发电机电压调差率，是学习励磁调节技术的第一道坎，很多人、很长时间都不能全面理解。我也曾是如此。 2002年1月，我曾在《电工技术》杂志上发表“励磁调差极性在线校验”论文，自以为搞懂发电机电压调差率，想不到在2013年9月，溪洛渡首批机组安评中，四川电科院曾连东老师一句“发电机的电压调差率就是调节器的调差率”敲醒了我，使得我再次研究发电机电压调差率，并且找出了测试新方法。 

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    发电机电压调差率，是指发电机电压与机组无功的关系。如果发电机电压与机组无功无关，无论机组无功如何变化，发电机电压不变，我们就说发电机电压零调差率；如果发电机电压与机组无功有关，且随着机组无功增加，发电机电压不断下降，我们就说发电机电压正调差率；如果发电机电压与机组无功有关，且随着机组无功增加，发电机电压不断上升，我们就说发电机电压负调差率。

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    如何实现发电机电压零调差率，只要励磁调节器投入电压闭环（AVR/自动）运行即可，此时无论机组无功如何变化，发电机电压都不变，从而实现了发电机电压零调差率。发电机电压不变的前提是AVR采用比例积分调节，而现在的调节器都能满足这个前提。

   如何实现发电机电压正负调差率，这就需要励磁调节器在投入电压闭环运行的基础上，增加一个随机组无功改变发电机电压的功能，这个功能的学名称为无功补偿，俗称调节器调差率。如果调节器的调差率等于0，则发电机调差率也等于0；如果调节器的调差率设置为正或负，则发电机的调差率也就等于正或负。因此，在励磁调节器投入电压闭环（自动）的条件下，“发电机的电压调差率就是调节器的调差率”。

   如果励磁调节器投入励磁电流闭环（手动），此时发电机电压会随着机组无功的增加而自然下降，我把这个下降过程称为发电机自然调差率。在AVR运行时，发电机自然调差率等于零。如果不等于零，则说明你的调节器不是PI（比例积分）调节，不是无差调节，而是有差调节即单纯的P（比例）调节，此时电压给定值永远不等于电压测量值；在调节器无功闭环或功率因数闭环下，发电机电压与随调节而变化，但不存在电压调差的关系。

   为了帮助大家理解发电机自然调差率，我们来看一看发电机主变高压侧电压与无功的关系：随着主变通过的无功增加，主变两端的压降也增加，主变高压侧的电压也就自然下降。主变高压侧的电压随无功增加而下降的过程，我们称为主变自然调差率，发电机自然调差率的过程也是如此，随着机组发出的无功增加，发电机电压缓慢下降。

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    知道了发电机调差率的几个概念，那么如何测量和计算？

    国标GBT7409.1-2008同步电机励磁系统定义，给出了计算发电机调差率的概念计算公式，但是最后一句”负载电流补偿退出后的电压调差率称为自然电压调差率“把问题搞复杂了。负载电流补偿，分为无功补偿（常用）和有功补偿（不常用），这是AVR的附加功能。无功补偿退出后的电压调差率，如果有，则反映的是调节器的调压精度。如果称为自然调差率，那就混淆了励磁手动运行的电压调差率，因为，我把励磁手动运行的电压调差率称为自然调差率。

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    DLT583_2006大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件，给出了计算发电机调差率的实际计算公式。这里姑且不论这个公式是否正确（竺士章老师说极性错了），仅仅就其复杂性，就让读者望而生畏。

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    为了表述发电机电压调差率及其计算公式，我在与浙江电科院卢嘉华的技术交流中，写过一篇博客“针对DL/T843-2010电压调差率计算公式的探讨（陈小明、卢嘉华）“，但是并没有达到通俗易懂的自我要求，仅仅用我的语言表述了传统的调差概念和计算公式：

    发电机电压调差率 Droop of Reactive Current Compensation，也称为发电机调差系数，指在自动电压调节器调差单元投入、电压给定值固定、功率因数为零的情况下，发电机定子电流从零变化到额定值时，发电机端电压的变化率，进行计算公式如下。

D(%)=（（Ug0-Ug）/Ugn）×100%

         式中：Ug0（V）——发电机空载电压；

          Ug（V）——功率因数等于零、定子电流等于额定值时的发电机端电压；

          Ugn（V）——发电机额定电压。

    发电机电压调差率的试验是新投产机组的必须试验，在工程实践中，可以采用甩无功功率测量方法，也可采用推算法来计算，但更多采用无功间接调整法。     

    推算法：（1）在发电机接近额定无功功率运行下记录发电机电压Ug，给定值Uref,无功电流Iq或无功Q；（2）在发电机空载试验曲线上找到对应Uref的发电机电压Ug0；（3）代入下面公式计算发电机电压调差率（Ign为额定定子电流，Sn额定视在功率）。

D(%)=（（Ug0-Ug）/Ug0）×（Ign/Iq））×100%≈（（Ug0-Ug）/Ug0）×（Sn/Q））×100%

    无功间接调整法：（1）记录发电机运行工况1下的Q1,：（2）在试验机组的AVR给定值不变的条件下，通过改变相邻机组的无功间接的改变试验机组的无功；3）代入下面公式计算发电机电压调差率。

