電力自動化中智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

孫卉

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力事業(yè)得到了長足的發(fā)展，同時社會對電力的需求量也不斷的增加，導(dǎo)致電網(wǎng)無功需求增多。因此，無功補(bǔ)償裝置的電網(wǎng)中的配置顯得十分必要，隨著科技水平的提升，無功補(bǔ)償技術(shù)也逐漸向著智能化的方向發(fā)展。該文就對智能無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，并探討其在電力自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，供有關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：電力自動化；智能無功補(bǔ)償技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）36-8816-02

隨著我國電力事業(yè)的發(fā)展，特別是城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的不斷深入，使得智能無功補(bǔ)償技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。智能無功補(bǔ)償技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用，使其具備了電壓合格率考核、綜合配電監(jiān)測、無功補(bǔ)償、配電臺區(qū)線損計量等功能，并充分考慮了該技術(shù)與配電自動化系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合。現(xiàn)階段，我國電力事業(yè)正處于快速發(fā)展的新時期，加強(qiáng)對智能無功補(bǔ)償技術(shù)的研究具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

1 智能無功補(bǔ)償技術(shù)特點(diǎn)

智能無功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1） 在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，有很大一部分設(shè)備運(yùn)行原理為電磁感應(yīng)。如發(fā)電機(jī)組主要以線圈為主，在發(fā)電轉(zhuǎn)子在做切割磁感線運(yùn)動過程中就會產(chǎn)生交流電；變壓器運(yùn)行中電壓的變化也受電磁互感的影響，從而保證將電壓傳輸?shù)礁h(yuǎn)的方向，實(shí)現(xiàn)輸電過程中節(jié)能降損的效果。2） 電力設(shè)備設(shè)計過程中，通常會設(shè)置具有一定阻抗與容抗的電感器與電容器，以便消除電力系統(tǒng)運(yùn)行中形成的諧波。這就要求在設(shè)備設(shè)計中具備較高的技術(shù)水平，提升設(shè)備運(yùn)行功率，而無功補(bǔ)償技術(shù)能夠?yàn)槲磥砑夹g(shù)革新提供先導(dǎo)。電氣自動化技術(shù)為電力發(fā)展創(chuàng)造了可靠的基礎(chǔ)，同時經(jīng)濟(jì)發(fā)展也受到了來自于電力發(fā)展的影響，而具體的影響因素包括電能消耗、損失、電能輸送等，電力設(shè)備正常運(yùn)行也受到短時間電力匱乏的影響。無功補(bǔ)償技術(shù)能夠在短時間內(nèi)滿足電力稀缺問題，為電網(wǎng)運(yùn)行提供有效的技術(shù)支持。3） 智能無功補(bǔ)償實(shí)質(zhì)上也就是無功電壓管控技術(shù)，就是在發(fā)電機(jī)組將無功功率注入電網(wǎng)中，保證電網(wǎng)系統(tǒng)有序、合理、統(tǒng)一的運(yùn)行，并將連接點(diǎn)中電起伏控制在規(guī)定的波動內(nèi)，便于電力系統(tǒng)應(yīng)用于管理。智能無功補(bǔ)償技術(shù)能夠在系統(tǒng)發(fā)生緊急故障時，及時的進(jìn)行無功補(bǔ)償，緩解故障區(qū)域內(nèi)電力系統(tǒng)供電壓力。

2 智能無功補(bǔ)償技術(shù)分析

2.1 智能無功補(bǔ)償技術(shù)的補(bǔ)償方式

無功補(bǔ)償方式主要包括以下幾個方面：1） 隨著科技的進(jìn)步，電網(wǎng)運(yùn)行過程中電力負(fù)荷類型復(fù)雜性越來越大，對無功需求也逐漸增加，傳統(tǒng)的固定補(bǔ)償已然不能滿足電網(wǎng)運(yùn)行的具體需求。所以應(yīng)該在單純的固定補(bǔ)償方式基礎(chǔ)上，將動態(tài)補(bǔ)償方式有機(jī)的結(jié)合起來，以適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)載變化。2） 現(xiàn)階段，越來越多的新型電力設(shè)備應(yīng)用到日常生活、工作中，而一些照明、電子設(shè)備，采用兩相供電，導(dǎo)致電網(wǎng)三相不平衡現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，傳統(tǒng)的三相共補(bǔ)方式不能滿足處理電網(wǎng)三相不平衡的需求，而單相補(bǔ)償?shù)某杀咎螅?jīng)濟(jì)效益較低。因此，現(xiàn)階段，在充分考慮經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性的基礎(chǔ)上，三相共補(bǔ)和分相補(bǔ)償有機(jī)結(jié)合的補(bǔ)償方式成為新時期重要的補(bǔ)償方式之一。3） 在大型冶金工業(yè)中，由于其用電量大，電力負(fù)荷變化波動較大，必須及時有效的進(jìn)行無功補(bǔ)償，而傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償方式不能滿足補(bǔ)償?shù)男枨?。采用穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償方式與快速跟蹤補(bǔ)償方式相結(jié)合的方式，不僅能夠提高無功補(bǔ)償?shù)墓β室蛩?，?shí)現(xiàn)節(jié)能降損的效果，并且也能夠?qū)υO(shè)備工作容量充分的挖掘，提高設(shè)備應(yīng)用效率，提高產(chǎn)量，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 智能無功補(bǔ)償技術(shù)采用的投切開關(guān)

