電力自動化中智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

【摘 要】電力系統(tǒng)對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人們的日常生活有著重要的作用，它的正常穩(wěn)定運(yùn)行對于國家經(jīng)濟(jì)安全和國防安全都有著直觀重要的影響。智能無功補(bǔ)償技術(shù)對于電網(wǎng)運(yùn)行過程中非線性因素引發(fā)的不可控問題，具有顯著的防范作用，加強(qiáng)智能無功補(bǔ)償技術(shù)的深入開發(fā)與推廣應(yīng)用，是改善我國電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率，保障供電安全的重要措施。

【關(guān)鍵詞】電力自動化；智能無功補(bǔ)償；供電安全

引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，居民的用電負(fù)荷也在呈現(xiàn)出一種不斷上升的態(tài)勢，這就使得人們對于電網(wǎng)的無功要求也在顯著地提升。假如無功功率太大的話，也會造成電壓出現(xiàn)遞增的態(tài)勢，進(jìn)而會使得供電線路的不穩(wěn)定，使地區(qū)出現(xiàn)大范圍的停電事故，而無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上使得電力的利用效率出現(xiàn)提高，在實(shí)際生活中得到普遍的應(yīng)用。

1、電力自動化和智能化概述

如今開始廣泛應(yīng)用自動化無功補(bǔ)償技術(shù)，它融合了一系列的先進(jìn)技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，可以有效集成發(fā)電廠、用戶以及變電站等，有效地檢測和控制電力生產(chǎn)供應(yīng)，更加高效科學(xué)地進(jìn)行供電等等。簡單來講，就是在電力系統(tǒng)發(fā)電供電的過程中，組合相關(guān)的設(shè)備，結(jié)合可控電子元件，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)給應(yīng)用過來，有效控制電力流動，除了基本的方法，如切斷和接通等，還可以采取其他的方式，來對電壓進(jìn)行調(diào)整和改變，以便進(jìn)一步提升供電的自動化程度。電力系統(tǒng)自動化包括諸多方面的內(nèi)容，如發(fā)電廠的自動化、電網(wǎng)調(diào)度自動化以及電力系統(tǒng)故障處理自動化等等。通過實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化，可以對電力生產(chǎn)的全過程進(jìn)行自動化的控制，電力供應(yīng)的效率和安全性也可以得到顯著的提升。

2、電力自動化系統(tǒng)中智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用方法

2.1對用電客戶進(jìn)行無功補(bǔ)償

通常對于用電客戶進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)男问胶w了以下幾種：首先是經(jīng)過補(bǔ)償，讓電力功率因數(shù)可以較好的負(fù)荷國家電力部門的相關(guān)規(guī)定，同時取得較多的電費(fèi)補(bǔ)償，利用有關(guān)節(jié)電政策的大力宣傳，提升大眾的節(jié)電意識，最終實(shí)現(xiàn)用戶的無功補(bǔ)償，最終不但能夠良好的減少不必要的電流損耗，同時在一定程度上有助于緩解我國緊張的電力壓力；其次是在用電客戶內(nèi)部的配電網(wǎng)絡(luò)中使用無功補(bǔ)償技術(shù)，最終可以對無功耗損起到一定的作用，以便實(shí)現(xiàn)緩解和降低用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

2.2可控飽和電抗器

可控飽和電抗器裝置的應(yīng)用原理是通過對電抗器飽和程度的合理調(diào)節(jié)，改變電力回路中的電流，最終使得與之并聯(lián)的濾波器中存在的多余的容性無功功率負(fù)荷可以被感性電流抵消，實(shí)現(xiàn)容性功率的平衡。可控飽和電抗器裝置的優(yōu)點(diǎn)在于可以裝置使用壽命較長，可以在電氣自動化設(shè)備中長時間的投入使用。但是可控飽和電抗器在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生一定的供電諧波，還會發(fā)出較大的噪音，對電氣自動化設(shè)備的運(yùn)行帶來了一定的干擾，對安裝裝置的設(shè)備造成一定的損耗。

