发电机励磁功能模拟试验系统和方法与流程

本发明涉及发电机励磁功能模拟试验技术，属于工业控制技术领域。

背景技术：

励磁系统是发电机的重要组成部分，各单元工作的好坏直接影响到发电机运行的可靠性和稳定性。而励磁调节器控制功能是励磁系统的核心部分。励磁系统功能模拟试验是励磁调节器控制功能检验的一项重要试验。

传统的励磁系统功能模拟的试验方式是，用三相保护校验仪给调节器送入电压电流，模拟发电机励磁专用PT、仪用PT、发电机定子CT、发电机转子CT、同步变压器二次侧输入，模拟可能出现的发电机工况，检验励磁调节器控制功能是否工作正常。

传统的励磁系统功能模拟的试验仪器笨重，接线复杂，试验操作繁琐。试验操作方法和试验结果观察对试验人员的专业技术要求较高,因此一种新的发电机功能模拟试验技术具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是实现一种发电机励磁试验方法简单高效的发电机励磁功能模拟试验系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：发电机励磁功能模拟试验系统，包括工控机和励磁调节机；

所述工控机设有人机界面模块和通信模块，所述工控机的通讯模块通过交换机向励磁调机器发送模拟量和开关量信息、并接受有励磁调机器发出的控制反馈信号；

所述励磁调节机设有通讯接口，所述通讯接口连接交换机并通过交换机接收工控机发出的模拟量和开关量信息，以及向工控机发出控制反馈信息。

一台所述工控机同时与至少两台励磁调节机连接。

每台所述励磁调节机内设有存储有工况参数信息的存储单元，当所述工控机输出工况选择信号值励磁调节机时，所述工控机从存储单元内调取相应工况的工况参数信号。

基于所述发电机励磁功能模拟试验系统的模拟试验方法：

步骤1、工控机与励磁调节器通过网线连接，建立网络通讯；

步骤2、工控机中运行励磁功能模拟上位机程序，励磁调节器中运行功能模拟接口程序；

步骤3、工控机上位机程序，通过通讯输出模拟量和开关量信息；励磁调节器接口程序，接收通讯输入的模拟量和开关量信息；

步骤4、励磁调节器将接收的模拟量和开关量信息，输入控制功能程序，执行控制功能；控制功能的执行结果信息反馈给通讯接口程序；

步骤5、工控机根据励磁调节器通讯反馈的执行结果信息判断励磁调节器控制功能是否正常。

所述步骤1中，工控机与励磁调节器通过网线连接，是指工控机可以通过网线与一台励磁调节器直接连接，或通过交换机与多台励磁调节器连接，网络通讯是指通过满足TCP/IP协议的方式通讯。

所述步骤2中，励磁功能模拟上位机程序包括人机界面模块和通讯模块，人机界面模块功能包括输入模拟量信息、开关量信息和输出励磁调节器控制结果信息。

所述步骤2中，励磁功能模拟上位机程序内部预设各种工况的模板，选择至某种工况时，上位机程序将预设的模拟量和开关量信息输出，不需要人工对各个模拟量进行逐个手动输入。

所述步骤3中，模拟量信息包括发电机励磁专用PT、仪用PT、发电机定子CT、发电机转子CT、同步电压的模拟量信息，开关量信息指影响调节器控制功能的开关量信息，包括转速令，灭磁开关位置信息，电制动刀位置信息和功率柜故障信息。

所述步骤4中，控制功能的执行结果信息包括励磁调节器工作模式、电压给定量、电流给定量、触发角度以及故障、告警和限制开关量信息。

本发明具有以下优点：

充分利用了励磁系统中已经存在的硬件，无须为试验增加额外硬件设备。工控机可以使用励磁调节器屏柜内的工控机，该工控机与励磁调节器已经存在网络连接，这些是励磁系统中常规配置的硬件；

硬件回路简化，取消了传统的三相保护校验仪和电缆接线。前述的发电机励磁功能模拟试验技术采用工控机和网线作为试验源，硬件回路简单。传统的方法，需要三相保护校验仪给调节器送入多路模拟量，需要较多数量的电缆，硬件回路复杂；

试验操作过程简化。试验时只需在工控机界面上，选择预设的工况，工控机通过通讯将预设的模拟量和开关量信息输入至励磁调节器，即可进入功能模拟工况。不需要根据试验工况人工逐一设定各个模拟量；

试验结果自动反馈判断。励磁调节器的控制结果信息通过通讯上传至工控机，工控机上位机软件根据反馈的信息自动判断调节器控制功能是否正常，将结论显示给试验人员。不需要人工根据多个模拟量和开关量信息判断得出试验结论。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：

图1为发电机励磁功能模拟试验系统原理框图；

图2为发电机励磁功能模拟试验方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的硬件回路包括工控机、交换机、励磁调节器装置、网线。

工控机上运行上位机程序。上位机程序包括人机界面模块和通讯模块，人机界面模块功能包括输入模拟量信息、开关量信息和输出励磁调节器控制反馈信息，通讯模块功能包括向调节器装置发送模拟量和开关量信息和接收控制反馈信息。

调节器装置上运行通讯接口程序和控制程序。通讯接口程序的功能是工控机与调节器控制程序的信息交换的中间环节。控制程序是励磁调节器控制功能的核心程序。

如图2所示，显示了发电机励磁功能模拟试验流程。结合模拟强励反时限试验为例，叙述试验流程。

根据需要试验的内容，从工控机上位机程序的人机界面模块选择试验的模板，下发选择的模板数据，此时从工控机界面上选择强励反时限工况。

模板数据里包括预设的模拟量和开关量信息。强励反时限工况下，预设发电机机端电压、发电机定子电流、同步电压为额定工况，预设发电机转子电流为2倍额定励磁电流。开关量信息中，转速令为1，灭磁开关分闸信息、电制动刀合闸信息和功率柜故障为0。

励磁调节器通讯模块接收模拟量和开关量信息，输入控制功能程序。将强励反时限工况信息输入到调节器控制功能程序。在励磁功能模拟试验时，励磁调节器的模拟量板件和开关量板件的功能被屏蔽，励磁调节器的控制功能只接收通讯输入的模拟量和开关量信息。此时励磁调节器的模拟量和开关量信息与上位机发送的信息一致。

励磁调节器控制程序接收信息并执行控制过程，控制功能的执行结果信息反馈给通讯接口程序。在强励反时限的试验情况下，励磁调节器接收到模拟量信息后，大约10秒钟后，励磁调节器的强励反时限限制动作，电流给定值变为强励限制值，触发角度减小，强励限制开关量变为1。

工控机根据励磁调节器通讯反馈的执行结果信息判断励磁调节器控制功能是否正常。并将试验结果信息显示给试验人员。在强励反时限的试验情况下，工控机接收到反馈信息包括电流给定值变为强励限制值，触发角度减小，强励限制开关量变为1。界面给出提示励磁调节器强励反时限功能正常。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。