CN115133823A - 一种励磁系统的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种励磁系统的控制方法及装置，其中方法包括：向励磁调节柜发送励磁控制指令，进入电压反馈控制模式；将发电机的采样数据通过网络输入励磁调节柜；励磁调节柜基于励磁控制指令对采样数据进行控制计算，以产生励磁控制信号UK；励磁调节柜将励磁控制信号UK传输至各个励磁功率柜的控制单元，进行整流控制后改变励磁功率柜的输出；在电压反馈控制模式过程中，持续监听电压控制故障信息和强制切换指令；当接收到电压控制故障信息或强制切换指令，则切换至电流反馈模式；使励磁调节柜中的调节器退出工作，转为通过励磁功率柜中的控制单元进行控制；励磁功率柜基于当前励磁电流，输出相应的脉冲信号以控制当前励磁功率柜的输出。

Description

一种励磁系统的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及发电机励磁系统的控制的技术领域，具体涉及一种励磁系统的控制方法及装置。

背景技术

励磁系统，是供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备的统称。励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成，一般以励磁功率柜和励磁调节柜的形式出现。励磁功率柜向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节柜则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率柜的输出。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用，尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。

自并励励磁系统是指励磁变压器交流电源取自发电机机端，通过可控硅整流桥整流之后，通过滑环和电刷输入到发电机转子励磁绕组的励磁方式，自并励励磁系统一般包括励磁调节柜、励磁功率柜和灭磁柜，通过执行外部的开机、停机、增磁、减磁、并网等控制指令，实现励磁系统的自动控制和调节。

其中，励磁功率柜主要用于输入交流电源，通过接收调节器的控制量，最后输出励磁电流至发电机转子，同时励磁功率柜还向励磁调节柜反馈其实时运行状态信息。灭磁柜主要接收调节器投切起励电源令，灭磁开关的分合闸命令，以及实现灭磁及过电压保护等功能。灭磁柜需要对外输出发电机运行过程中实时的转子电流和转子电压模拟量，灭磁开关位置等信息，同时还需要向励磁调节柜反馈灭磁柜的实时运行状态。

但是，申请人发现，现有的励磁系统采用电缆和继电器的连接方式，使得励磁系统内部的接线结构复杂，容易发生接线错误，进而可能引起故障。而且，复杂的接线结构可能会导致PT短路或CT开路的发生，进而导致内部元件的大量损坏。此外，现有的励磁系统在调节柜失去调节能力时，励磁系统会进入失控状态，进而可能造成事故的发生。

发明内容

为了克服上述现有的励磁系统安全性的技术缺陷，本发明提供一种励磁系统的控制方法及装置。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

第一方面，本发明公开一种励磁系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：向励磁调节柜发送励磁控制指令，进入电压反馈控制模式；

步骤S2：将发电机的采样数据通过网络输入励磁调节柜；

步骤S3：励磁调节柜中的调节器利用PID电压控制模型叠加PSS控制模型和限制模型，基于励磁控制指令对采样数据进行控制计算，以产生励磁控制信号UK；

步骤S4：励磁调节柜将励磁控制信号UK传输至各个励磁功率柜的控制单元，进行整流控制后改变励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

作为本发明第一方面的第一种优选实施，还包括以下步骤：

步骤S5：在电压反馈控制模式过程中，持续监听电压控制故障信息和强制切换指令；

步骤S6：当接收到电压控制故障信息或强制切换指令，则切换至电流反馈模式；

步骤S7：使励磁调节柜中的调节器退出工作，转为通过励磁功率柜中的控制单元进行控制；

步骤S8：励磁功率柜中的控制采样板从本柜CT获取本柜电流大小，根据当前励磁电流给定分配至各个励磁功率柜的值作为控制参考，输出相应的脉冲信号以控制当前励磁功率柜的输出，从而控制励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

