電力自動化補償技術(shù)分析

李陽

【摘要】隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，集成多功能的智能電力自動補償裝置得到了廣泛應用。無功補償裝置有助于減少線路中的電能損耗，改變線路傳輸狀態(tài)，進而優(yōu)化電能傳輸?shù)墓δ?。本文通過闡述無功補償相關(guān)技術(shù)，進而對電力線路無功補償技術(shù)存在問題進行剖析，并找出相應解決辦法。

【關(guān)鍵詞】電力自動化；無功補償；電力電子技術(shù)

以電力電子技術(shù)為主體，結(jié)合智能控制技術(shù)、信息通信技術(shù)的不斷發(fā)展，催生了眾多電力新技術(shù)的發(fā)展。其中智能型電力自動化無功補償技術(shù)便是其中的代表，集低壓無功補償、綜合配電檢測、配電臺區(qū)的線損計量、電壓合格率的考核、諧波檢測等多功能與一體；智能型電力自動化無功補償裝置既考慮同配電自動化系統(tǒng)的結(jié)合，又逆補了低壓無功補償技術(shù)的不足。

一、電力系統(tǒng)無功補償技術(shù)要點

1.1確定補償容量 作為自動補償裝置其最關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)是補償容量，它是智能補償?shù)幕A性數(shù)據(jù)，直接關(guān)系到補償裝置的性能。補償容量數(shù)據(jù)確定由供電和使用負荷的情況確定，這其中需要采集系統(tǒng)的電壓和電流數(shù)據(jù)，并經(jīng)過一定計算得到補償容量。只有準確確定了補償容量，系統(tǒng)才能實現(xiàn)正常運行。通過確定最合適的補償點，選擇最優(yōu)化計算方法計算最佳補償點，從而選取最合適的補償容量，保證裝置的可靠運行。

1.2常規(guī)補償方式的選擇 補償方式一般分為共補、分補、綜合補償（共補與分補）。一般系統(tǒng)需要的補償容量>60kvar，采用綜合補償方式。選擇合適的補償方式，既能提高電網(wǎng)運行效率，又能保證電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)損。

1.3系統(tǒng)補償級數(shù)的選擇 利用合理的方法，選擇合適的補償級數(shù)，使系統(tǒng)達到最合理狀態(tài)的同時又能節(jié)約成本。補償級數(shù)越多，雖然系統(tǒng)補償精度越高，但卻大大增加運行的成本。因此并不是系統(tǒng)補償級數(shù)越多越好而是應根據(jù)系統(tǒng)需要綜合考慮系統(tǒng)的補償級數(shù)。

1.4系統(tǒng)投切方式 系統(tǒng)的投切應根據(jù)電容器安裝容量比、再結(jié)合補償容量等利用軟件控制自動選擇。使用此種方法應根據(jù)需要盡可能減小裝置體積，簡化結(jié)構(gòu)、增加可靠性。在選擇投切方式的時候，與補償級數(shù)的確定進行有效的結(jié)合，是整個系統(tǒng)保持平衡，達到最優(yōu)化。

二、智能無功補償技術(shù)分析

隨著用電量和電力設備的增加，為滿足系統(tǒng)的無功需求必然導致系統(tǒng)需要大量的無功補償裝置。隨之也推動了智能無功補償技術(shù)的應用和發(fā)展。

2.1選擇補償方式 第一種：固定補償和動態(tài)補償相結(jié)合。隨著系統(tǒng)對無功要求不斷增高，單純固定補償已無法滿足要求，而新動態(tài)補償技術(shù)適應負載變化而逐漸獲得了認可。第二種：共補和分補結(jié)合。低壓系統(tǒng)存在大量的單相設備而大功率設備往往又是三相設備，因此單純的三相共補模式已無法滿足現(xiàn)實需要，因此無功補償裝置朝著綜合補償技術(shù)不斷邁進。第三種：穩(wěn)態(tài)補償和快速跟蹤補償相結(jié)合。此類補償方法主要針對大型鋼鐵冶金企業(yè)，其有較為工藝復雜、電量需求大、負載變化較陜且波動大，采用穩(wěn)態(tài)補償和快速跟蹤補償能提高功率因數(shù)、降低損耗，增加工作效率。

2.2選擇投切開關(guān) 無功補償投切開關(guān)主要有以下幾類：1、過零固態(tài)繼電器，其特點是動態(tài)響應快，投切時間對電網(wǎng)沖擊小，無涌流，有一定功耗和諧波污染，目前使用較為普遍；2、機電一體化智能復合開關(guān)：其特點是投切迅速、功耗低、成本高、可靠性也較低，應用較少；3、機電一體化智能型真空開關(guān)。其特點使用低壓真空滅弧室和永磁操作機構(gòu)，使電容實現(xiàn)過零投切，可適應電容器串聯(lián)電抗器回路的投切，壽命長，有較高可靠性。

