CN110703092B - 一种超低频振荡的水电机组模拟方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超低频振荡的水电机组模拟方法、装置及存储介质，该方法包括步骤：获取待测水电机组的设备模型参数；根据所述设备模型参数构建所述待测水电机组空载状态的仿真模型；将超低频振荡全频段均分为N个预设频段；其中，所述超低频振荡全频段为0.01Hz～0.1Hz，3<N<10；根据每一个所述预设频段整定所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到N组整定PID参数；将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述仿真模型进行时域仿真验证。本发明能够通过单台空载的水电机组模拟实际电网的超低频振荡现象，并通过时域仿真验证为有效，为实际工程提供一种简易可行的实用方法。

Description

一种超低频振荡的水电机组模拟方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及电力系统仿真建模技术领域，尤其涉及一种超低频振荡的水电机组模拟方法、装置及存储介质。

背景技术

近年来随着国内异步联网的推进以及同步电网规模缩小，在藏中电网、锦苏直流孤岛运行以及云南异步联网试验时，均出现过超低频振荡现象。超低频振荡导致机组调速系统的稳定性明显恶化，严重影响电网的稳定运行，因此电力机组的超低频振荡的试验研究显得很重要。

实际现场进行验证试验的常规方法是采用长时间的人工大扰动方法，如直流闭锁、切机、切负荷、重要联络线短路等，这些长时间人工大扰动对电网造成极大安全稳定风险，还直接影响到用户用电，不到万不得已情况是严格禁止的。但至今仍未找到简单易行的工程实用方法。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种超低频振荡的水电机组模拟方法、装置及存储介质，能够通过单台空载的水电机组模拟实际电网的超低频振荡现象，并通过时域仿真验证为有效，为实际工程提供一种简易可行的实用方法。

为实现上述目的，本发明一实施例提供了一种超低频振荡的水电机组模拟方法，包括以下步骤：

获取待测水电机组的设备模型参数；

根据所述设备模型参数构建所述待测水电机组空载状态的仿真模型；

将超低频振荡全频段均分为N个预设频段；其中，所述超低频振荡全频段为0.01Hz～0.1Hz，3<N<10；

根据每一个所述预设频段整定所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到N组整定PID参数；

将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述仿真模型进行时域仿真验证。

优选地，所述方法还包括：

将所述待测水电机组的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述待测水电机组进行现场试验验证。

优选地，所述将所述待测水电机组的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述待测水电机组进行现场试验验证，具体包括：

将所述待测水电机组调整为脱网空载稳定运行状态，并将所述待测水电机组中的调速器的PID参数调整至某一组所述整定PID参数的数值，同时在所述待测水电机组上完成频率阶跃试验；

获取所述待测水电机组频率阶跃试验的实测振荡频率；

对比所述实测振荡频率与所述整定PID参数对应的整定振荡频率；

得到两者的差值小于预设的第一阈值，则该组所述整定PID参数对应的预设频段的现场试验为有效；

重复上述步骤验证其他组所述整定PID参数对应的预设频段，直至所有预设频段全部验证完毕。

优选地，所述获取待测水电机组的设备模型参数，具体包括：

获取待测水电机组的原动机以及调速器的实测数据，根据所述实测数据得到设备模型参数。

优选地，所述根据每一个所述预设频段整定所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到N组整定PID参数，具体包括：

以某一个所述预设频段为目标值调整所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到多组待选PID参数；

根据每一组所述待选PID参数，得到所述仿真模型对应的待选振荡频率和待选阻尼比；

将落在所述预设频段内的所述待选振荡频率和数值最小且为正数的所述待选阻尼比对应的所述待选PID参数确定为所述整定PID参数，并将所述整定PID参数对应的待选振荡频率记为整定振荡频率和待选阻尼比记为整定阻尼比；

重复上述步骤，直到得到每一个所述预设频段对应的所述整定PID参数、所述整定振荡频率和所述整定阻尼比。

优选地，所述根据每一组所述待选PID参数，得到所述仿真模型对应的待选振荡频率和待选阻尼比，具体包括：

根据每一组所述待选PID参数，采用频域分析法计算得到特征值；

根据所述特征值得到对应的待选振荡频率和待选阻尼比。

优选地，所述将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述仿真模型进行时域仿真验证，具体包括：

将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至某一组所述整定PID参数中的数值；

将所述仿真模型中的调速器的基准频率加入预设数值的频率上阶跃和频率下阶跃；

获取所述仿真模型在该组所述整定PID参数下的时域仿真结果曲线；

根据所述时域仿真结果曲线，采用Prony分析法得到校核振荡频率和校核阻尼比；

对比所述整定振荡频率与所述校核振荡频率，和对比所述整定阻尼比与所述校核阻尼比；

得到所述整定振荡频率与所述校核振荡频率的差值小于预设的第二阈值，且所述整定阻尼比与所述校核阻尼比的差值小于预设的第三阈值，则该组所述整定PID参数对应的所述预设频段的振荡模拟验证为有效；