作为本发明第一方面的第二种优选实施，励磁系统采用 IEC61850架构连接，开关量信号的交互采用 IEC61850 协议中的GOOSE 通信进行；

其中，励磁系统外部设备的开关量信号通过订阅GOOSE 通信与励磁系统励磁调节柜内的通信管理单元进行通信，由通信管理单元将外部指令送达到各执行单位；

励磁系统内部通信通过相互定阅GOOSE 通信的方式执行，以在各执行单位内形成点对点的控制方式。

作为本发明第一方面的第三种优选实施，所述向励磁调节柜发送励磁控制指令，具体包括：

监控系统通过订阅的链接向励磁调节柜中的通信管理单元发送励磁控制指令；

通信管理单元同时向励磁调节柜中的第一调节器和第二调节器转发励磁控制指令；

通信管理单元向励磁功率柜中的控制单元转发励磁控制指令；

第一调节器和第二调节器根据当前运行情况选择其一执行励磁控制指令。

作为本发明第一方面的第四种优选实施，所述将发电机的采样数据通过网络输入励磁调节柜，具体包括：

两个外部合并单元分别连接发电机的机端PT和机端CT；

通过外部合并单元采集发电机的采样数据，所述采样数据包括机端电压、无功功率、有功功率、角速度和频率；

将采样数据离散化后，两个外部合并单元通过SV通信协议分别将采样数据传输至第一调节器和第二调节器。

作为本发明第一方面的第五种优选实施，所述励磁调节柜将励磁控制信号UK传输至各个励磁功率柜的控制单元，进行整流控制后改变励磁功率柜的输出，具体包括：

励磁调节柜将励磁控制信号UK通过SV通信协议传输至各个励磁功率柜的控制单元；

励磁功率柜中的控制单元基于励磁控制信号UK进行计算，以输出相应的脉冲信号至功率元件；

功率元件基于脉冲信号进行整流控制，以改变励磁功率柜的输出。

第二方面，本发明还公开一种励磁系统的控制装置，包括指令发送模块M1、数据采集模块M2、控制计算模块M3和电压反馈控制模块M4，其中：

指令发送模块M1用于向励磁调节柜发送励磁控制指令，进入电压反馈控制模式；

数据采集模块M2用于将发电机的采样数据通过网络输入励磁调节柜；

控制计算模块M3用于使励磁调节柜中的调节器利用PID电压控制模型叠加PSS控制模型和限制模型，基于励磁控制指令对采样数据进行控制计算，以产生励磁控制信号UK；

电压反馈控制模块M4用于使励磁调节柜将励磁控制信号UK传输至各个励磁功率柜的控制单元，进行整流控制后改变励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

作为本发明第二方面的第一种优选实施，还包括持续监听模块M5、模式切换模块M6、控制变更模块M7和电流反馈控制模块M8，其中：

持续监听模块M5用于在电压反馈控制模式过程中，持续监听电压控制故障信息和强制切换指令；

模式切换模块M6用于当接收到电压控制故障信息或强制切换指令，则切换至电流反馈模式；

控制变更模块M7用于使励磁调节柜中的调节器退出工作，转为通过励磁功率柜中的控制单元进行控制；

电流反馈控制模块M8用于使励磁功率柜中的控制采样板从本柜CT获取本柜电流大小，根据当前励磁电流给定分配至各个励磁功率柜的值作为控制参考，输出相应的脉冲信号以控制当前励磁功率柜的输出，从而控制励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

作为本发明第二方面的第二种优选实施，励磁系统采用 IEC61850架构连接，开关量信号的交互采用 IEC61850 协议中的GOOSE 通信进行；

其中，励磁系统外部设备的开关量信号通过订阅GOOSE 通信与励磁系统励磁调节柜内的通信管理单元进行通信，由通信管理单元将外部指令送达到各执行单位；

励磁系统内部通信通过相互定阅GOOSE 通信的方式执行，以在各执行单位内形成点对点的控制方式。

作为本发明第二方面的第三种优选实施，所述电压反馈控制模块在运行时，具体执行：

励磁调节柜将励磁控制信号UK通过SV通信协议传输至各个励磁功率柜的控制单元；

励磁功率柜中的控制单元基于励磁控制信号UK进行计算，以输出相应的脉冲信号至功率元件；

功率元件基于脉冲信号进行整流控制，以改变励磁功率柜的输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过改进励磁系统的控制方法，显著地简化了励磁系统的接线方式，摒弃了传统的励磁系统，使得励磁系统全部采用网络通信连接，避免了因接线结构复杂而造成的内部接线故障等问题，且接线方式使得安装、拆卸和检修更为方便。

2.本发明由于励磁系统全部采用了网络通信连接，系统中的PT和CT均采用SV通信的方式，从根本上避免了现有技术中可能出现的励磁柜内的PT短路和CT开路的问题，进而能够起到保护励磁柜内元件的作用，同时能够显著地提高励磁系统的工作稳定性和安全性。