2.3無功控制措施 通過傳感器采集三相電壓、電流，計算出系統(tǒng)中的無功缺額并轉(zhuǎn)化為控制量，與用戶設定功率因數(shù)作為參考量，并按照模糊控制理論自動選擇電容器組合。通過采用智能的控制理論，自動投切電容以補償無功功率的方式成為智能投切方式。根據(jù)配電系統(tǒng)三相中每一相無功功率的大小智能化的選擇電容器組合，根據(jù)取平補齊的原則投入到電網(wǎng)中，提高了補償精度。主要措施有：⑴電壓限制條件的科學化。智能系統(tǒng)中設定過、欠電壓保護值，可設置禁設、禁切電壓值，具缺相保護功能，以無功功率設定投切限值。（2）設置投切延時。延時時間可調(diào)，同組的電容投切動作時間間隔可以設置，對快速跟蹤補償設置可以為零。

2.4集成綜合配電監(jiān)測功能

智能無功補償裝置除具備最基本的無功補償功能外，還具備配電監(jiān)測功能。集配電變壓器電氣參數(shù)測量、記憶、通信于一體，利用完整的配電運行參數(shù)的測量機構(gòu)，為電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行提依據(jù)。由于配電監(jiān)測功能能為電力技術(shù)人員提供必要的隔離數(shù)據(jù)，因此也成為了配電電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基本的組成部分。

2.5模塊化結(jié)構(gòu)

將電容、投切開關(guān)、保護裝置集成到一個單元內(nèi)，制成模塊化結(jié)構(gòu)，便于隨時更換，為系統(tǒng)的維護和調(diào)整帶來了極大便利。因此，無功功率補償?shù)哪K化設計也逐漸成為一種趨勢。

三、電氣自動化中無功補償技術(shù)的應用

1、真空斷路器投切電容器 這種方式具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低，便于利用放電線圈進行放電等特點。實際運行中，由于開關(guān)投切時電容器會產(chǎn)生極高的電壓，而已造成設備損壞。因此系統(tǒng)中需要串聯(lián)合適的電抗器，以減少高壓帶來的危害。

2、可控飽和電抗器 通過調(diào)節(jié)電抗器飽和程度，改變電力回路中的電流，并使并聯(lián)濾波器多余的容性無功功率被感性電流所抵消，實現(xiàn)功率的平衡。具有可長期投入但損耗和噪聲較大，并產(chǎn)生一定諧波等缺點。

3、固定濾波器 固定濾波器一般配置在低壓母線上，通過對母線電壓進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對無功功率的補償。這種方式不但可以為補償系統(tǒng)無功，同時還有消除系統(tǒng)諧波的作用。

4、有源濾波器與無源濾波器 目前電力系統(tǒng)中多采用并聯(lián)電容器的方式來補償系統(tǒng)的無功功率，這種方式又稱為無源濾波。而隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，有源濾波裝置的研究逐漸成為了熱門和趨勢。與傳統(tǒng)的無源濾波裝置相比，有源濾波裝置具有能自動采集系統(tǒng)無功和諧波，自動實時進行跟蹤和補償?shù)膬?yōu)點，同時及時線路參數(shù)發(fā)生改變系統(tǒng)照樣同樣可以適應補償?shù)男枰６鵁o源濾波器往往受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的影響，同時在投切過程中對系統(tǒng)的影響較大，且容易產(chǎn)生一定量的諧波等缺點。

5、并聯(lián)混合有源濾波器等設備的應用 在電氣自動化中應用無功補償技術(shù)，需要技術(shù)人員及時的掌握無功補償技術(shù)設備的發(fā)展情況。通過選擇應用具有先進的無功補償技術(shù)和設備，能夠有效地提高無功補償?shù)男省Ｍㄟ^將無源和有源濾波器進行有效的結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)地域諧波的無功補償。這種技術(shù)方案可以有效的解決電力濾波器補償過大的問題，同時也是一些大型電氣自動化系統(tǒng)中常用的無功補償方案。在并聯(lián)混合補償設備中，在處理器的控制下有源濾波可以向供電系統(tǒng)中注入和負荷諧波大小相等相位相反的反向諧波，從而達到消除濾波的目標。在有源濾波中通過使用諧波器中剩余電流和諧波電流相反的特點，可以實現(xiàn)兩者之間的相互抵消，從而得到控制電源電流的目標。

四、結(jié)束語

智能跟蹤自動無功補償裝置通過補償系統(tǒng)無功容量，進而提供系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，保證電能質(zhì)量，減少系統(tǒng)損耗，為電力系統(tǒng)的運行提供支持。同時智能跟蹤自動補償技術(shù)也是伴隨著電力電子技術(shù)、智能監(jiān)控技術(shù)、通信技術(shù)等眾多技術(shù)基礎上發(fā)展而來的，因此對于推動智能電網(wǎng)的發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

參考文獻

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