重复上述步骤，直到N个所述预设频段的振荡模拟均验证为有效，完成时域仿真验证。

本发明另一实施例提供了一种超低频振荡的水电机组模拟装置，所述装置包括：

设备模型参数获取模块，用于获取待测水电机组的设备模型参数；

仿真模型构建模块，用于根据所述设备模型参数构建所述待测水电机组空载状态的仿真模型；

分频模块，用于将超低频振荡全频段均分为N个预设频段；其中，所述超低频振荡全频段为0.01Hz～0.1Hz，3<N<10；

整定模块，用于根据每一个所述预设频段整定所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到N组整定PID参数；

时域仿真验证模块，用于将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述仿真模型进行时域仿真验证。

本发明另一实施例对应提供了一种使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述中任一项所述的超低频振荡的水电机组模拟方法。

本发明还有一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述任一项所述的超低频振荡的水电机组模拟方法。

与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种超低频振荡的水电机组模拟方法、装置及存储介质，根据待测水电机组的实物构建仿真模型，并根据预设频段整定仿真模型中的调速器的PID参数，再通过时域仿真验证，证明该模拟方法有效，可以利用单台空载的水电机组模拟实际电网的超低频振荡现象，而且是可激发出全频段的超低频振荡现象，且不会对电网和用户造成任何干扰和影响，简单易行，具有实际可操作性。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种超低频振荡的水电机组模拟方法的流程示意图；

图2是是本发明一实施例提供的一种仿真模型在Kp＝3.00、KI＝0.20、Kd＝2和Td＝0.2的PID参数下的频率阶跃的时域仿真结果曲线；

图3是是本发明一实施例提供的一种待测水电机组在Kp＝3.00、KI＝0.20、Kd＝2和Td＝0.2的PID参数下的加入0.2Hz上阶跃和下阶跃的实测录波曲线；

图4是本发明一实施例提供的一种模拟水电机组超低频振荡的装置的结构示意图。

图5是本发明一实施例提供的一种使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明一实施例提供的一种超低频振荡的水电机组模拟方法的流程示意图，所述方法包括步骤S1至步骤S5：

S1、获取待测水电机组的设备模型参数；

S2、根据所述设备模型参数构建所述待测水电机组空载状态的仿真模型；

S3、将超低频振荡全频段均分为N个预设频段；其中，所述超低频振荡全频段为0.01Hz～0.1Hz，3<N<10；

S4、根据每一个所述预设频段整定所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到N组整定PID参数；

S5、将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述仿真模型进行时域仿真验证。

具体地，获取待测水电机组的设备模型参数。一般地，选取某水电厂的一台水电机组作为待测水电机组，然后开展实物的相关参数的测量，这些参数就是待测水电机组的设备模型参数。待测水电机组的实物包括发电机、水轮机、调速控制系统、引水管道等等。

根据设备模型参数构建待测水电机组空载状态的仿真模型，然后就可以基于该仿真模型实现待测水电机组的动态特性的精确模拟和仿真。

将超低频振荡全频段均分为N个预设频段；其中，超低频振荡全频段为0.01Hz～0.1Hz，3<N<10。一般地，超低频振荡的全频段为0.01Hz～0.1Hz，为了更准确研究待测水电机组在超低频振荡的全频段的动态特性，可将全频段进行均分，分为N个预设频段，根据待测水电机组在每一预设频段的动态特性，从而得到在全频段的动态特性。

根据每一个预设频段整定仿真模型中的调速器的PID参数，得到N组整定PID参数。调速器的PID参数包括调速器的比例参数Kp、调速器的积分参数KI、调速器的微分参数Kd及其时间常数Td，每一组PID参数都对应一个特定的振荡频率。所以可以根据每一个预设频段整定仿真模型中的调速器的PID参数，每一个预设频段对应得到一组整定PID参数，N个预设频段对应得到N组整定PID参数。