3.本发明通过控制结构和控制方法的改进，脉冲信号由励磁功率柜自主进行，使得在励磁调节柜失去调节能力时，能够自动切换控制模式，从励磁调节柜的电压反馈控制模式切换至由励磁功率柜进行控制的电流反馈控制模式，当励磁调节柜失去调节能力时，励磁系统也不会出现失控的情况，大大地提高励磁系统的安全性和稳定性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的励磁系统的控制方法的主要流程示意图；

图2是本发明的励磁系统的控制方法的整体流程示意图；

图3是本发明的励磁系统的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

在本发明中，改变发电机励磁主要包括以下方式：

（1）如果发电机输出的有功功率（电磁功率——转子传递到定子绕组的功率）PM不变，增加励磁电流If，将会使发电机的输出的无功功率Q和电流I增加；如果发电机输出的有功功率不变，减小励磁电流If，将会使发电机的输出的无功功率Q和电流I减小，功率因数增大；如果发电机励磁电流过小，会造成进相运行，即发电机电压相位会滞后于电流的相位，发电机吸收电网的无功功率，这种情况称为“欠励磁”，甚至会影响到系统稳定，是不允许的，会造成发电机跳闸。

（2）如果发电机输出的有功功率PM增加了，为保持发电机cosφ不变，应当增加励磁电流If，此时将会使发电机的输出的无功功率Q和电流I增加。

（3）强行励磁（强励）：当发电机电压突然降低到额定电压的80～85％时，励磁装置会自动起动强励，使控制角α＝0，励磁电压升到最大值，励磁电流很快升到额定值的1.8～2倍，如果强励成功，发电机输出电压将被恢复，强励自动停止，励磁电流也恢复正常；如果发电机电压未因强励而恢复，则向发电机保护测控屏发出“强励失败”信号。

（4）已经并网的发电机，只要与电网连接的发电机出口断路器没有跳闸，即使无汽轮机驱动，也会继续同步运行，此时PM＝0，发电机为维持转速，要向电网吸收一点有功功率。要是发电机转子的励磁电流足够大，发电机向电网输出无功功率，称为同步调相机运行状态，If越大，输出的无功功率越大。这种状态在正常运行时是不允许的，只有在汽轮机组出现某些小故障，在不需较长修复时间的前提下，才允许短时使用。

PT——电压互感器（Phase voltage Transformers），是将一次侧的高压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为100V的变换设备。电压互感器其实就是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。

CT——电流互感器（ Current Transformer）,是将一次侧的大电流，按比例变为适合通过仪表或继电器使用的额定电流为5A或1A的变换设备。电流互感器，由闭合的铁心和绕组组成，它的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。

实施例1

如图1和图2所示，第一方面，本发明实施例公开一种励磁系统的控制方法。

需要说明的是，常规励磁系统与外部传感设备互连主要有机端PT、CT、系统PT、励磁变副边CT，与控制设备互连主要有监控、保护、录波、同期等装置。

本发明中励磁调节柜由2套调节器热备用方式运行，现有的2套调节器控制方式主要涉及模拟量输入、开关量硬接线输入输出和Modbus通讯三种互联。

其中，模拟量输入方式中，励磁调节柜需要外部输入（采集）的模拟量信号有：机端电压、机端电流、励磁变副边电流、系统电压、同步电压等模拟量信号。

开关量硬接线输入输出方式中，对励磁调节柜的开关量硬接线，输入主要有：开机、停机、增磁、减磁、励磁回空、手自动切换、PSS投退等控制命令。输出主要有：通道指示、通道状态、PSS投退、各限制器信息、调节器故障信息等状态信号。

Modbus通讯方式中，Modbus通讯协议实现监控系统与励磁系统的串行通讯，可以读取励磁系统的运行状态，也可以对励磁系统进行简单的控制。

灭磁柜主要涉及模拟量输出与开关量硬接线互联。励磁灭磁柜通过开关量硬接线对外送出灭磁开关的位置状态信息，接受外部开关量输入控制灭磁开关的动作。励磁灭磁柜通过电压、电流变送器以模拟量硬接线方式送出转子电压和电流信号。

基于现有技术与本发明的区别，本发明通过IEC61850通信协议仅使用MMS通信代替了原先的ModBus通信协议，且其他的环节与常规励磁系统具有较大的区别，是真正意义上的数字化励磁系统，并衍生出本发明的控制方法。励磁系统中，监控系统和同期装置分别与励磁调节柜连接，励磁调节柜还通过发电机通过合并单元连接，励磁调节柜与励磁功率柜连接，励磁功率柜与灭磁柜连接，灭磁柜与录波装置和保护装置连接，励磁系统中各组件之间通过网络连接实现数据交互。

