根據紅雁池第一發電有限責任公司9號發電機無功上沖現象的分析處理過程，簡要介紹了勵磁調節裝置的原理及現場調試需注意的問題。
 
          0  引言
           紅雁池第一發電有限責任公司9號100MW發電機勵磁調節裝置為東方電機股份有限公司生產的DWLQ-12型微機勵磁調節器，它適用于帶副勵磁機的交流勵磁機－靜止整流器勵磁系統----即"三機"系統。交流主勵磁機的輸出經硅整流橋和磁場斷路器供給發電機磁場；主勵磁機的磁場電流由可控硅橋整流副勵磁機輸出來提供。
          1 DWLQ-12型微機勵磁調節器原理簡介
           調節器采樣發電機和主勵磁機的電流、電壓、系統電壓等反饋信號，通過調節可控硅橋的觸發角度，達到發電機的自動勵磁調節。
          整套勵磁裝置包括自動調節器、硅整流柜、磁場開關柜、切換柜、過電壓保護柜等部件。其中自動調節器為此裝置的核心，它包括操作柜（-OPC）、調節柜一（-AVR-Ⅰ）、調節柜二（-AVR-Ⅱ）。操作柜裝有一些繼電器和人機對話操作工作站，并且包括主回路的輸入／輸出電纜接頭；兩個調節柜各包括一個調節通道，每個調節通道包括一條主回路和一臺微型計算機以及信號檢測和調理單元。調節器的控制部分以高速IPC工控機為中心，其構成模板包括CPU主板、I/O板、A/D板、網卡、電子盤、脈沖形成板。兩個通道的微機和操作柜內的工作站組成ARCNET局域網，以同軸電纜連接。模擬信號處理單元處理的信號有發電機和主勵磁機的電流、電壓、系統電壓，調理后的信號送到工控機的A/D板。副勵磁機機端電壓信號送到信號調理單元，將正弦波轉化為同頻率的方波，送到工控機的脈沖形成板，使可控硅觸發脈沖與交流電源同步。可控硅的觸發脈沖在脈沖形成板生成，送到脈沖放大單元，經放大后送到可控硅的控制極。六路脈沖皆是間隔60度的雙脈沖。正常情況下，兩個通道并聯工作，當其中某一通道因故退出運行時，另一通道可滿足包括發電機強勵在內的所有運行需要。
          調節柜AVR的主要目的是精確控制和調整發電機機端電壓和無功功率，響應時間不超過幾微秒。本數字調節器不斷比較反饋信號和給定量的偏差，計算出控制量。通過給定適當的比例放大系數、積分系數、微分系數、硬反饋系數、軟反饋系數、調差系數等保證發電機穩定運行。
 勵磁調節器有恒電壓、恒電流、恒無功功率三種運行方式。在原理上，三種運行方式可在任意時刻進行切換；切換時不會產生機端電壓或無功波動。恒電壓運行時若電壓測量回路發生了故障，將自動切換到恒電流運行方式。在故障未清除前，不能切到恒電壓和恒無功功率方式。發電機運行在空載狀態下，不允許勵磁調節器切換至恒無功功率方式運行，僅當發電機并網后，這兩種方式的切換才有效。
           2 無功上沖檢查、處理情況
          2002年1月15日9號機于17：53分并網運行，調節柜Ａ、Ｂ柜輸出電流相同。16日清晨8：00分，系統無任何沖擊，9號機無功由9Mvar上升至51Mvar，轉子電壓由162V上升至190V，轉子電流由910A上升至1200A，有功為80MW。17日1:30分，系統無任何沖擊，9號機無功負荷從24Mvar上升至56Mvar。根據上述情況，分析認為勵磁調節裝置軟硬反饋是一個負反饋，硬反饋信號在三機勵磁系統中起到減小控制系統的時間常數，軟反饋可起到超前調節的作用，增強系統穩定性，但如果反饋作用太大將會使系統不穩定，所以盡量將反饋信號取小一些，將A、B柜"調節器輸出電流測量校正系數KpuIfdh"由1.35降至0.66后，發電機轉子電壓、轉子電流、勵磁機勵磁電壓擺動大，A、B柜輸出電壓也有輕微擺動，后將系數改為0.85，觀察正常。
       1月20日0：05分系統無任何沖擊，9號機無功由23Mvar上升至80Mvar，有功為102MW。將A、B柜"調節器輸出電流測量校正系數KpuIfdh"由0.8改為1.0，觀察正常。
       1月21日至23日9號機臨修，對勵磁調節裝置進行了全面檢查，并進行開環試驗，試驗發現永磁機輸出電流測量回路中低值區間有測量值非線性偏差的情況，分析認為是由于調節柜輸出電流電壓（I/U）變比太大的緣故。
       1月25日3：10～7：30分，有功為67MW，無功為8Mvar，發電機轉子電壓為141V，交流勵磁機電壓為118V，發電機轉子電壓在120～180V之間擺動，交流勵磁機電壓在100～125V之間擺動。檢查9號機勵磁調節柜，未發現異常。