2.3對回路電流進(jìn)行無功補(bǔ)償

這主要是通過固定濾波器來調(diào)整飽和電感器內(nèi)部的磁能飽和程度，通過這樣的方式，能夠?qū)α魅牖芈返母行噪娏鬟M(jìn)行一定程度的變化，以期實(shí)現(xiàn)達(dá)到無功補(bǔ)償。在回路過程中產(chǎn)生的感性電流都可以和濾波器中的電容性進(jìn)行一定程度的消除，以期維持電流的均衡度。然后利用濾波器以及電抗器進(jìn)行電壓串聯(lián)，調(diào)整變壓器的降壓按鈕，對側(cè)母線的電壓進(jìn)行控制，通過這樣的形式，就可以有效的完成無功補(bǔ)償?shù)念A(yù)期目的。

2.4利用無功補(bǔ)償技術(shù)設(shè)計(jì)真空斷路器

一般情況下，假如使用無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的話，能夠在一定程度上降低成本，而且自身結(jié)構(gòu)非常簡單，因此在電氣自動化的具體設(shè)計(jì)過程中，該設(shè)計(jì)方式能夠最大限度的把投資非?？刂圃谧畹退?，不過在具體的實(shí)踐運(yùn)用過程中，也會相應(yīng)的產(chǎn)生相關(guān)的技術(shù)問題。借助無功補(bǔ)償技術(shù)把固定濾波器與合閘管調(diào)節(jié)電抗器進(jìn)行融合，讓其在之前的框架之上構(gòu)成一種無功補(bǔ)償裝置，在實(shí)際的運(yùn)用過程中，可以較好的確保濾波器中的無功補(bǔ)償產(chǎn)生的電流維持在均衡狀態(tài)，通過這樣的方式來符合電力自動化系統(tǒng)對功率因素的需求程度，同時還能夠在較短的時間內(nèi)融合系統(tǒng)以及內(nèi)部電壓對系統(tǒng)進(jìn)行一定程度的無功補(bǔ)償操作，最終在很大程度上防止出現(xiàn)一些其他能量損耗的發(fā)生。

2.5有源濾波器和無緣濾波器

有源濾波器和無緣濾波器裝置的工作原理是利用有源濾波器產(chǎn)生的電流，與電氣自動化系統(tǒng)電力運(yùn)行產(chǎn)生的諧波電流相互進(jìn)行中和、抵消，最終滿足電源的實(shí)際應(yīng)用要求。改裝時能夠充分利用有緣濾波器和無緣濾波器使用的靈活性，提高有緣補(bǔ)償和無緣補(bǔ)償?shù)目煽刂菩浴５上У氖窃撗b置仍然處在實(shí)驗(yàn)研發(fā)的階段，目前仍然沒有面向市場應(yīng)用的跡象。

3、電力系統(tǒng)中智能無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用措施

3.1合理選取智能補(bǔ)償方式

在選擇智能無功補(bǔ)償方式時，為了更好地發(fā)揮無功補(bǔ)償?shù)淖饔?，要?yán)格遵守原則。

（1）在固定補(bǔ)償基礎(chǔ)上結(jié)合動態(tài)化補(bǔ)償，原因是經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，使載荷情況更加復(fù)雜，所以無功補(bǔ)償需要有更高的質(zhì)量。在傳統(tǒng)固定補(bǔ)償技術(shù)的弊端越來越多的情況下，想實(shí)現(xiàn)智能化補(bǔ)償，就要結(jié)合固定補(bǔ)償和自動化補(bǔ)償技術(shù)。

（2）智能補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的要求是需要用綜合補(bǔ)償方法，在使用新設(shè)備過程中會增加兩相用電量，這樣加劇了電網(wǎng)中不平衡問題，三相共補(bǔ)的方式就沒辦法繼續(xù)使用，若只采用單項(xiàng)補(bǔ)償方式，成本需求會比較高。所以把共分結(jié)合的方式用到智能補(bǔ)償系統(tǒng)里，來增加效益，獲得良好的效果。

