019-02-22 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种水轮机调速系统阻尼特性实测方法及装置
CN109472241A (zh) * 2018-11-14 2019-03-15 上海交通大学 基于支持向量回归的燃机轴承剩余使用寿命预测方法
CN110333092A (zh) * 2019-07-18 2019-10-15 贵州电网有限责任公司 一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法
CN112348305A (zh) * 2020-09-02 2021-02-09 大唐水电科学技术研究院有限公司 水电厂反向推算水头方法及装置
CN112383253A (zh) * 2020-12-07 2021-02-19 中国长江电力股份有限公司 水电站监控系统导叶开度模拟量开环控制方法及系统
CN113759167A (zh) * 2021-09-10 2021-12-07 西安热工研究院有限公司 一种水轮机导叶开度对机组功率传递系数在线测试方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103853881A (zh) * 2014-02-12 2014-06-11 四川大学 基于自适应混沌和差分进化粒子群算法的水轮机参数辨识方法
CN105298734A (zh) * 2015-11-10 2016-02-03 华中科技大学 一种水轮机调节系统的参数辨识方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103853881A (zh) * 2014-02-12 2014-06-11 四川大学 基于自适应混沌和差分进化粒子群算法的水轮机参数辨识方法
CN105298734A (zh) * 2015-11-10 2016-02-03 华中科技大学 一种水轮机调节系统的参数辨识方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHAOSHUN LI等: "Parameter identification of a nonlinear model of hydraulic turbine governing system with an elastic water hammer based on a modified gravitational search algorithm", 《ENGINEERING APPLICATIONS OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE》 *
NAN ZHANG等: "A mixed-strategy based gravitational search algorithm for parameter identification of hydraulic turbine governing system", 《KNOWLEDGE-BASED SYSTEMS》 *
冯雁敏等: "基于混沌粒子群算法的水轮机调速系统参数辨识及建模试验", 《长江科学院院报》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107834610A (zh) * 2017-11-29 2018-03-23 西南交通大学 一种考虑水轮机水锤效应的电网频率动态分析方法
CN107834610B (zh) * 2017-11-29 2019-08-20 西南交通大学 一种考虑水轮机水锤效应的电网频率动态分析方法
CN108763690B (zh) * 2018-05-17 2021-04-20 华中科技大学 一种水轮机固定导叶叶型智能优化方法
CN108763690A (zh) * 2018-05-17 2018-11-06 华中科技大学 一种水轮机固定导叶叶型智能优化方法
CN109143893A (zh) * 2018-09-19 2019-01-04 国网湖南省电力有限公司 一种基于真机实测的水轮机特性获取方法
CN109143893B (zh) * 2018-09-19 2021-06-15 国网湖南省电力有限公司 一种基于真机实测的水轮机特性获取方法
CN109472241A (zh) * 2018-11-14 2019-03-15 上海交通大学 基于支持向量回归的燃机轴承剩余使用寿命预测方法
CN109376479A (zh) * 2018-11-30 2019-02-22 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种水轮机调速系统阻尼特性实测方法及装置
CN109376479B (zh) * 2018-11-30 2023-04-07 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种水轮机调速系统阻尼特性实测方法及装置
CN110333092A (zh) * 2019-07-18 2019-10-15 贵州电网有限责任公司 一种小型水电机组调速器导叶信号异常故障的判断方法
CN112348305A (zh) * 2020-09-02 2021-02-09 大唐水电科学技术研究院有限公司 水电厂反向推算水头方法及装置
CN112383253A (zh) * 2020-12-07 2021-02-19 中国长江电力股份有限公司 水电站监控系统导叶开度模拟量开环控制方法及系统
CN113759167A (zh) * 2021-09-10 2021-12-07 西安热工研究院有限公司 一种水轮机导叶开度对机组功率传递系数在线测试方法
CN113759167B (zh) * 2021-09-10 2023-12-22 西安热工研究院有限公司 一种水轮机导叶开度对机组功率传递系数在线测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107066712B (zh) 2020-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107066712A (zh) 基于导叶开度—功率特性的水轮机模型参数辨识方法及装置
CN103927695B (zh) 基于自学习复合数据源的风电功率超短期预测方法
CN102012956B (zh) 一种考虑风电场输入风速和风向随机波动的风电场等值方法
CN107590317A (zh) 一种计及模型参数不确定性的发电机动态估计方法
CN105068424B (zh) 一种适用于电力系统分析的转桨式水轮机调节系统动态模型
CN109063276B (zh) 适用于长时域风速波动的风电场动态等值建模方法
CN111293686A (zh) 基于armax系统辨识的电力系统惯量实时评估方法
CN103529698B (zh) 发电机调速系统参数辨识方法
CN103700036B (zh) 一种适于电力系统多时间尺度的暂态稳定性投影积分方法
CN101404043B (zh) 水轮机有压过水系统仿真方法
CN103825521B (zh) 一种双馈风电机组中驱动系统及发电机参数的辨识方法
CN103807090B (zh) 一种用于电力系统稳定分析的冲击式水轮机调节系统
CN105956350A (zh) 一种抽水蓄能机组过水系统的建模方法
CN106383947B (zh) 风电场集电网络动态等值参数的快速获取方法
CN106655190A (zh) 一种求解风电场概率最优潮流的方法
CN107257130A (zh) 基于区域量测解耦的低压配电网损耗计算方法
CN109787251A (zh) 一种集群温控负荷聚合模型、系统参数辨识及反推控制方法
CN104500150B (zh) 一种汽轮机调速器执行机构分段线性模型及参数获取方法
CN104820741A (zh) 兼顾风场分散性与机组差异性的风电场动态等值方法
CN109494726A (zh) 基于dlrnn神经网络的电力系统稳定性在线评估方法
CN105576654A (zh) 直驱风电场等值方法和系统
CN101529347A (zh) 识别有延时的调节对象的方法和装置、调节装置和计算机程序产品
CN103697958B (zh) 燃煤机组汽包出口饱和蒸汽质量流量的实时计量方法
CN103699804A (zh) 一种实时监测风电机组运行时的功率出力偏差的方法
CN107301499A (zh) 一种基于ami数据的配电馈线统计线损率数据清洗方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant