根据红雁池第一发电有限责任公司9号发电机无功上冲现象的分析处理过程，简要介绍了励磁调节装置的原理及现场调试需注意的问题。
0 引言
红雁池第一发电有限责任公司9号100MW发电机励磁调节装置为东方电机股份有限公司生产的DWLQ-12型微机励磁调节器，它适用于带副励磁机的交流励磁机－静止整流器励磁系统----即"三机"系统。交流主励磁机的输出经硅整流桥和磁场断路器供给发电机磁场；主励磁机的磁场电流由可控硅桥整流副励磁机输出来提供。
1 DWLQ-12型微机励磁调节器原理简介
调节器采样发电机和主励磁机的电流、电压、系统电压等反馈信号，通过调节可控硅桥的触发角度，达到发电机的自动励磁调节。
整套励磁装置包括自动调节器、硅整流柜、磁场开关柜、切换柜、过电压保护柜等部件。其中自动调节器为此装置的核心，它包括操作柜（-OPC）、调节柜一（-AVR-Ⅰ）、调节柜二（-AVR-Ⅱ）。操作柜装有一些继电器和人机对话操作工作站，并且包括主回路的输入／输出电缆接头；两个调节柜各包括一个调节通道，每个调节通道包括一条主回路和一台微型计算机以及信号检测和调理单元。调节器的控制部分以高速IPC工控机为中心，其构成模板包括CPU主板、I/O板、A/D板、网卡、电子盘、脉冲形成板。两个通道的微机和操作柜内的工作站组成ARCNET局域网，以同轴电缆连接。模拟信号处理单元处理的信号有发电机和主励磁机的电流、电压、系统电压，调理后的信号送到工控机的A/D板。副励磁机机端电压信号送到信号调理单元，将正弦波转化为同频率的方波，送到工控机的脉冲形成板，使可控硅触发脉冲与交流电源同步。可控硅的触发脉冲在脉冲形成板生成，送到脉冲放大单元，经放大后送到可控硅的控制极。六路脉冲皆是间隔60度的双脉冲。正常情况下，两个通道并联工作，当其中某一通道因故退出运行时，另一通道可满足包括发电机强励在内的所有运行需要。
调节柜AVR的主要目的是精确控制和调整发电机机端电压和无功功率，响应时间不超过几微秒。本数字调节器不断比较反馈信号和给定量的偏差，计算出控制量。通过给定适当的比例放大系数、积分系数、微分系数、硬反馈系数、软反馈系数、调差系数等保证发电机稳定运行。
励磁调节器有恒电压、恒电流、恒无功功率三种运行方式。在原理上，三种运行方式可在任意时刻进行切换；切换时不会产生机端电压或无功波动。恒电压运行时若电压测量回路发生了故障，将自动切换到恒电流运行方式。在故障未清除前，不能切到恒电压和恒无功功率方式。发电机运行在空载状态下，不允许励磁调节器切换至恒无功功率方式运行，仅当发电机并网后，这两种方式的切换才有效。
2 无功上冲检查、处理情况
2002年1月15日9号机于17：53分并网运行，调节柜Ａ、Ｂ柜输出电流相同。16日清晨8：00分，系统无任何冲击，9号机无功由9Mvar上升至51Mvar，转子电压由162V上升至190V，转子电流由910A上升至1200A，有功为80MW。17日1:30分，系统无任何冲击，9号机无功负荷从24Mvar上升至56Mvar。根据上述情况，分析认为励磁调节装置软硬反馈是一个负反馈，硬反馈信号在三机励磁系统中起到减小控制系统的时间常数，软反馈可起到超前调节的作用，增强系统稳定性，但如果反馈作用太大将会使系统不稳定，所以尽量将反馈信号取小一些，将A、B柜"调节器输出电流测量校正系数KpuIfdh"由1.35降至0.66后，发电机转子电压、转子电流、励磁机励磁电压摆动大，A、B柜输出电压也有轻微摆动，后将系数改为0.85，观察正常。
1月20日0：05分系统无任何冲击，9号机无功由23Mvar上升至80Mvar，有功为102MW。将A、B柜"调节器输出电流测量校正系数KpuIfdh"由0.8改为1.0，观察正常。
1月21日至23日9号机临修，对励磁调节装置进行了全面检查，并进行开环试验，试验发现永磁机输出电流测量回路中低值区间有测量值非线性偏差的情况，分析认为是由于调节柜输出电流电压（I/U）变比太大的缘故。
1月25日3：10～7：30分，有功为67MW，无功为8Mvar，发电机转子电压为141V，交流励磁机电压为118V，发电机转子电压在120～180V之间摆动，交流励磁机电压在100～125V之间摆动。检查9号机励磁调节柜，未发现异常。
