無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化成套裝置在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

程梅芳

摘要：為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)信息化、數(shù)字化和自動化的發(fā)展目標(biāo)，通過先進(jìn)的信息技術(shù)在電力系統(tǒng)的監(jiān)控上達(dá)到精密化，本文從中國電子電力技術(shù)的研究方向，系統(tǒng)地對無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展趨勢以及無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化成套裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行過程中存在的利與弊幾個方面進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償 ?電壓優(yōu)化 ?智能電網(wǎng) ?應(yīng)用

國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展推進(jìn)著社會科技領(lǐng)域以及信息網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的大力建設(shè)開展，為適應(yīng)未來國家電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展的要求，電力系統(tǒng)大力推廣以現(xiàn)代信息、通信技術(shù)、控制技術(shù)的智能電網(wǎng)，各級電網(wǎng)部門在實(shí)行對所有變電站信息的集中監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常及時匯報相關(guān)單位并協(xié)助處理，在對電網(wǎng)無功電壓的調(diào)整時，依照相關(guān)部門下達(dá)的監(jiān)視參數(shù)對設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行限額監(jiān)視，確保電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

1 智能電網(wǎng)中無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展趨勢

二十世紀(jì)五六十年代，電力電容器和刀烙開關(guān)構(gòu)成了第一代的電容無功補(bǔ)償裝置，全部依賴手動來投切電容器，此裝置適用的場合是較為固定的無功功率處。因?yàn)闊o功電網(wǎng)經(jīng)常出現(xiàn)變化無端的負(fù)載情況，導(dǎo)致補(bǔ)償裝置大多位于一個欠補(bǔ)償或者過補(bǔ)償?shù)墓ぷ鳡顩r中。

電子技術(shù)的飛速發(fā)展給變電站無功補(bǔ)償和電壓優(yōu)化裝置實(shí)現(xiàn)了一次質(zhì)的飛躍，當(dāng)?shù)谝淮娙轃o功補(bǔ)償裝置出現(xiàn)后，該裝置運(yùn)用于比較固定的場合，在提高效率、環(huán)保等方面容易出現(xiàn)問題而被替換。人們最初使用的是無源形式的無功補(bǔ)償裝置，它能將一定容量的電容器和電抗器相互連接，串聯(lián)到一起。如，為降低電壓，可將電容器的高峰負(fù)荷并聯(lián)在一起，而在輕載時，則將它的動態(tài)性能展現(xiàn)出來，避免造成電容器和電抗器因故障造成的影響。當(dāng)周圍環(huán)境發(fā)生干擾時，它不會改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)環(huán)境，而傳統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)設(shè)置是無法做到這一點(diǎn)的。隨著新能源被引入智能電網(wǎng)系統(tǒng)，使得電力供應(yīng)呈現(xiàn)多元化，智能電網(wǎng)的研究和計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接緊密，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代信息的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可控性和可觀性，有效的解決傳統(tǒng)電力系統(tǒng)效率低下、互動性差、不夠穩(wěn)定等問題迫在眉睫。

2 無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化裝置存在的利與弊

2.1 無功補(bǔ)償和電壓優(yōu)化裝置的優(yōu)點(diǎn)

運(yùn)用調(diào)抗新技術(shù)、無載同步調(diào)容和電容器過零投切到電壓優(yōu)化成套裝置和無功補(bǔ)償中，有效的解決了裝置電容器系統(tǒng)不穩(wěn)定、優(yōu)化環(huán)境差、運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)等問題，提高了變壓器的負(fù)荷能力，節(jié)能降損，讓變壓器在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，使其智能化水平得到一定提高，實(shí)現(xiàn)了降低損耗和節(jié)約能源的目的。

2.2 無功補(bǔ)償和電壓優(yōu)化裝置的缺點(diǎn)和不足之處

2.2.1 控制調(diào)整問題

在人機(jī)界面，用戶開放的參數(shù)設(shè)置不全面，導(dǎo)致裝置不能正常運(yùn)行，裝置容易出現(xiàn)閉鎖情況，當(dāng)出現(xiàn)閉鎖時無法在人機(jī)界面完成體現(xiàn)，裝置的運(yùn)行速度也會變慢，裝置動作記錄不全面，儲存數(shù)據(jù)較少，無法全面分析運(yùn)行狀態(tài)。

2.2.2 電容運(yùn)行不穩(wěn)定的問題

電容器在運(yùn)行中容易出現(xiàn)噴油、爆炸、跳閘、受溫度影響等情況，而對于電容器運(yùn)行的狀態(tài)和裝置本身有直接的影響造成電容運(yùn)行的不穩(wěn)定。

3 無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化裝置的參數(shù)設(shè)定

無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化成套裝置的智能控制單元包括：無載同步調(diào)容、調(diào)抗開關(guān)、主控單元，電容器微機(jī)保護(hù)單元、電容器組及一些附屬設(shè)備。

3.1 智能式過零開關(guān)線路的設(shè)定

智能式過零開關(guān)也叫做分合閘斷路器，是一種可操作的真空永磁機(jī)構(gòu)斷路器，該斷路器不僅具備運(yùn)行狀態(tài)自行檢查，還具備對無死區(qū)防誤操作閉鎖等功能，它改變了智能式過零開關(guān)功能單一的情況，是一種新式的自動化裝置。