优选地，励磁系统采用 IEC61850架构连接，开关量信号的交互采用 IEC61850 协议中的GOOSE 通信进行；其中，励磁系统外部设备的开关量信号通过订阅GOOSE 通信与励磁系统励磁调节柜内的通信管理单元进行通信，由通信管理单元将外部指令送达到各执行单位；励磁系统内部通信通过相互定阅GOOSE 通信的方式执行，以在各执行单位内形成点对点的控制方式。

本发明中，励磁系统的连接至少包括两种优选连接机构。

其中，第一种优选连接结构为：

励磁调节柜内第一交换机通过网线分别连接至各个励磁功率柜、灭磁柜控制采用单元的独立网络端口上，将励磁调节柜内的调节器、通信管理单元、励磁功率柜内的控制单元、灭磁柜控制单元组成星形网络。

第二种优选连接结构为：

励磁调节柜内第二交换机通过网络连接第1个励磁功率柜交换机与灭磁柜交换机，第1个励磁功率柜交换机连接至第2个励磁功率柜交换机，依次连接后，最后一个励磁功率柜交换机连接至灭磁柜交换机。将励磁调节柜内的调节器、通信管理单元、励磁功率柜内的控制单元、灭磁柜控制单元组成环形网络。

第一方面，本发明公开一种励磁系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：向励磁调节柜发送励磁控制指令，进入电压反馈控制模式。

本步骤具体包括以下子步骤：

监控系统通过订阅的链接向励磁调节柜中的通信管理单元发送励磁控制指令；

通信管理单元同时向励磁调节柜中的第一调节器和第二调节器转发励磁控制指令；

通信管理单元向励磁功率柜中的控制单元转发励磁控制指令；

第一调节器和第二调节器根据当前运行情况选择其一执行励磁控制指令。

步骤S2：将发电机的采样数据通过网络输入励磁调节柜。

本步骤具体包括以下子步骤：

两个外部合并单元分别连接发电机的机端PT和机端CT；

通过外部合并单元采集发电机的采样数据，所述采样数据包括机端电压、无功功率、有功功率、角速度和频率；

将采样数据离散化后，两个外部合并单元通过SV通信协议分别将采样数据传输至第一调节器和第二调节器。

步骤S3：励磁调节柜中的调节器利用PID电压控制模型叠加PSS控制模型和限制模型，基于励磁控制指令对采样数据进行控制计算，以产生励磁控制信号UK。

具体地，监控系统启动励磁调节柜中的调节器，从上一步骤中选取合适的第一调节器或第二调节器；被选中的第一调节器或第二调节器开始活动，启动PID电压控制模型和PSS控制模型和限制模型，进行相应的叠加后，向模型输入励磁控制指令和采样数据，结合励磁控制指令和采样数据，产生相应的励磁控制信号UK。

步骤S4：励磁调节柜将励磁控制信号UK传输至各个励磁功率柜的控制单元，进行整流控制后改变励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

具体包括以下子步骤：

所述励磁调节柜将励磁控制信号UK传输至各个励磁功率柜的控制单元，进行整流控制后改变励磁功率柜的输出，具体包括：

励磁调节柜将励磁控制信号UK通过SV通信协议传输至各个励磁功率柜的控制单元；

励磁功率柜中的控制单元基于励磁控制信号UK进行计算，以输出相应的脉冲信号至功率元件；

功率元件基于脉冲信号进行整流控制，以改变励磁功率柜的输出。

在步骤S1至S4运行过程中，也就是电压反馈模式执行过程中，若出现故障或意外事故，还包括以下用于补救的步骤：

步骤S5：在电压反馈控制模式过程中，持续监听电压控制故障信息和强制切换指令。

步骤S6：当接收到电压控制故障信息或强制切换指令，则切换至电流反馈模式。

步骤S7：使励磁调节柜中的调节器退出工作，转为通过励磁功率柜中的控制单元进行控制。

具体地，由于本发明中，励磁系统的结构得到了改进，使得励磁功率柜能够自主进行电流反馈控制调节，从而在当励磁调节柜出现故障时，能够切换到电流反馈模式，实现不需要励磁调节柜参与的电流反馈模式。

