【Ziel】 Angesichts der Schwierigkeit, die Reglerparameter bei Betrieb von Wasserkraftanlagen mit hohem Anteil vernünftig einzustellen und des Problems von extrem niederfrequenten Schwingungen wird eine Methode zur Optimierung der Reglerparameter auf Basis eines verbesserten Partikelschwarmoptimierungsalgorithmus vorgeschlagen, um die Fähigkeit des Systems zur Unterdrückung niederfrequenter Schwingungen und die Betriebsstabilität zu verbessern. 【Methode】 Als Untersuchungsobjekt wird ein typisches gekoppelte Generator-Wasserturbinen-Modell verwendet und ein Parameteroptimierungsrahmen auf Basis des verbesserten Partikelschwarmoptimierungsalgorithmus (particle swarm optimization, PSO) aufgebaut. Die Gleichmäßigkeit der Anfangspopulationsverteilung wird durch mehrstrategische Partikelinitialisierung verbessert, ein adaptiver dynamischer Diversitätsverstärkungsmechanismus eingeführt, um den Suchprozess anzupassen und ein frühzeitiges Konvergieren zu vermeiden; gleichzeitig wird eine robuste Fitnessfunktion entworfen, die niedriffrequente Schwingungseigenschaften, Regelzeit, Überschwingweite und stationäre Fehler als gemeinsame Optimierungsziele einschließt, um ein mehrzieliges Optimierungsmodell mit Fokus auf niederfrequente Leistung zu bilden. 【Ergebnisse】 Durch vergleichende Simulation wird die vorgeschlagene Methode systematisch mit traditionellem PSO, verbessertem PSO, Wal-Optimierungsalgorithmus, Grauwolf-Optimierungsalgorithmus und empirischer Einstellungsmethode bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass das vorgeschlagene verbesserte PSO die beste Leistung bei der Unterdrückung extrem niederfrequenter Schwingungen bietet, die Schwingungsamplitude und Abklingzeit erheblich reduziert, die Regelzeit des Systems verkürzt und das Überschwingen effektiv unterdrückt sowie unter Störungsbedingungen eine bessere dynamische Stabilität und Parameterrobustheit aufweist. 【Fazit】 Die vorgeschlagene Methode zur Optimierung der Reglerparameter basierend auf verbessertem Partikelschwarmoptimierungsalgorithmus ermöglicht eine effiziente und zuverlässige Parametereinstellung und bietet eine ingenieurtechnisch machbare technische Lösung zur Unterdrückung extrem niederfrequenter Schwingungen in Wasserkraftsystemen mit hohem Anteil.

Wasserkraftanlagen; extrem niederfrequente Schwingungen; Partikelschwarmoptimierung; fraktionaler PID-Regler; Parametereinstellung