抽水蓄能机组分数阶PID控制及参数优化研究

曹 健，李超顺，张 楠，曾 探，陈海兵，朱耀伟

（华中科技大学水电与数字化工程学院，武汉 430074）

抽水蓄能机组分数阶PID控制及参数优化研究

曹 健，李超顺，张 楠，曾 探，陈海兵，朱耀伟

（华中科技大学水电与数字化工程学院，武汉 430074）

由于抽水蓄能机组水泵水轮机调节系统结构复杂，工况类型多且转换频繁，容易受水泵水轮机全特性曲线反“S”特性的影响，因此其运行稳定问题比一般机组更加严峻，严重时甚至会影响到电网的供电质量和安全稳定。本文针对传统PID控制在抽水蓄能机组应用中的不足，提出了抽水蓄能机组的分数阶PID（FOPID）控制及其参数优化方法。为提高FOPID控制参数优化效果，提出了一种模糊引力搜索算法（FGSA），该算法在迭代搜索过程中，对引力衰减指数进行动态的模糊推理，使之随搜索代数的改变不断自适应调整，从而通过控制引力常数的大小实现对算法局部和全局搜索进行动态调整，提高算法优化能力。以我国某抽水蓄能电站机组为研究对象建立其调节系统仿真模型，运用不同优化方法和控制规律的组合控制策略进行控制，对比试验结果表明，本文提出的FGSA-FOPID控制策略能有效改善抽水蓄能机组水泵水轮机调节系统在空载工况下频率扰动时的动态性能。

抽水蓄能机组；分数阶PID；参数优化；模糊引力搜索算法；空载工况

0 引言

随着我国风电、光伏发电等新能源和核电在电网中所占比重逐步提高，抽水蓄能作为一种有效调节电源在电网中的重要性日益凸显。……