3.2 無載同步調(diào)抗開關(guān)的設(shè)定

無載同步調(diào)抗開關(guān)是采用多個觸頭同步進(jìn)行、多端切換開關(guān)，它是通過檢測電容器中放大無諧波來進(jìn)行自動工作。其有兩種工作方式和六個分接位置。工作方式為純調(diào)容工作方式和調(diào)抗、同步調(diào)容工作方式。處于純調(diào)容方式之時，其可以通過三種方式來補(bǔ)償容量，分別是3C/3、2C/3、C/3。為保證無功補(bǔ)償裝置安全可靠的運(yùn)行，將該裝置中內(nèi)部損耗控制到最低程度，我們在無載同步調(diào)抗開關(guān)上要設(shè)定合理。此六分接開關(guān)同時也是一個經(jīng)濟(jì)型開關(guān)，其能夠確保安全運(yùn)行無功補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)最小化的內(nèi)部損耗控制。

3.3 主控單元的設(shè)定

主控單元作為整個控制系統(tǒng)的核心，它具有電壓無功控制的功能，還具備將測量、通訊、保護(hù)閉鎖等功能。主控單元能利用無功限值和電壓限值自動生成調(diào)控的策略，實(shí)現(xiàn)電容器的正確分組來進(jìn)行階梯式的分級。

4 無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化裝置在智能電網(wǎng)中的作用

4.1 強(qiáng)化和保障電網(wǎng)系統(tǒng)的安全

智能電網(wǎng)可以有效的適應(yīng)因互動系統(tǒng)、用戶需求、環(huán)境變更等因素的影響，從而在電力電子技術(shù)中運(yùn)行穩(wěn)定。無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化成套裝置是電子技術(shù)迅速發(fā)展的有力手段，能及時的改善電網(wǎng)輸配能力、電能質(zhì)量以及降低和縮短故障的發(fā)生，在形式上可以自主創(chuàng)新，進(jìn)一步滿足當(dāng)前智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展需求。對于我國電網(wǎng)在架構(gòu)上的薄弱以及配電、輸電等領(lǐng)域還需調(diào)節(jié)和提升，必須大力研發(fā)輸電裝置、建立完善的電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)勢在必行。隨著我國電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行控制的難度變大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)極力減少自然災(zāi)害對電網(wǎng)系統(tǒng)安全造成的損害，此外，著力研發(fā)電力電子裝置是目前對電力系統(tǒng)的一種調(diào)控手段，在電網(wǎng)構(gòu)造的各個環(huán)節(jié)中抑制故障的發(fā)生是重中之重。站在實(shí)際問題的角度去考慮，更穩(wěn)定更好的去支撐我國電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

4.2 使得再生能源被充分有效的利用

為了讓電網(wǎng)系統(tǒng)的系統(tǒng)運(yùn)行更加安全和穩(wěn)定，通過對智能電網(wǎng)的建設(shè)來實(shí)現(xiàn)再生能源的有效利用、調(diào)度和控制，是促進(jìn)再生能源發(fā)展的前提。國家通過用現(xiàn)代的電子信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，保證了再生能源大規(guī)模、分布式的接出，使再生能源能夠穩(wěn)定的適應(yīng)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行，給全球氣候變化給電力系統(tǒng)的兼容性打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.3 有效改善電力市場電能質(zhì)量

在我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新的今天，日益提高的社會工業(yè)水平，使得電力市場的電能質(zhì)量受到越來越多人的重視。無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化裝置的運(yùn)用也對國家電網(wǎng)電能的質(zhì)量給予了一定的支持，許多用戶開始參與到電力市場的環(huán)境中來，用戶與供電方之間的關(guān)系也越走越近。國家在提升電網(wǎng)配電效率的同時，也通過電子技術(shù)來調(diào)控電能質(zhì)量，讓用戶真正實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效的電力供應(yīng)是當(dāng)前智能電網(wǎng)發(fā)展的一個重要方向。

4.4 保障電網(wǎng)系統(tǒng)電力設(shè)施的質(zhì)量可靠性

利用無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化裝置使得電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用中有了進(jìn)一步的發(fā)展，但現(xiàn)階段大規(guī)模的電力電子設(shè)施的可靠性、經(jīng)濟(jì)性還有待完善。通過大規(guī)模的電力電子裝置設(shè)施來適應(yīng)和提高電力設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益這一問題還有待解決，對于當(dāng)前的電力電網(wǎng)系統(tǒng)采用的電子換流技術(shù)，容易發(fā)生不穩(wěn)定和同步諧振問題，國家已經(jīng)對這項(xiàng)問題進(jìn)行了相關(guān)研究。另外，電力電子技術(shù)的發(fā)展在仿真技術(shù)不足的情況下受到了一定的限制，無法保障電子裝置設(shè)施的可靠性。但無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化裝置給電力電子技術(shù)帶來了一定的可靠性，使其電力設(shè)施在質(zhì)量上得到了保障。

5 結(jié)語

本文從無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展形勢展開介紹，系統(tǒng)的講解了無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化裝置在智能電網(wǎng)中的利與弊以及其作用，僅供參考和建議。它不僅保障了電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，還促進(jìn)了再生能源的有效發(fā)展，結(jié)合電子電力技術(shù)對智能電網(wǎng)的研究方向進(jìn)行展開，為建設(shè)我國智能電網(wǎng)長遠(yuǎn)發(fā)展提供了思考方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]榮俊峰.磁控式動態(tài)補(bǔ)償裝置在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電氣技術(shù)，2011，08：79-81.

[2]金光.無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化成套裝置在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2011，33：69-70.

[3]張志毅，全鳳岐.變電站10kV SVQC無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化成套裝置[J].電力電容器與無功補(bǔ)償，2013，04：7-10+50.

[4]孫偉卿.智能電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行控制的柔性評價及分析方法[D].上海交通大學(xué)，2013.

[5]黃安平.智能電網(wǎng)下電壓無功優(yōu)化協(xié)調(diào)控制研究[D].華南理工大學(xué)，2011.