上述的步骤表明，根据待测水电机组构建的仿真模型，可以激发出待测水电机组的超低频振荡现象，以此来模拟实际电网的超低频振荡现象。但模拟是否有效，要进行验证，这一步骤采用的是时域仿真验证。具体做法为：将仿真模型中的调速器的PID参数调整至某一组整定PID参数的数值，验证仿真模型在该组整定PID参数下的振荡频率是否接近整定时对应的整定振荡频率，若是，则验证有效，重复验证其他组整定PID参数，当全部验证结果为有效，则证明利用待测水电机组构建的仿真模型来模拟实际电网的超低频振荡现象是有效的。

本发明一实施例提供的一种超低频振荡的水电机组模拟方法，根据待测水电机组的实物构建仿真模型，并根据预设频段整定仿真模型中的调速器的PID参数，再通过时域仿真验证，证明该模拟方法有效，可以利用单台空载的水电机组模拟实际电网的超低频振荡现象，而且能激发出全频段的超低频振荡现象，且不会对电网和用户造成任何干扰和影响，简单易行，具有实际可操作性。

作为上述方案的改进，所述方法还包括：

将所述待测水电机组的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述待测水电机组进行现场试验验证。

具体地，虽然利用了时域仿真验证单台空载的水电机组模拟实际电网的超低频振荡现象，但还要进行现场试验，特别是现有技术难以开展现场试验，因为实际现场进行验证试验的常规方法是采用长时间的人工大扰动方法，如直流闭锁、切机、切负荷、重要联络线短路等，这些长时间人工大扰动对电网造成极大安全稳定风险，还直接影响到用户用电，不到万不得已情况是严格禁止的。所以该方法还包括现场试验部分。具体做法为：将待测水电机组的调速器的PID参数调整至整定PID参数的数值，以使待测水电机组进行现场试验验证。

作为上述方案的改进，所述将所述待测水电机组的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述待测水电机组进行现场试验验证，具体包括：

将所述待测水电机组调整为脱网空载稳定运行状态，并将所述待测水电机组中的调速器的PID参数调整至某一组所述整定PID参数的数值，同时在所述待测水电机组上完成频率阶跃试验；

获取所述待测水电机组频率阶跃试验的实测振荡频率；

对比所述实测振荡频率与所述整定PID参数对应的整定振荡频率；

得到两者的差值小于预设的第一阈值，则该组所述整定PID参数对应的预设频段的现场试验为有效；

重复上述步骤验证其他组所述整定PID参数对应的预设频段，直至所有预设频段全部验证完毕。

具体地，将待测水电机组调整为脱网空载稳定运行状态，这种状态相对于机组带负荷联网状态来说，不会影响电网的正常运行，更为简单易行，这也是本发明的一个优势所在。待测水电机组的单机空载状态调整好后，就将待测水电机组中的调速器的PID参数调整至某一组整定PID参数的数值，然后在待测水电机组上完成频率阶跃试验，可激发出待测水电机组在该组整定PID参数下的超低频振荡，也就是对应某一个预设频段的超低频振荡。

超低频振荡激发后，就等待其平息，然后获取振荡平息后的待测水电机组频率阶跃试验的实测振荡频率；对比实测振荡频率与该组整定PID参数对应的整定振荡频率；对比后得到两者的差值小于预设的第一阈值，则该组所述整定PID参数对应的预设频段的现场试验为有效。

重复上述步骤验证其他组整定PID参数对应的预设频段，直至所有预设频段全部验证完毕。一般地，在该预设频段的振荡平息后就可进入下一个频段的PID参数设置及其频率阶跃试验。

作为上述方案的改进，所述获取待测水电机组的设备模型参数，具体包括：

获取待测水电机组的原动机以及调速器的实测数据，根据所述实测数据得到设备模型参数。

具体地，获取待测水电机组的原动机以及调速器的实测数据，例如待测水电机组的转速、最大出力、水流惯性时间常数、转速不等率、接力器动作时间等等，根据所述实测数据得到设备模型参数。

作为上述方案的改进，所述根据每一个所述预设频段整定所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到N组整定PID参数，具体包括：

以某一个所述预设频段为目标值调整所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到多组待选PID参数；

根据所述待选PID参数，得到所述仿真模型对应的待选振荡频率和待选阻尼比；

将落在所述预设频段内的所述待选振荡频率和数值最小且为正数的所述待选阻尼比对应的所述待选PID参数确定为所述整定PID参数，并将所述整定PID参数对应的待选振荡频率记为整定振荡频率和待选阻尼比记为整定阻尼比；

