電氣自動(dòng)化中的智能無功補(bǔ)償技術(shù)

謝品俊

摘要：電力在我國(guó)生產(chǎn)生活中屬于十分重要的能源，而在電源傳輸?shù)倪^程中由于室外溫度和傳輸距離的影響，電壓會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定變化，進(jìn)而會(huì)對(duì)生產(chǎn)用電與生活用電造成影響。因此，有必要在電力自動(dòng)化中運(yùn)用無功能補(bǔ)償技術(shù)來提供穩(wěn)定電源。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化;智能無功補(bǔ)償;技術(shù)

1無功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)

1.1電壓優(yōu)先，自動(dòng)補(bǔ)償

無功補(bǔ)償技術(shù)可以借助一定的技術(shù)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)運(yùn)行和管理。在應(yīng)用過程中，無功補(bǔ)償技術(shù)根據(jù)一定的電壓質(zhì)量自動(dòng)切換電容器。當(dāng)電壓超過最大設(shè)定值時(shí)，切斷電容器組，以保證電壓的配合和正常工作;當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)，在保證正常運(yùn)行的條件下，逐步投入電容器運(yùn)行，以保證基本電壓運(yùn)行。在電壓優(yōu)先的情況下，無功補(bǔ)償技術(shù)可以根據(jù)負(fù)載無功功率自動(dòng)切換電容器組，從而保證系統(tǒng)處于無功補(bǔ)償狀態(tài)。

1.2智能控制、異常報(bào)警

在無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用過程中，其處理和應(yīng)用可以通過智能操作完成一系列動(dòng)作指令。在運(yùn)行過程中，無功補(bǔ)償技術(shù)通過指令判斷電壓是否超過基本設(shè)定閾值。與傳統(tǒng)電氣設(shè)備相比，減少了操作動(dòng)作次數(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)了一次智能控制。同時(shí)，在運(yùn)行過程中，無功補(bǔ)償技術(shù)可以對(duì)異常的外部環(huán)境進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，并通過電容器實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制回路和自動(dòng)閉鎖裝置，從而在自動(dòng)智能運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)操作。

1.3模糊控制、綜合保護(hù)

當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在正常電壓范圍內(nèi)時(shí)，配置環(huán)境、儀表受電情況、動(dòng)作時(shí)間、用戶對(duì)動(dòng)作時(shí)間的限制等都會(huì)導(dǎo)致控制過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤和問題，這就要求在控制中通過模糊控制進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)操作和應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)操作過程中的系統(tǒng)自動(dòng)操作，避免盲點(diǎn)問題。此外，該技術(shù)還可以通過一定的補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)裝置的開關(guān)保護(hù)和運(yùn)行保護(hù)，通過調(diào)節(jié)運(yùn)行過程中的綜合因素，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)行。

2電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)實(shí)運(yùn)用

2.1在真空斷路器等元器件中的運(yùn)用

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)電容器中，有一個(gè)比較重要的電子元器件，就是真空斷路器，它憑借自身成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，但是，真空斷路器應(yīng)用技術(shù)本身還存在一些問題，那就是當(dāng)真空斷路器斷路時(shí)，會(huì)在瞬間產(chǎn)生一股極高的電壓，如果長(zhǎng)期受瞬間高壓的影響，會(huì)減低電容器的使用時(shí)長(zhǎng)，而無功補(bǔ)償技術(shù)可以對(duì)真空斷路器這個(gè)元器件進(jìn)行良好的改造，有效解決瞬間高壓的問題，通過無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了此元器件的工作性能，還有效保障了元器件的使用壽命。另外，無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化設(shè)備中的有效應(yīng)用，還降低了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)了最大化的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2有源電力濾波器

在電力自動(dòng)化中應(yīng)用智能無功能補(bǔ)償技術(shù)時(shí)，還會(huì)運(yùn)用到有源電濾波器設(shè)備。有源電力濾波器的主要功能是動(dòng)態(tài)抑制諧波。在諧波的大小與頻率發(fā)生變化時(shí)，有源電力濾波器能夠?qū)χC波進(jìn)行無功能補(bǔ)償。有源電力濾波器主要分為兩種：串聯(lián)型有源電力濾波器與并聯(lián)型有源電力濾波器，其中串聯(lián)型有源電力濾波器主要抑制電壓產(chǎn)生的諧波，而并聯(lián)型有源電力濾波器主要抑制電流產(chǎn)生的諧波。有源電力濾波器能夠?qū)﹄娏鞒煞诌M(jìn)行分析與識(shí)別，能夠最大程度降低電流對(duì)設(shè)備造成的損害，進(jìn)而延長(zhǎng)用電設(shè)備的使用壽命。該設(shè)備的成本較高，不適合進(jìn)行大面積使用，需要根據(jù)電網(wǎng)的設(shè)計(jì)圖，精心安排有源電力濾波器的設(shè)置點(diǎn)，在提高電流傳輸效率的情況下，盡量降低電網(wǎng)搭建成本。

2.3配電線路補(bǔ)償

配電線路的無功補(bǔ)償主要是通過在線路上安裝一定的電容器來進(jìn)行補(bǔ)償應(yīng)用，這種應(yīng)用模式能夠提供線路與公用變壓器所需要的無功功率，從而保障線路傳輸?shù)姆€(wěn)定性。在應(yīng)用過程中，由于電網(wǎng)線路復(fù)雜，需要在不同位置設(shè)置相應(yīng)的電容器進(jìn)行補(bǔ)償，但是這種線路的補(bǔ)償點(diǎn)的設(shè)置不宜過多，補(bǔ)償?shù)娜萘恳矐?yīng)保持在一個(gè)相對(duì)合理而穩(wěn)定的范圍內(nèi)，從而避免因?yàn)檠a(bǔ)償過多而產(chǎn)生過度補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象，影響整個(gè)配電線路網(wǎng)的應(yīng)用效能。比如在應(yīng)用過程中采用熔斷器來進(jìn)行配電線路安全與保護(hù)的檢測(cè)，能夠?qū)€路的電流與電壓進(jìn)行保護(hù)，以此來保障基本的電路運(yùn)作效率。