步骤S8：励磁功率柜中的控制采样板从本柜CT获取本柜电流大小，根据当前励磁电流给定分配至各个励磁功率柜的值作为控制参考，输出相应的脉冲信号以控制当前励磁功率柜的输出，从而控制励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

综上所述，本发明通过改进励磁系统的控制方法，显著地简化了励磁系统的接线方式，摒弃了传统的励磁系统，使得励磁系统全部采用网络通信连接，避免了因接线结构复杂而造成的内部接线故障等问题，且接线方式使得安装、拆卸和检修更为方便。另一方面，本发明由于励磁系统全部采用了网络通信连接，系统中的PT和CT均采用SV通信的方式，从根本上避免了现有技术中可能出现的励磁柜内的PT短路和CT开路的问题，进而能够起到保护励磁柜内元件的作用，同时能够显著地提高励磁系统的工作稳定性和安全性。此外，本发明通过控制结构和控制方法的改进，脉冲信号由励磁功率柜自主进行，使得在励磁调节柜失去调节能力时，能够自动切换控制模式，从励磁调节柜的电压反馈控制模式切换至由励磁功率柜进行控制的电流反馈控制模式，当励磁调节柜失去调节能力时，励磁系统也不会出现失控的情况，大大地提高励磁系统的安全性和稳定性。

本实施例所述的励磁系统的控制方法的其它步骤参见现有技术。

实施例2

如图3所示，第二方面，本发明还公开一种励磁系统的控制装置，包括指令发送模块M1、数据采集模块M2、控制计算模块M3、电压反馈控制模块M4、持续监听模块M5、模式切换模块M6、控制变更模块M7和电流反馈控制模块M8，其中：

指令发送模块M1用于向励磁调节柜发送励磁控制指令，进入电压反馈控制模式；

数据采集模块M2用于将发电机的采样数据通过网络输入励磁调节柜；

控制计算模块M3用于使励磁调节柜中的调节器利用PID电压控制模型叠加PSS控制模型和限制模型，基于励磁控制指令对采样数据进行控制计算，以产生励磁控制信号UK；

电压反馈控制模块M4用于使励磁调节柜将励磁控制信号UK传输至各个励磁功率柜的控制单元，进行整流控制后改变励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

持续监听模块M5用于在电压反馈控制模式过程中，持续监听电压控制故障信息和强制切换指令；

模式切换模块M6用于当接收到电压控制故障信息或强制切换指令，则切换至电流反馈模式；

控制变更模块M7用于使励磁调节柜中的调节器退出工作，转为通过励磁功率柜中的控制单元进行控制；

电流反馈控制模块M8用于使励磁功率柜中的控制采样板从本柜CT获取本柜电流大小，根据当前励磁电流给定分配至各个励磁功率柜的值作为控制参考，输出相应的脉冲信号以控制当前励磁功率柜的输出，从而控制励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