重复上述步骤，直到得到每一个所述预设频段对应的所述整定PID参数、所述整定振荡频率和所述整定阻尼比。

具体地，以某一个预设频段为目标值调整仿真模型中的调速器的PID参数，得到多组待选PID参数，根据每一组待选PID参数，得到仿真模型对应的待选振荡频率和待选阻尼比。当仿真模型中的调速器输入一定的待选PID参数，就能得到一个稳定的振荡频率，因为振荡频率与调速器的PID参数的关系极大，可通过调整其PID参数数值的大小，可得到不同的超低频振荡的振荡频率。所以，为了得到接近预设频段的振荡频率，需要不断调整调速器的待选PID参数，使仿真模型的振荡频率落在预设频段内。而每一组待选PID参数都对应一个振荡模态，每一个振荡模态都有一些性能参数，包括振荡频率和阻尼比。所以每一组待选PID参数都有对应的待选振荡频率和待选阻尼比。

将落在预设频段内的待选振荡频率和数值最小且为正数的待选阻尼比对应的待选PID参数确定为整定PID参数，并将整定PID参数对应的待选振荡频率记为整定振荡频率和待选阻尼比记为整定阻尼比。一般地，模拟的结果为了得到落在预设频段内的振荡频率，实际中可能难以保证待选振荡频率落在预设频段内，那也要待选振荡频率越接近预设频段越好；而选择数值最小且为正数的待选阻尼比是为了验证阻尼控制器的效果对比，待选阻尼比的数值一般限定为≤10％且为正。根据这两个标准确定一组待选PID参数，从而确定PID参数，并将整定PID参数对应的待选振荡频率记为整定振荡频率和待选阻尼比记为整定阻尼比，以便后面用来进行时域仿真验证和现场验证。

重复上述步骤，直到得到每一个预设频段对应的整定PID参数、整定振荡频率和整定阻尼比。表1是将超低频振荡全频段分为8个频段对应确定的8组整定PID参数以及其对应的振荡模态。

表1超低频振荡频段中8个频段对应的8组整定PID参数以及其对应的振荡模态

作为上述方案的改进，所述根据每一组所述待选PID参数，得到所述仿真模型对应的待选振荡频率和待选阻尼比，具体包括：

根据每一组所述待选PID参数，采用频域分析法计算得到特征值；

根据所述特征值得到对应的待选振荡频率和待选阻尼比。

具体地，根据每一组待选PID参数，采用频域分析法计算得到特征值；根据特征值得到对应的超低频振荡模态，从而得到该超低频振荡模态下的待选振荡频率和待选阻尼比。频域分析法就是一种机组系统动态特性的仿真计算方法，是控制工程学的经典算法。通过该方法可计算出系统全部特征根，通过判断特征根的位置可确定系统在小扰动情况下存在多少个振荡模态，每个振荡模态的频率和阻尼比，从而掌握控制系统的动态稳定性能。

作为上述方案的改进，所述将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述仿真模型进行时域仿真验证，具体包括：

将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至某一组所述整定PID参数中的数值；

将所述仿真模型中的调速器的基准频率加入预设数值的频率上阶跃和频率下阶跃；

获取所述仿真模型在该组所述整定PID参数下的时域仿真结果曲线；

根据所述时域仿真结果曲线，采用Prony分析法得到校核振荡频率和校核阻尼比；

对比所述整定振荡频率与所述校核振荡频率，和对比所述整定阻尼比与所述校核阻尼比；

得到所述整定振荡频率与所述校核振荡频率的差值小于预设的第二阈值，且所述整定阻尼比与所述校核阻尼比的差值小于预设的第三阈值，则该组所述整定PID参数对应的所述预设频段的振荡模拟验证为有效；

重复上述步骤，直到N个所述预设频段的振荡模拟均验证为有效，完成时域仿真验证。

具体地，将仿真模型中的调速器的PID参数调整至某一组整定PID参数中的数值；并将仿真模型中的调速器的基准频率加入预设数值的频率上阶跃和频率下阶跃。

调整好仿真模型的相关参数后，就能获取仿真模型在该组整定PID参数下的时域仿真图，具体参见图2，图2是本发明一实施例提供的一种仿真模型在Kp＝3.00、KI＝0.20、Kd＝2和Td＝0.2的PID参数下的频率阶跃的时域仿真结果曲线。