現(xiàn)階段，智能無功補(bǔ)償過程中，采用的投切開關(guān)主要包括以下幾種：1） 過零觸發(fā)固態(tài)繼電器。該類投切開關(guān)具有極快的動態(tài)響應(yīng)，在實(shí)施投切的過程中，不會對電網(wǎng)造成很大的沖擊，因此裝置的使用壽命較長，是目前應(yīng)用較廣的投切開關(guān)。但是這種設(shè)備具有一定的諧波污染，還存在些許功耗。2） 機(jī)電一體化智能復(fù)合開關(guān)。這類開關(guān)主要是固態(tài)繼電器與交流接觸器并聯(lián)，開關(guān)結(jié)合了兩類開關(guān)的優(yōu)勢，不僅提升了投切的速度，還能減少開關(guān)運(yùn)行功耗。但是其可靠性較低，并且成本較高，所以沒有得到廣泛的普及。3） 機(jī)電一體化智能真空開關(guān)。這類開關(guān)主要采用永磁操作以及低壓真空滅弧室，實(shí)現(xiàn)過零投切，在電容器串聯(lián)電抗器回路投切中同樣適用，具有可靠性高、壽命長的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)階段是出于商品化發(fā)展階段。

2.3 智能無功控制對策

根據(jù)三相電壓、電流信號，跟蹤系統(tǒng)中無功變化，無功功率作為控制物理量，用戶所設(shè)功率因數(shù)作為投切參考限量，根據(jù)模糊控制理論智能選擇電容器組合，智能投切針對星-角結(jié)合情況。電容投切控制使用智能控制理論，自動及時地投切電容補(bǔ)償，補(bǔ)償無功功率容量。依據(jù)配電系統(tǒng)三相中每一相無功功率的大小智能選取電容器組合，根據(jù)“取平補(bǔ)齊”方式投入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn) 電容器投切的智能控制，提高補(bǔ)償精度。主要的控制對策為：在智能系統(tǒng)中設(shè)置欠電壓保護(hù)值，具備缺相保護(hù)功能，設(shè)定有功功率投切限值，保證投切延時的可調(diào)性，保證同組電容投切動作間隔的可調(diào)性，確?？焖俑櫻a(bǔ)償能設(shè)置為0。

2.4 綜合配電監(jiān)測功能

智能無功補(bǔ)償在電網(wǎng)中的運(yùn)用，還能夠?qū)崿F(xiàn)對配電網(wǎng)的實(shí)施監(jiān)測，是低電壓配電網(wǎng)中線損考核的重要手段，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)運(yùn)行管理人員隨時提供有用的數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)運(yùn)行提供有力的依據(jù)。其主要的功能體現(xiàn)在以下幾個方面：1） 對配變?nèi)鄶?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測，主要數(shù)據(jù)包括電壓值、電流值、功率數(shù)據(jù)、功能因素、運(yùn)行頻率等；2） 能夠記錄累計數(shù)據(jù)、整點(diǎn)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等，并對累計有功與無功電量進(jìn)行計量；3） 綜合配電監(jiān)控系統(tǒng)具備統(tǒng)計分析功能，同時能夠結(jié)合具體的輸入條件，形成曲線圖、報表等文件。4） 系統(tǒng)還具備了后臺處理軟件，基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享以及多機(jī)操作。

3 電力自動化中智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

電力自動化系統(tǒng)中，應(yīng)用智能無功補(bǔ)償技術(shù)后，電力自動化系統(tǒng)安全維護(hù)與運(yùn)行平穩(wěn)性成為電能質(zhì)量評價的重要指標(biāo)，同樣也是配電網(wǎng)系統(tǒng)質(zhì)量評估的有機(jī)指標(biāo)。而電力運(yùn)行的穩(wěn)定性直接受到電壓的影響與制約，也就是說電壓的穩(wěn)定性在很大程度上決定了電能運(yùn)行的穩(wěn)定與安全。在鐵路、公路系統(tǒng)中，電能的傳送往往是采用滑動接觸方式，在設(shè)備接觸部位常常發(fā)生火花現(xiàn)象，對電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全帶來很大的威脅。采用智能無功補(bǔ)償技術(shù)，能夠在安全隱患發(fā)生的起步階段，有效的控制火花，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定與安全。

無功補(bǔ)償技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將投切開關(guān)、電容器、保護(hù)集成到統(tǒng)一的單元內(nèi)，形成一個標(biāo)準(zhǔn)化的電容單元，不僅能夠滿足不同類型用戶的需求，還能夠?yàn)橄到y(tǒng)中裝置現(xiàn)場調(diào)整與維修提供便利。

牽引機(jī)動車電力接觸網(wǎng)無功功率、配電網(wǎng)無功功率、變電站瞬間控制調(diào)整機(jī)能是決定電力運(yùn)行動車功率因數(shù)大小的關(guān)鍵，同時，接觸網(wǎng)面積大小、變壓器抗擊打能力也存在差異，在一定程度上也增加了電力自動化系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)的難度。

4 總結(jié)

綜上所述，智能無功補(bǔ)償技術(shù)是新時期電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，也是現(xiàn)階段我國最先進(jìn)的無功補(bǔ)償技術(shù)，在電力自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，肯定會有越來越多的新設(shè)備、新技術(shù)應(yīng)用到無功補(bǔ)償技術(shù)中，使智能無功補(bǔ)償技術(shù)向著更加智能、經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。

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