D(%)=（（Ug2-Ug1）×（Ign/（Q1-Q2）））×100%

    传统的调差计算公式没有问题，但是应用不方便，因为首先要找出两个发电机电压的差值（Ug0-Ug）或（Ug2-Ug1），就很麻烦。其次，还要将这个差值折算成最大无功下的差值，即发电机电压调差率。注意，由于发电机电压调差率是指机组无功达到视在功率时的电压变化率，而任何试验都无法在这么大的无功下试验，故先计算出一个电压差值，再进行一次折算（×（Sn/Q），即：

                               D（%）=ΔU×Sn/Q

    在传统的调差计算公式中，首先要求得出ΔU，然后进行折算。工程上ΔU常用方法有3个求的：（1）机组甩最大无功负荷，记录（Ug0-Ug），此时需要调节器不改变给定值，甩负荷后会有过电压，有一定的风险；（2）采用无功间接调整法，此时试验机组的调节器不改变给定值，需要其他机组的调节器调整，改变试验机组的无功。本试验至少需要2台并网机组，所以很多人说，一台机组不能进行调差试验，就是因为采用了这个方法；（3）推算法，这是我设计的一个折中方法，当我按照这个方法测量溪洛渡首台发电机组的调差率时，才发现对于现在的励磁调节器来说（采用PI误差调节），（Ug0-Ug）就是（Ugref-Ug）。

    下面以负调差为例进行解释。

    无论电压给定值调到了什么位置，负调差直线的斜率不会改变，于是很方便得出ΔU2：增减试验机组无功，在尽量大的无功Q2下记录Ugact（电压实际值），再看调节器的电压给定值Ugref，得出ΔU2=Ugref-Ugact。如果在Q1下记录Ug，计算误差大，故继续增磁到Q2。

    特别要注意，我们最终的目的是求D，而不是ΔU2。但是有了ΔU2和Q2，按照比例关系，就可以轻易求的发电机电压调差率D。

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    按照我给出的新方法，只要你走到励磁调节器前门，只要能够看到发电机的电压值和电压给定值，且机组带有一定的无功，无论滞相或进相，你就可以马上判断励磁调节器是否投入无功补偿即励磁调差是否投入：只要发电机电压值等于电压给定值，那么励磁调差就是没有投入或者调差率等于零，即发电机采用电压零调差率。在下图中，机端电压=96.53V，电压给定=96.53V，尽管此时无功等于-75.86MVA，但是可以肯定该励磁调差没有投入。因为调差未投或励磁调差系数等于零，此时励磁调节器的给定值就等于发电机电压值。

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    为什么简单比较发电机电压和电压给定值就能判断励磁调差是否投入呢？那是根据励磁调差原理来确定的。励磁调差的实现，是通过改变电压给定值或改变电压测量值来实现的。

    在下图左边，调差环节串联在电压给定环节，如果不投调差或调差系数等于零，外部给定值等于内部给定值，而在PI调节中，内部给定值总是等于发电机电压的，否者就要调节，直到二者的误差接近零为止。

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    在下图右边，调差环节串联在电压测量环节，如果不投调差或调差系数等于零，电压测量值等于内部测量值，而在PI调节中，内部测量值总是等于发电机电压给定值的，否者就要调节，直到二者的误差接近零为止。      

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   如果电压给定值不等于发电机电压，那么就是调差环节起到了作用，在外部和内部给定电压之间或者测量电压之间，加入了一个电压值。这个电压值就是调差系数乘以无功值。知道了这个差值，再将这个差值折算成最大无功值（等于视在功率），就计算出了发电机电压调差率。

   在下图中，电压给定值=99.39V，机端电压=100.32V，无功=158.83MVA，机组视在功率=855.6MVA。则发电机调差率=励磁调节器调差率=（99.39-100.32）855.6/158.83=-5%。实际上，该机组的励磁调差系数就是设置为-5%，非常准确。

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   在下图中，电压给定值=95.97V，机端电压=95.53V，无功=-75.65MVA，机组视在功率=855.6MVA。则发电机调差率=励磁调节器调差率=（95.97-95.53）855.6/（-75.65）=-4.976%。实际上，该机组的励磁调差系数就是设置为-5%，也很准确。http://s2/mw690/001wKE1qgy6NoRnqWZP61&690

  在下图中，电压给定值=103V，机端电压=103V，尽管二者没有差值，但是由于无功=2.09MVA，无功太小，故暂时不能判断调差是否投入。必须要等到发电机带较大无功后，才能判断和计算发电机电压调差率。 

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  总之，我找到了一个非常简单可行的发电机电压调差率计算公式（无功实名值）：

                               D（%）=ΔU×Sn/Q

  其中ΔU=Ugref（%）-Ugact（%）， Q是Ugact对应的无功，Sn是视在功率，也是Q标幺的基准值。要求尽量多带无功，Q与Sn单位一致。

  有了这个公式，你只有走到励磁调节器前面，就可以立即判断或计算发电机电压调差率，再也不需发愁了。