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观音岩水电站励磁系统几种调节模式解析 　　【摘要】励磁系统是供给机组转子绕组直流电以形成转子磁场，产生电枢反应的装置，是水电发电机组最重要的系统之一。本文通过观音岩水电站励磁系统的几种调节模式的调节方式和技术特点进行解析，探讨合理利用励磁系统调节模式的方法。 　　【关键词】励磁系统 自并励 机端电压调节 转子电流 可控硅 　　1.励磁系统的构成和主要参数 　　大型水电站现在常用的励磁系统为双模微机数字式自并励系统，一般由励磁变压器、励磁调节器、可控硅整流器单元、起励单元、灭磁及过电压保护单元构成。观音岩水电站采用单机容量为600MW的混流式机组，所采用的励磁系统为东方电机有限公司生产的GES6000系列双模冗余数字式智能控制系统，额定励磁电流3057A，额定励磁电压460V，空载励磁电流1699A，空载励磁电压256V，配备瑞士赛雪龙HPB45M-82S型灭磁开关。 　　2.励磁系统的调节模式 　　观音岩励磁系统调节器采用是双网络、双通道交叉冗余数字控制器，各通道从稳压电源到移相触发各环节均相互独立，具有机端电压调节、励磁电流调节、无功功率调节、功率因数调节、触发角度调节五种调节模式。 　　2.1 机端电压调节 　　机端电压调节模式又叫做自动电压调节（AVR），电压调节器以机端电压为最终参考量，通过比例（P）、积分（I）、微分（D）进行稳定控制，以保证机组的机端电压在额定值的范围之内，一般偏差不超过0.25%，而机端电压的调节量通过和定子电流、转子电流、有功功率、无功功率、V/Hz限制等调节参数的比较计算，得出调节量和调节次数，两个自动电压调节通道（A、B）配置完全一致，在结构上完全独立。每个通道都包含一套机端信号调理模块和同步信号调理模块。机端信号调理模块负责对发电机信号进行调理，经过调理后的信号接入到PAC 控制器的光隔定时高速A/D 模块进行采样和调节计算。同步信号调理模块负责对励磁电流和同步信号进行调理，经过调理后的励磁电流信号接入到PAC 控制器的光隔定时高速同步A/D模块进行采样和调节计算，同步信号接入到专用数字脉冲板用于触发控制脉冲的形成和移相控制，改变可控硅的触发角度，增减转子电流，以达到调节机端电压的目的，而改变后的机端电压反馈回来后重新和设计值进行比较计算，继续进行下一次调节，直至机端电压达到设定值，完成闭环调节。 　　2.2 励磁电流调节 　　励磁电流调节模式又叫做手动励磁调节（FCR），电流调节器和电压调节器相互独立，直接以转子电流为最终参考量，直接通过设定值和实际值的比较，通过计算，以类似于电压调节器的数学模型得出调节量，发出调节脉冲，增减转子电流，变化后的转子电流反馈回来继续进入下一个环节。励磁电流调节模式下，设定值的大小可以调整，通过控制柜的增减把手进行增减操作，每操作一次增加或减少就会动作相应的设定值的大小，所以设定值的大小决定了励磁电流增减的速度和跨度，使用励磁电流调节模式时我们应根据自己的需求调整一次给定值的大小，当励磁电流调节模式处于备用时，应将励磁电流给定值设为最小。 　　为了避免在手动模式下突然甩负荷引起的过电压，手动模式具有自动返回空载的功能。在发电机断路器跳闸的情况下，一个脉冲信号传送给调节器，使手动给定值立即恢复到预定值，该预定值一般与同步发电机空载励磁电流的90～100%相对应。 　　励磁系统设置了自动跟踪控制器以保证励磁系统从自动模式向手动模式切换时无扰动。在自动模式下运行时，来自于自动模式和手动模式的控制信号之差，被用于自动跟踪。 　　2.3 无功功率调节和功率因数调节 　　无功功率调节（Q或VAR）和功率因数调节（Cosphi）是对电压调节器的一种附加控制，在这两种控制模式下，控制信号来源于实际值和被选控制模式的控制点值之间的差值。另外，控制信号通过一个积分器作用到自动电压调节器的求和点上。无功功率调节和功率因数调节的后续控制过程其实仍然是自动电压调节的控制路径，只是控制信号和最终调节值以无功功率和功率因数为基准而已。 　　2.4 触发角度调节 　　触发角度调节模式顾名思义就是直接调节可控硅整流器的导通角，改变进入转子线圈的电流大小，以实现励磁系统调节的任务。此种调节模式没有任何附加控制，属于纯手动励磁调节的范畴。 　　3. 励磁系统调节模式的应用 　　机组在运行、调试、试验过程中根据所需求功能的不同，对励磁系统的要求也不一样，所以在不同的工况下，励磁系统的调节模式也不一样。 　　在机组正常启动过程中，应采用自动电压控制模式，这样有利于机组从空转状态到空载状态时，快速稳定的将机端电压升至额定值，而且自动电压控制模式中加入了电力系统稳定器、励磁电流限制器、调差及各种限制功能单元，形成了一个相互配合的整体，能够更好的保证励磁调节的安全稳定。 　　在机组并网带负荷后，我们需根