根据时域仿真结果曲线，采用Prony分析法得到校核振荡频率和校核阻尼比，对比整定振荡频率与校核振荡频率，和对比整定阻尼比与校核阻尼比，对比振荡频率和阻尼比是因为这两个参数是振荡模态中固有性能参数，分析技术成熟，容易获取，对比方便。

得到整定振荡频率与校核振荡频率的差值小于预设的第二阈值，且整定阻尼比与校核阻尼比的差值小于预设的第三阈值，则该组整定PID参数对应的预设频段的振荡模拟验证为有效。为了定量分析整定振荡频率与校核振荡频率的差值，可以预设第二阈值，将其作为整定振荡频率与校核振荡频率的差值的参考，和预设第三阈值，将其作为整定阻尼比与校核阻尼比的差值的参考。例如，可以将第二阈值预设为0.001Hz，第三阈值预设为0.5％。

重复上述步骤，直到N个预设频段的振荡模拟均验证为有效，完成时域仿真验证。

为了加深对时域仿真验证和现场验证的理解，下面以其中一组整定PID参数为例进行分析验证。

时域仿真验证为：将图2采用Prony分析，得到的振荡频率为0.056Hz，阻尼比3.113％，对比表1序号4的数据：整定振荡频率为0.056Hz，阻尼比3.28％，频率差值为0，阻尼比差值为0.167％，均小于预设阈值，由此可见，时域仿真验证了表1序号4的结果为有效。

现场验证：参见图3，是本发明一实施例提供的一种待测水电机组在Kp＝3.00、KI＝0.20、Kd＝2和Td＝0.2的PID参数下的加入0.2Hz上阶跃和下阶跃的实测录波曲线，而且待测水电机组的实测振荡频率为0.054Hz，阻尼比3.1％，对比表1序号4的数据：整定振荡频率为0.056Hz，阻尼比3.28％，频率差值为0.002，阻尼比差值为0.18％，均小于预设阈值，由此可见，现场验证了表1序号4的结果为有效。说明了本发明的方法能激发超低频振荡现象同时可进行验证试验，为实际工程提供了简单易行的可操作性方法。

参见图4，是本发明一实施例提供的一种超低频振荡的水电机组模拟装置的结构示意图，所述装置包括：

设备模型参数获取模块11，用于获取待测水电机组的设备模型参数；

仿真模型构建模块12，用于根据所述设备模型参数构建所述待测水电机组空载状态的仿真模型；

分频模块13，用于将超低频振荡全频段均分为N个预设频段；其中，所述超低频振荡全频段为0.01Hz～0.1Hz，3<N<10；

整定模块14，用于根据每一个所述预设频段整定所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到N组整定PID参数；

时域仿真验证模块15，用于将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述仿真模型进行时域仿真验证。

本发明实施例所提供的一种超低频振荡的水电机组模拟装置能够实现上述任一实施例所述的超低频振荡的水电机组模拟方法的所有流程，装置中的各个模块、单元的作用以及实现的技术效果分别与上述实施例所述的超低频振荡的水电机组模拟方法的作用以及实现的技术效果对应相同，这里不再赘述。

参见图5，是本发明实施例提供的一种使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置的示意图，所述使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置包括处理器10、存储器20以及存储在所述存储器20中且被配置为由所述处理器10执行的计算机程序，所述处理器10执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的超低频振荡的水电机组模拟方法。

示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器20中，并由处理器10执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在一种超低频振荡的水电机组模拟方法中的执行过程。例如，计算机程序可以被分割成设备模型参数获取模块、仿真模型构建模块、分频模块、整定模块和时域仿真验证模块，各模块具体功能如下：

设备模型参数获取模块11，用于获取待测水电机组的设备模型参数；

仿真模型构建模块12，用于根据所述设备模型参数构建所述待测水电机组空载状态的仿真模型；

分频模块13，用于将超低频振荡全频段均分为N个预设频段；其中，所述超低频振荡全频段为0.01Hz～0.1Hz，3<N<10；

整定模块14，用于根据每一个所述预设频段整定所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到N组整定PID参数；

时域仿真验证模块15，用于将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述仿真模型进行时域仿真验证。

所述使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，示意图5仅仅是一种使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置的示例，并不构成对所述使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

处理器10可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者处理器10也可以是任何常规的处理器等，处理器10是所述使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置的各个部分。

存储器20可用于存储所述计算机程序和/或模块，处理器10通过运行或执行存储在存储器20内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器20内的数据，实现所述使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置的各种功能。存储器20可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其中，所述使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任一实施例所述的超低频振荡的水电机组模拟方法。