2.4在系統(tǒng)回路中的運(yùn)用

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中存在連續(xù)的電流，這些回路電流必然消耗一定的電能并產(chǎn)生電能損耗。因此，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)回路中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)可以有效地解決這一問題。該補(bǔ)償技術(shù)主要通過濾波原理實(shí)現(xiàn)對(duì)回路電流的無功補(bǔ)償。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)電源中的濾波器由電容、電感和電阻組成。通過這些元件的相互配合和作用，可以有效地對(duì)電路中指定的頻點(diǎn)進(jìn)行濾波，從而得到特定頻率的功率信號(hào)?；谶@一原理，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的電路中放置濾波器可以優(yōu)化和調(diào)整濾波器的頻率范圍，抵消濾波器中的電容電流和電路中的電感電流，使電路電流保持在相對(duì)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，無大的波動(dòng)，降低導(dǎo)通性。同時(shí)，在電路狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行的過程中，還可以采用串聯(lián)濾波器有效降低電路電壓，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)路的無功補(bǔ)償。

2.5選擇合適的智能無功補(bǔ)償開關(guān)

除了選擇合適的智能無功補(bǔ)償技術(shù)外，還需要選擇智能無功補(bǔ)償?shù)拈_關(guān)。智能無功補(bǔ)償開關(guān)在整個(gè)無功補(bǔ)償過程中起著重要的作用。不同類型開關(guān)的功能不同，其優(yōu)缺點(diǎn)也不同。選擇合適的智能無功補(bǔ)償開關(guān)，不僅可以提高設(shè)備的工作效率，而且可以降低電力自動(dòng)化的投資成本。目前，電力自動(dòng)化中的智能無功補(bǔ)償開關(guān)主要分為三類：（1）智能集成開關(guān)。（2）固態(tài)繼電器開關(guān)。（3）電容器開關(guān)。智能集成開關(guān)具有經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，該型開關(guān)的平均使用壽命可達(dá)6000～6500小時(shí)。該開關(guān)的主要原理是應(yīng)用真空低壓技術(shù)。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，開關(guān)處于真空低壓狀態(tài)，無導(dǎo)電介質(zhì);開關(guān)打開時(shí)，開關(guān)內(nèi)部處于常壓非真空狀態(tài)，可導(dǎo)電。但是，當(dāng)開關(guān)閉合和斷開時(shí)，內(nèi)部狀態(tài)變化緩慢，因此操作速度也較慢。固態(tài)繼電器開關(guān)運(yùn)行速度較快，但在運(yùn)行過程中會(huì)受到電壓諧波和電流諧波的干擾。運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲，對(duì)電流傳輸有一定的影響。使用過程中必須控制噪音。電容開關(guān)也具有運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，但其初始投資成本和后期維護(hù)成本較高，不適合在大規(guī)模電網(wǎng)系統(tǒng)中大規(guī)模使用。這三種智能無功補(bǔ)償開關(guān)各有優(yōu)缺點(diǎn)。在大規(guī)模智能無功補(bǔ)償規(guī)劃中，這三個(gè)開關(guān)通常同時(shí)使用，并根據(jù)每個(gè)智能無功補(bǔ)償開關(guān)的特點(diǎn)選擇合適的放置位置。在滿足電力自動(dòng)化要求的情況下，可以大大提高智能無功補(bǔ)償工程的效率，將成本控制在一定范圍內(nèi)。

2.6跟蹤補(bǔ)償

跟蹤補(bǔ)償是以無功補(bǔ)償裝置作為控制和保護(hù)裝置，對(duì)大用戶0.4kV母線上的低壓電容器進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)跟蹤監(jiān)測(cè)的一種補(bǔ)償方法。該運(yùn)行方式主要適用于100kVA及以上專用配電變壓器的用戶。可替代隨機(jī)補(bǔ)償和跟隨補(bǔ)償?shù)墓δ芎吞匦?，補(bǔ)償效果較好;此外，補(bǔ)償過程可與智能電網(wǎng)充分結(jié)合，運(yùn)行高效靈活，運(yùn)維量相對(duì)較小，電容器使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，可保證長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，雖然這種運(yùn)行方式能夠更有效地跟蹤應(yīng)用，全面監(jiān)測(cè)無功負(fù)荷的變化，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過程中的補(bǔ)償，但其運(yùn)行方式在應(yīng)用過程中成本高、投資大，而且整個(gè)補(bǔ)償操作裝置的安裝和整定程序比較復(fù)雜，如果其中一個(gè)元件損壞，會(huì)影響整個(gè)設(shè)備電容器的投切效果。

結(jié)論

綜上，無功補(bǔ)償技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是減低了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的電能損耗，讓電力系統(tǒng)始終處在高效的運(yùn)行狀態(tài)下，應(yīng)用在供電網(wǎng)中，不但可以提升供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還可以有效保障用電用戶的利益，讓人們加深對(duì)無功補(bǔ)償?shù)恼J(rèn)知，提升節(jié)約用電的意識(shí)，從而推動(dòng)國(guó)家節(jié)能理念的深化，對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)的研究和探索有助于電氣企業(yè)提升自身的服務(wù)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，因此，有效地分析無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，讓其發(fā)揮更大的作用和價(jià)值。

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