（3）把快速跟蹤補(bǔ)償和穩(wěn)定態(tài)補(bǔ)償有機(jī)的結(jié)合起來，這樣就能提高補(bǔ)償?shù)撵`活性，更好的適應(yīng)發(fā)展需要。

3.2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(jì)數(shù)據(jù)、整點(diǎn)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等，并對累計(jì)有功與無功電量進(jìn)行計(jì)量；（3）綜合配電監(jiān)控系統(tǒng)具備統(tǒng)計(jì)分析功能，同時能夠結(jié)合具體的輸入條件，形成曲線圖、報(bào)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。

3.3正確選擇電力系統(tǒng)中智能無功補(bǔ)償投切開關(guān)

投切開關(guān)是智能無功補(bǔ)償技術(shù)的重要組成因素，對于無功補(bǔ)償工作效率和電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要影響?，F(xiàn)階段，電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償技術(shù)中使用的投切開關(guān)有以下幾個類型：（1）固態(tài)繼電器。作為電力系統(tǒng)中比較常見的投切開關(guān)，固態(tài)繼電器可以針對預(yù)設(shè)情況立即作出反應(yīng)，由于在投切過程中沒有額外的負(fù)荷產(chǎn)生，所以設(shè)備不容易損壞，使用期限更長。使用固態(tài)繼電器會產(chǎn)生較大的噪音并發(fā)生諧波，也會對設(shè)備造成一定損耗。（2）一體化智能開關(guān)。該設(shè)備實(shí)際上是固態(tài)繼電器和接觸器并聯(lián)使用的結(jié)果，作為投切開關(guān)，它兼具固態(tài)繼電器和接觸器的優(yōu)點(diǎn)，投切速度快，能量損耗低。不過一體化智能開關(guān)造價相對較高，推廣阻力較大。（3）智能一體化開關(guān)。它是低壓真空技術(shù)和永磁技術(shù)發(fā)展到一定水平后結(jié)合的產(chǎn)物，不僅可以實(shí)現(xiàn)電容過零投切，而且具有經(jīng)濟(jì)效益較好、安全可靠、使用周期較長的特點(diǎn)。

3.4智能補(bǔ)償?shù)臒o功控制措施

智能補(bǔ)償?shù)臒o功控制工作原理是這樣的，計(jì)算機(jī)采集三相電壓和電流，跟蹤系統(tǒng)中的無功變化情況，通過控制物理量來改變無功功率，用戶設(shè)定的功率因數(shù)是投切的參考限量，將模糊控制理論給應(yīng)用過來，智能化選擇電容器組合。在電容投切控制中應(yīng)用智能的控制理論，自動及時的投切電容補(bǔ)償，促使無功功率容量得到有效補(bǔ)償。還需要注意其他的一些無功控制措施，是電壓限制條件的合理化，在智能系統(tǒng)中，合理設(shè)定了過電壓保護(hù)值和欠電壓保護(hù)值之后，就可以科學(xué)設(shè)定禁投和禁切電壓值，具備缺相保護(hù)功能，利用無功功率來設(shè)定投切限值；是對投切延時進(jìn)行設(shè)置，要充分結(jié)合實(shí)際情況，來對延時時間合理調(diào)節(jié)，并且還可以對同組電容投切動作時間間隔和快速跟蹤補(bǔ)償進(jìn)行設(shè)置。

結(jié)束語

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。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳棟.配電網(wǎng)先進(jìn)無功補(bǔ)償裝置及其協(xié)調(diào)運(yùn)行研究[D].湖南大學(xué)，2009.

[2]高連強(qiáng).低壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2007.

[3]倪忠富.智能低壓無功補(bǔ)償技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010，05：85.