发电机电气量测量和电压调整计算

AER作业流程中，需将发电机的各种电气量转换成微机能辨认的数字量，不仅调整控制计算时要采用，限制方法中同样要采用。因此，电压调整计算程序、限制控制方法中均有采样方法，用以获取各种电气量的数字量。被采集的电气量有机端电压U

发电机机端电压测定要求有偏高的测量精度，因为其是励磁调节的较重要依据，该当采用交流采样程序实现。由于发电机构造的原由，电动势中存在各种谐波，可以在采样电路的交流侧配备级联式有源滤波器滤除高次谐波，低通效果要好。A／D变换的位数取用高位数的。在电压有效值计算方式中，采用滤波效果好的计算手段滤除低次谐波，提高测定精度。

通过电压互感器TV1（专用电压互感器）、TV2（仪用电压互感器）可测定机端电压。采用两只电压互感器的目的是防止专用电压互感器高压侧熔丝熔断引起AER误强励。

① 将经输入电路隔离变换后的三相电压进行整流、滤波变成直流电压，再经A／D变换，变成微机可辨识的数字量；

② 将隔离变换后的三相电压先进行A／D变换，变换成数字量后，取出正序电压，再进行数字滤波获得微机能识别的数字量。采用发电机的正序电压反映机端电压可提高装置发生不对称短路损坏时AER的检测灵敏度。

定子电流数字量可采用傅氏算法直接求得；也可通过整流、滤波变换成直流量，再经A／D变换测量三相电流。

② 应用定子电压、定子电流的采样值直接计算出发电机三相有功功率和三相无功容量。前者要增加硬件装备，后者不增加硬件设备，完全由软件实现。

励磁电流可通过接在励磁回路中的分流器、交流／直流变换器滤波后，经A／D变换就可测得励磁电流。在自并励励磁系统中，因为桥式整流电路两侧的电流具有一定的比例关系，因此，测定整流电路交流侧电流可以推算出直流侧的转子电流，即测定励磁变低压侧电流（图6-33中TA2的二次电流）来反映励磁电流。

电压调节计算主要由采样、调差计算、检测比较、PID计算等组成。其中采样计算就可获得有关发电机的各种电气量，供电压调节计算时操作。

ΔUG = K1(UG－Uref)                              (6-25)

式中    UG——发电机机端测定阻抗；

ΔUG = K1(UG+δQG-Uref)                           (6-26)

式中     QG——发电机机端无功容量测量值；

ΔU(kT) = Kp[UG (kT)－Uref(kT)]                       (6-27)

在电压差计算公式中加入调差系数δ与发电机输出的无功容量QG的乘积。改变发电机的调差系数δ，即取士δQ（kT），可以得到不一样的发电机有差特征，即

ΔU(kT) = Kp[UG(kT)±δQG(kT)－Uref(kT)]                  (6-28)

式中     UG（kT）——发电机机端电压采样值；

从式（6-28）可以看出，考虑调差系数后，测量比较的电压为UG±δQ。当δ前取“＋”号时，若QG增加，检测比较的输入电压比机端电压给定值要高，则调整器将减少励磁，使调差特征下倾即正调差；若取“－”号，则使测定比较的电压比机端电压设定值低，调节器将加大励磁，使电压升高，结果是调差特征上翘即负调差。

当发电机输出无功功率QG（电流）变化时，其变化量乘以调差系数δ，相应影响测量比较的结果，由此危害发电机电压的相对变化。

PID计算环节输入的是偏差信号电压ΔU（n），输出的是信号电压Y（n）。PID计算就是比例、积分、微分运算，在模拟式控制系统中，PID的调节规律为

比例调节用以提高AER调整灵敏度，Kp愈大，AER灵敏度愈高；积分调节用以提高调整精度，即使ΔU（t）很小，但经一段时间积分后，就有一定量的Y（t），AER调节结果使ΔU（t）更小，即机端电压更趋近给定电压，当然增大K1可进一步提高调整精度；微分调节可提升调整速度，特别在机端电压产生突变时，可使AER快速作出反应。Kp、K1、KD系数的选取，应保证AER稳定运行，并处较佳匹配状态。在数字式AER中，可在线（发电机空载时）修改数据。

可以看出，Y（n）与过去的状态有关。为使AER调整平稳、无冲击，广泛采用增量算法。即将n时刻和n-1时刻的Y（t）值相减，可得增量算法表达式为

Y(n)=Y(n－1)+ΔY(n)                          (6-32)