根据上述情况，分析认为：#9机励磁调节器经过检查，25日投运以来，发现在夜间低负荷时，固定在大约P=68MW，Q=8Mvar附近发生发电机励磁电压表摆动、而机组输出无明显变化的情况。综合机组停机期间检查的数据，估计与永磁机输出电流测量回路中低值区间有测量值非线性偏差的情况有关；而此前之所以未发生同样现象，可能是由于双通道间通讯网络故障，两台计算机独立工作，互相补充输出、互相牵扯，因而能保持输出稳定。为证实以上推测，需做试验验证。试验方案是：小幅调整反馈量系数Kpuifdl，再将发电机负荷降到前两天出现电压摆动的区间，观察是否出现相同情况。如果情况有所改进，则说明现象可通过参数调整来抑制；若情况依旧，说明可能硬件回路参数匹配不当，则在适当的时候更换永磁机输出电流测量变送器，暂时要求发电机避开该点运行。
1月29日3：15分将A、B柜"调节器输出电流测量校正系数KpuIfdh"由1.0改为1.2，观察正常。
1月30日17：42分，有功为81MW，无功为19Mvar，发电机转子电压在160～200V之间摆动，交流励磁机电压在140～160V之间瞬间摆动3～4次。
根据上述现象，分析认为：9号机励磁调节器29日凌晨反馈量系数Kpuifd从1.0调整至1.2后，经试验在低负荷区间未发生摆动。但29日下午在P=80MW时发生励磁电压间歇摆动而发电机无功不变的现象。经分析，中间反馈环节放大倍数太大，造成系统振荡，从而导致该现象。1月30日12：30分，将反馈量系数Kpuifd从1.2调整至1.0，软反馈系数Kifd s从1200调至1000，硬反馈系数Kifd h从50调至60后，至2月2日电压无摆动现象。
2月2日8：47分又发生无功由12Mvar上升至70Mvar，有功为90MW，其余表计均有不同程度摆动的现象，为彻底解决9号发电机无功上冲的问题，经认真分析研究，制定以下方案：
（1） 采用直流电压调节取代以前的交流电压调节，因为当系统频率大幅度变化时会导致交流电压测量有误差，使调节器误调，而直流电压调节则不受频率的影响。
（2） 数字滤波采用平均值滤波结合惯性滤波，使滤波效果更好。
（3） 取消积分和微分，采用比例、硬反馈、软反馈方式进行调节，排除了由于微分投入后导致触发角变化快而强减时触发角变化慢的弊端。
（4） ARCNET网络通讯采用中断方式取代查询方式，使调节器数据交换实时性更好。
（5） 通过发出方波信号至他机来检测是否处于正常运行状态。
3 取得效果
实施以上方案后，作了以下工作：
在静态调试过程中：
（1） 在作小电流开环时，发现可控硅触发角在48度和37度有掉脉冲的现象，分析可能是由于中频机带负载能力有限所致，将同步信号滤波电容加大一倍后，此缺陷消除。重新用数字示波器校对触发角度。
（2） 将300安培／10伏的电流电压变换器的串心联接铜排取消，用70平方毫米的软铜芯线缠绕两匝后，使通过电流电压变换器的电流加大一倍，排除了由于变送器工作在非线性区对调节器的影响。
在动态调试过程中：
（1） 动态试验在升压至额定时，发电机励磁电压不稳，在调整调节系数效果不大的情况下，将惯性滤波取消，调整比例放大系数为180，硬反馈系数为15，软反馈系数为1320，励磁电压稳定。
（2） 在并网后，机组带一定负荷，励磁电压出现波动，而且与频率变化大有关，可能是调节器灵敏度较高所致，将比例放大系数调整为100，硬反馈系数为15，软反馈系数为400，励磁电压波动情况好转。
（3） 考虑到励磁电压的波动与系统有关的因素，特别在系统负荷波动时表现在发电机定子电流波动后才出现励磁电压的波动，将调差系数整定为正调差0.01投入后，励磁电压波动情况大为好转，波动幅度小，而且在系统频率无变化时励磁电压处于稳定状态，正调差的好处在于系统出现无功缺额时能够及时减少角度将无功增加，在无功上冲时能够将角度加大将无功降低。
通过以上处理，调节器的缺陷得以解决，运行正常，发电机再未出现无功上冲现象。
4 运行中需注意的问题
（1） 为了使励磁系统运行可靠，系统内的的限制功能必须调整合适，以免引起继电保护装置动作，使发电机不能连续工作。
（2） 运行人员对励磁系统运行中出现的异常现象要及时准确的记录在案，以便于有关技术人员分析。
（3） 由于励磁系统的复杂性，各参数的调整要根据不同的机组状况进行调整，以满足系统和发电机组的安全稳定运行。