作为本发明第二方面的第二种优选实施，励磁系统采用 IEC61850架构连接，开关量信号的交互采用 IEC61850 协议中的GOOSE 通信进行；

其中，励磁系统外部设备的开关量信号通过订阅GOOSE 通信与励磁系统励磁调节柜内的通信管理单元进行通信，由通信管理单元将外部指令送达到各执行单位；

励磁系统内部通信通过相互定阅GOOSE 通信的方式执行，以在各执行单位内形成点对点的控制方式。

所述指令发送模块M1在运行时，具体执行：

监控系统通过订阅的链接向励磁调节柜中的通信管理单元发送励磁控制指令；

通信管理单元同时向励磁调节柜中的第一调节器和第二调节器转发励磁控制指令；

通信管理单元向励磁功率柜中的控制单元转发励磁控制指令；

第一调节器和第二调节器根据当前运行情况选择其一执行励磁控制指令。

所述数据采集模块M2在运行时，具体执行：

两个外部合并单元分别连接发电机的机端PT和机端CT；

通过外部合并单元采集发电机的采样数据，所述采样数据包括机端电压、无功功率、有功功率、角速度和频率；

将采样数据离散化后，两个外部合并单元通过SV通信协议分别将采样数据传输至第一调节器和第二调节器。

所述电压反馈控制模块M4在运行时，具体执行：

励磁调节柜将励磁控制信号UK通过SV通信协议传输至各个励磁功率柜的控制单元；

励磁功率柜中的控制单元基于励磁控制信号UK进行计算，以输出相应的脉冲信号至功率元件；

功率元件基于脉冲信号进行整流控制，以改变励磁功率柜的输出。

综上所述，本发明实施例在运行时，能够执行实施例1中所述的励磁系统的控制方法的全部步骤，以达到显著地简化了励磁系统的接线方式，摒弃了传统的励磁系统，使得励磁系统全部采用网络通信连接，避免了因接线结构复杂而造成的内部接线故障等问题，且接线方式使得安装、拆卸和检修更为方便，采用网络通信连接，系统中的PT和CT均采用SV通信的方式，从根本上避免了现有技术中可能出现的励磁柜内的PT短路和CT开路的问题，进而能够起到保护励磁柜内元件的作用，同时能够显著地提高励磁系统的工作稳定性和安全性，脉冲信号由励磁功率柜自主进行，使得在励磁调节柜失去调节能力时，能够自动切换控制模式，从励磁调节柜的电压反馈控制模式切换至由励磁功率柜进行控制的电流反馈控制模式，当励磁调节柜失去调节能力时，励磁系统也不会出现失控的情况，大大地提高励磁系统的安全性和稳定性的技术效果。

本实施例所述的励磁系统的控制装置的其它结构参见现有技术。

实施例3

本发明还公开一种电子设备，至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，所述至少一个处理器执行指令时，具体实现以下的步骤：向励磁调节柜发送励磁控制指令，进入电压反馈控制模式；将发电机的采样数据通过网络输入励磁调节柜；励磁调节柜中的调节器利用PID电压控制模型叠加PSS控制模型和限制模型，基于励磁控制指令对采样数据进行控制计算，以产生励磁控制信号UK；励磁调节柜将励磁控制信号UK传输至各个励磁功率柜的控制单元，进行整流控制后改变励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。在电压反馈控制模式过程中，持续监听电压控制故障信息和强制切换指令；当接收到电压控制故障信息或强制切换指令，则切换至电流反馈模式；使励磁调节柜中的调节器退出工作，转为通过励磁功率柜中的控制单元进行控制；励磁功率柜中的控制采样板从本柜CT获取本柜电流大小，根据当前励磁电流给定分配至各个励磁功率柜的值作为控制参考，输出相应的脉冲信号以控制当前励磁功率柜的输出，从而控制励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

实施例4

本发明还公开一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，具体实现以下步骤：向励磁调节柜发送励磁控制指令，进入电压反馈控制模式；将发电机的采样数据通过网络输入励磁调节柜；励磁调节柜中的调节器利用PID电压控制模型叠加PSS控制模型和限制模型，基于励磁控制指令对采样数据进行控制计算，以产生励磁控制信号UK；励磁调节柜将励磁控制信号UK传输至各个励磁功率柜的控制单元，进行整流控制后改变励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。在电压反馈控制模式过程中，持续监听电压控制故障信息和强制切换指令；当接收到电压控制故障信息或强制切换指令，则切换至电流反馈模式；使励磁调节柜中的调节器退出工作，转为通过励磁功率柜中的控制单元进行控制；励磁功率柜中的控制采样板从本柜CT获取本柜电流大小，根据当前励磁电流给定分配至各个励磁功率柜的值作为控制参考，输出相应的脉冲信号以控制当前励磁功率柜的输出，从而控制励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

本公开可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，上述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++、Java等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，上述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。

Claims (10)

1.一种励磁系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

向励磁调节柜发送励磁控制指令，进入电压反馈控制模式；

将发电机的采样数据通过网络输入励磁调节柜；

励磁调节柜中的调节器利用PID电压控制模型叠加PSS控制模型和限制模型，基于励磁控制指令对采样数据进行控制计算，以产生励磁控制信号UK；

励磁调节柜将励磁控制信号UK传输至各个励磁功率柜的控制单元，进行整流控制后改变励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

2.根据权利要求1所述的励磁系统的控制方法，其特征在于，还包括：

在电压反馈控制模式过程中，持续监听电压控制故障信息和强制切换指令；

当接收到电压控制故障信息或强制切换指令，则切换至电流反馈模式；

使励磁调节柜中的调节器退出工作，转为通过励磁功率柜中的控制单元进行控制；

励磁功率柜中的控制采样板从本柜CT获取本柜电流大小，根据当前励磁电流给定分配至各个励磁功率柜的值作为控制参考，输出相应的脉冲信号以控制当前励磁功率柜的输出，从而控制励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

