随着新能源大规模接入电网,电网对水电机组供电可靠性要求越来越高。电网是一个实时动态平衡的系统,新能源的随机性和间歇性等特点,会使得电网的调频、调峰更加频繁。水电机组作为常规的调峰、调频机组,其调节品质往往受到机组速动性和稳定性的影响。因此,设计采用新型的控制策略,结合智能算法对其进行参数整定,提高机组的速动性和稳定性,从而改善系统的动态品质是目前研究的一个热点问题。本文利用PSCAD完善的电力暂态仿真模型和Matlab成熟的智能算法研究非线性水轮机调节系统的分数阶控制策略。首先,在PSCAD平台上建立非线性水轮机模型,包括非线性水轮机系统、非线性发电机系统、负荷系统、调速系统等。其次,在PSCAD平台上实现分数阶微积分算子,并与Matlab上的分数阶微积分算子进行对比,验证了该算子的有效性,进而建立分数阶PID的模型;然后,针对分数阶PID参数整定复杂的问题,利用PSCAD的Matlab接口实现混沌粒子群算法的联合仿真,对分数阶PID控制器的参数进行智能寻优。最后,建立非线性水轮机调节系统的分数阶控制模型,采用负荷扰动实验和频率扰动实验进行仿真验证;对于负荷扰动实验,与GA算法整定的PID控制器相比,联合仿真混沌粒子群算法整定的分数阶PID控制器可以有效地改善机组的速动性和稳定性,调整时间和峰值时间分别缩短了 41.76%和24.48%;对于频率扰动实验,与GA算法整定的PID控制器相比,联合仿真混沌粒子群算法整定的分数阶PID控制器的上升时间和峰值时间分别缩短了 56%和71.17%。证明了本文所提出方法的有效性。