       根據上述情況，分析認為：#9機勵磁調節器經過檢查，25日投運以來，發現在夜間低負荷時，固定在大約P=68MW，Q=8Mvar附近發生發電機勵磁電壓表擺動、而機組輸出無明顯變化的情況。綜合機組停機期間檢查的數據，估計與永磁機輸出電流測量回路中低值區間有測量值非線性偏差的情況有關；而此前之所以未發生同樣現象，可能是由于雙通道間通訊網絡故障，兩臺計算機獨立工作，互相補充輸出、互相牽扯，因而能保持輸出穩定。為證實以上推測，需做試驗驗證。試驗方案是：小幅調整反饋量系數Kpuifdl，再將發電機負荷降到前兩天出現電壓擺動的區間，觀察是否出現相同情況。如果情況有所改進，則說明現象可通過參數調整來抑制；若情況依舊，說明可能硬件回路參數匹配不當，則在適當的時候更換永磁機輸出電流測量變送器，暫時要求發電機避開該點運行。
       1月29日3：15分將A、B柜"調節器輸出電流測量校正系數KpuIfdh"由1.0改為1.2，觀察正常。
       1月30日17：42分，有功為81MW，無功為19Mvar，發電機轉子電壓在160～200V之間擺動，交流勵磁機電壓在140～160V之間瞬間擺動3～4次。
       根據上述現象，分析認為：9號機勵磁調節器29日凌晨反饋量系數Kpuifd從1.0調整至1.2后，經試驗在低負荷區間未發生擺動。但29日下午在P=80MW時發生勵磁電壓間歇擺動而發電機無功不變的現象。經分析，中間反饋環節放大倍數太大，造成系統振蕩，從而導致該現象。1月30日12：30分，將反饋量系數Kpuifd從1.2調整至1.0，軟反饋系數Kifd s從1200調至1000，硬反饋系數Kifd h從50調至60后，至2月2日電壓無擺動現象。
       2月2日8：47分又發生無功由12Mvar上升至70Mvar，有功為90MW，其余表計均有不同程度擺動的現象，為徹底解決9號發電機無功上沖的問題，經認真分析研究，制定以下方案：
（1） 采用直流電壓調節取代以前的交流電壓調節，因為當系統頻率大幅度變化時會導致交流電壓測量有誤差，使調節器誤調，而直流電壓調節則不受頻率的影響。
（2） 數字濾波采用平均值濾波結合慣性濾波，使濾波效果更好。
（3） 取消積分和微分，采用比例、硬反饋、軟反饋方式進行調節，排除了由于微分投入后導致觸發角變化快而強減時觸發角變化慢的弊端。
（4） ARCNET網絡通訊采用中斷方式取代查詢方式，使調節器數據交換實時性更好。
（5） 通過發出方波信號至他機來檢測是否處于正常運行狀態。
            3 取得效果
    實施以上方案后，作了以下工作：
    在靜態調試過程中：
（1） 在作小電流開環時，發現可控硅觸發角在48度和37度有掉脈沖的現象，分析可能是由于中頻機帶負載能力有限所致，將同步信號濾波電容加大一倍后，此缺陷消除。重新用數字示波器校對觸發角度。
（2） 將300安培／10伏的電流電壓變換器的串心聯接銅排取消，用70平方毫米的軟銅芯線纏繞兩匝后，使通過電流電壓變換器的電流加大一倍，排除了由于變送器工作在非線性區對調節器的影響。
    在動態調試過程中：
（1） 動態試驗在升壓至額定時，發電機勵磁電壓不穩，在調整調節系數效果不大的情況下，將慣性濾波取消，調整比例放大系數為180，硬反饋系數為15，軟反饋系數為1320，勵磁電壓穩定。
（2） 在并網后，機組帶一定負荷，勵磁電壓出現波動，而且與頻率變化大有關，可能是調節器靈敏度較高所致，將比例放大系數調整為100，硬反饋系數為15，軟反饋系數為400，勵磁電壓波動情況好轉。
（3） 考慮到勵磁電壓的波動與系統有關的因素，特別在系統負荷波動時表現在發電機定子電流波動后才出現勵磁電壓的波動，將調差系數整定為正調差0.01投入后，勵磁電壓波動情況大為好轉，波動幅度小，而且在系統頻率無變化時勵磁電壓處于穩定狀態，正調差的好處在于系統出現無功缺額時能夠及時減少角度將無功增加，在無功上沖時能夠將角度加大將無功降低。
通過以上處理，調節器的缺陷得以解決，運行正常，發電機再未出現無功上沖現象。
            4  運行中需注意的問題
（1） 為了使勵磁系統運行可靠，系統內的的限制功能必須調整合適，以免引起繼電保護裝置動作，使發電機不能連續工作。
（2） 運行人員對勵磁系統運行中出現的異常現象要及時準確的記錄在案，以便于有關技術人員分析。
（3） 由于勵磁系統的復雜性，各參數的調整要根據不同的機組狀況進行調整，以滿足系統和發電機組的安全穩定運行。