3.根据权利要求1或2所述的励磁系统的控制方法，其特征在于：

励磁系统采用 IEC61850架构连接，开关量信号的交互采用 IEC61850 协议中的GOOSE通信进行；

其中，励磁系统外部设备的开关量信号通过订阅GOOSE 通信与励磁系统励磁调节柜内的通信管理单元进行通信，由通信管理单元将外部指令送达到各执行单位；

励磁系统内部通信通过相互定阅GOOSE 通信的方式执行，以在各执行单位内形成点对点的控制方式。

4.根据权利要求3所述的励磁系统的控制方法，其特征在于，所述向励磁调节柜发送励磁控制指令，具体包括：

监控系统通过订阅的链接向励磁调节柜中的通信管理单元发送励磁控制指令；

通信管理单元同时向励磁调节柜中的第一调节器和第二调节器转发励磁控制指令；

通信管理单元向励磁功率柜中的控制单元转发励磁控制指令；

第一调节器和第二调节器根据当前运行情况选择其一执行励磁控制指令。

5.根据权利要求4所述的励磁系统的控制方法，其特征在于，所述将发电机的采样数据通过网络输入励磁调节柜，具体包括：

两个外部合并单元分别连接发电机的机端PT和机端CT；

通过外部合并单元采集发电机的采样数据，所述采样数据包括机端电压、无功功率、有功功率、角速度和频率；

将采样数据离散化后，两个外部合并单元通过SV通信协议分别将采样数据传输至第一调节器和第二调节器。

6.根据权利要求1所述的励磁系统的控制方法，其特征在于，所述励磁调节柜将励磁控制信号UK传输至各个励磁功率柜的控制单元，进行整流控制后改变励磁功率柜的输出，具体包括：

励磁调节柜将励磁控制信号UK通过SV通信协议传输至各个励磁功率柜的控制单元；

励磁功率柜中的控制单元基于励磁控制信号UK进行计算，以输出相应的脉冲信号至功率元件；

功率元件基于脉冲信号进行整流控制，以改变励磁功率柜的输出。

7.一种励磁系统的控制装置，其特征在于，包括：

指令发送模块，用于向励磁调节柜发送励磁控制指令，进入电压反馈控制模式；

数据采集模块，用于将发电机的采样数据通过网络输入励磁调节柜；

控制计算模块，用于使励磁调节柜中的调节器利用PID电压控制模型叠加PSS控制模型和限制模型，基于励磁控制指令对采样数据进行控制计算，以产生励磁控制信号UK；

电压反馈控制模块，用于使励磁调节柜将励磁控制信号UK传输至各个励磁功率柜的控制单元，进行整流控制后改变励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

8.根据权利要求7所述的励磁系统的控制装置，其特征在于：

持续监听模块，用于在电压反馈控制模式过程中，持续监听电压控制故障信息和强制切换指令；

模式切换模块，用于当接收到电压控制故障信息或强制切换指令，则切换至电流反馈模式；

控制变更模块，用于使励磁调节柜中的调节器退出工作，转为通过励磁功率柜中的控制单元进行控制；

电流反馈控制模块，用于使励磁功率柜中的控制采样板从本柜CT获取本柜电流大小，根据当前励磁电流给定分配至各个励磁功率柜的值作为控制参考，输出相应的脉冲信号以控制当前励磁功率柜的输出，从而控制励磁功率柜的输出，以改变发电机励磁。

9.根据权利要求7所述的励磁系统的控制装置，其特征在于：

励磁系统采用 IEC61850架构连接，开关量信号的交互采用 IEC61850 协议中的GOOSE通信进行；

其中，励磁系统外部设备的开关量信号通过订阅GOOSE 通信与励磁系统励磁调节柜内的通信管理单元进行通信，由通信管理单元将外部指令送达到各执行单位；

励磁系统内部通信通过相互定阅GOOSE 通信的方式执行，以在各执行单位内形成点对点的控制方式。

10.根据权利要求7所述的励磁系统的控制装置，其特征在于，所述电压反馈控制模块在运行时，具体执行：

励磁调节柜将励磁控制信号UK通过SV通信协议传输至各个励磁功率柜的控制单元；

励磁功率柜中的控制单元基于励磁控制信号UK进行计算，以输出相应的脉冲信号至功率元件；

功率元件基于脉冲信号进行整流控制，以改变励磁功率柜的输出。

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