综上，本发明实施例所提供的一种超低频振荡的水电机组模拟方法、装置及存储介质，根据待测水电机组的实物构建仿真模型，从而得到该仿真模型在超低频振荡全频段的PID参数，再通过时域仿真验证和现场试验验证，发现该模拟方法有效。该方法可激发出全频段的超低频振荡现象，从而为实际电网的超低频振荡现象的仿真及其现场试验验证提供实施方法和手段，且不会对电网和用户造成任何干扰和影响，简单易行，具有实际可操作性。同时该方法是在单机空载的状态下进行的仿真试验，相对于有负荷扰动的试验更简单易操作，在后续现场试验中也更容易实现。

以上所述是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种超低频振荡的水电机组模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待测水电机组的设备模型参数；

根据所述设备模型参数构建所述待测水电机组空载状态的仿真模型；

将超低频振荡全频段均分为N个预设频段；其中，所述超低频振荡全频段为0.01Hz～0.1Hz，3<N<10；

根据每一个所述预设频段整定所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到N组整定PID参数；

将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述仿真模型进行时域仿真验证；

将所述待测水电机组的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述待测水电机组进行现场试验验证；

具体包括：

将所述待测水电机组调整为脱网空载稳定运行状态，并将所述待测水电机组中的调速器的PID参数调整至某一组所述整定PID参数的数值，同时在所述待测水电机组上完成频率阶跃试验；

获取所述待测水电机组频率阶跃试验的实测振荡频率；

对比所述实测振荡频率与所述整定PID参数对应的整定振荡频率；

得到两者的差值小于预设的第一阈值，则该组所述整定PID参数对应的预设频段的现场试验为有效；

重复上述步骤验证其他组所述整定PID参数对应的预设频段，直至所有预设频段全部验证完毕。

2.如权利要求1所述的超低频振荡的水电机组模拟方法，其特征在于，所述获取待测水电机组的设备模型参数，具体包括：

获取待测水电机组的原动机以及调速器的实测数据，根据所述实测数据得到设备模型参数。

3.如权利要求1所述的超低频振荡的水电机组模拟方法，其特征在于，所述根据每一个所述预设频段整定所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到N组整定PID参数，具体包括：

以某一个所述预设频段为目标值调整所述仿真模型中的调速器的PID参数，得到多组待选PID参数；

根据每一组所述待选PID参数，得到所述仿真模型对应的待选振荡频率和待选阻尼比；

将落在所述预设频段内的所述待选振荡频率和数值最小且为正数的所述待选阻尼比对应的所述待选PID参数确定为所述整定PID参数，并将所述整定PID参数对应的待选振荡频率记为整定振荡频率和待选阻尼比记为整定阻尼比；

重复上述步骤，直到得到每一个所述预设频段对应的所述整定PID参数、所述整定振荡频率和所述整定阻尼比。

4.如权利要求3所述的超低频振荡的水电机组模拟方法，其特征在于，所述根据每一组所述待选PID参数，得到所述仿真模型对应的待选振荡频率和待选阻尼比，具体包括：

根据每一组所述待选PID参数，采用频域分析法计算得到特征值；

根据所述特征值得到对应的待选振荡频率和待选阻尼比。

5.如权利要求3所述的超低频振荡的水电机组模拟方法，其特征在于，所述将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至所述整定PID参数的数值，以使所述仿真模型进行时域仿真验证，具体包括：

将所述仿真模型中的调速器的PID参数调整至某一组所述整定PID参数中的数值；

将所述仿真模型中的调速器的基准频率加入预设数值的频率上阶跃和频率下阶跃；

获取所述仿真模型在该组所述整定PID参数下的时域仿真结果曲线；

根据所述时域仿真结果曲线，采用Prony分析法得到校核振荡频率和校核阻尼比；

对比所述整定振荡频率与所述校核振荡频率，和对比所述整定阻尼比与所述校核阻尼比；

得到所述整定振荡频率与所述校核振荡频率的差值小于预设的第二阈值，且所述整定阻尼比与所述校核阻尼比的差值小于预设的第三阈值，则该组所述整定PID参数对应的所述预设频段的振荡模拟验证为有效；

重复上述步骤，直到N个所述预设频段的振荡模拟均验证为有效，完成时域仿真验证。

6.一种使用超低频振荡的水电机组模拟方法的装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任意一项所述的超低频振荡的水电机组模拟方法。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至5中任意一项所述的超低频振荡的水电机组模拟方法。

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