電力自動(dòng)化中智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用研究

徐援軍

（金建工程設(shè)計(jì)有限公司山東煙臺(tái)264670）

電力自動(dòng)化中智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用研究

徐援軍

（金建工程設(shè)計(jì)有限公司山東煙臺(tái)264670）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力行業(yè)也隨之得以進(jìn)步與發(fā)展，電力自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)之中，同時(shí)也取得了一定的成績(jī)與效果。但是在電力系統(tǒng)的實(shí)際操作運(yùn)行中，一些電氣設(shè)備會(huì)受到某些因素的干擾，對(duì)電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的安全造成一定的影響。因此，無功補(bǔ)償技術(shù)就對(duì)解決這些問題發(fā)揮了極大的作用，同時(shí)優(yōu)化電力企業(yè)的自動(dòng)化系統(tǒng)。

電力企業(yè)自動(dòng)化；智能無功補(bǔ)償技術(shù)；應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民日常生活水平的不斷提高，對(duì)于電量的需求也在不斷的增加，就會(huì)造成電網(wǎng)的負(fù)荷量加大，相關(guān)電力系統(tǒng)在安全運(yùn)行方面將面臨著巨大的困境。為了提升相關(guān)的管理效率，加強(qiáng)管理的力度，將自動(dòng)化的技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的管理工作中。近年來，我國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)已日漸成熟，但是在實(shí)際的操作與運(yùn)行中還是會(huì)出現(xiàn)各式各樣的問題，對(duì)電力企業(yè)的發(fā)展造成消極、負(fù)面的影響。據(jù)此，人們研發(fā)了智能無功補(bǔ)償技術(shù)來解決這類問題，進(jìn)而優(yōu)化電力系統(tǒng)，改善電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量與水平。

1 相關(guān)概念

1.1 電力自動(dòng)化

電力自動(dòng)化的實(shí)施需要依靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程大致為電廠—電網(wǎng)——區(qū)域電網(wǎng)—街道電網(wǎng)—用戶。通過大量的輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)及多級(jí)變壓設(shè)備等一系列的設(shè)備進(jìn)行配合，從而完成電力的輸送。電力自動(dòng)化則是將電力系統(tǒng)在運(yùn)行中的主要環(huán)節(jié)集中起來，同時(shí)借助計(jì)算機(jī)技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來控制、監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電等環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀況。除此之外，電子自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)還離不開相關(guān)的可控電子元件。就目前而言，電力自動(dòng)化中主要包括發(fā)電站自動(dòng)化、電力信息自動(dòng)化、電力故障處理自動(dòng)化、配電系統(tǒng)的自動(dòng)化等。

1.2 智能無功補(bǔ)償技術(shù)

電力系統(tǒng)在正常的運(yùn)行過程中難免會(huì)被電氣設(shè)備中的電感、電容等元件之間形成的磁場(chǎng)干擾，從而產(chǎn)生無功。同時(shí)，由于無功在電路中會(huì)產(chǎn)生一定的電流，就會(huì)給電力系統(tǒng)增加一定量的負(fù)擔(dān)，使相關(guān)變壓設(shè)備的利用率降低。但是，在電力系統(tǒng)中如果不使用這些設(shè)備，電力系統(tǒng)將無法維持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。據(jù)此，就需要在電力系統(tǒng)中加入一種元件，可以將系統(tǒng)中產(chǎn)生的無功電流進(jìn)行等大反向的抵消，由此就可以極大程度的降低電力系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而提升系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性，將無功減少或者是消除。

2 電力自動(dòng)化中智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

就目前而言，智能無功補(bǔ)償技術(shù)在電力自動(dòng)化發(fā)展中的應(yīng)用主要包含了三方面的內(nèi)容。①調(diào)節(jié)電器、電容器的電壓，控制管理固定濾波器設(shè)備。主體透過電氣低壓布線上方的濾波器設(shè)備的連接，或者是降低變壓器設(shè)備低壓側(cè)母線來對(duì)其電壓進(jìn)行調(diào)整與處理，進(jìn)而對(duì)無功進(jìn)行處理。②有源濾波器裝置，它是將電力電子設(shè)施轉(zhuǎn)變成與同負(fù)序電流內(nèi)和諧波電流反向的電流，進(jìn)而使該設(shè)備與電源系統(tǒng)總體應(yīng)用的需求相符，使其能夠?qū)崿F(xiàn)相互抵消的重要作用。③可控制飽和電抗器系統(tǒng)設(shè)備。該設(shè)備是利用電抗器裝置的飽和性與更新回路電流，使感性電流與并聯(lián)濾波器裝置中的無用無功功率進(jìn)行相互的抵消。

現(xiàn)如今，智能無功補(bǔ)償技術(shù)在電力自動(dòng)化的發(fā)展過程中仍舊存在許多的問題與不足之處。最主要的就是配電網(wǎng)的倒送現(xiàn)象，這個(gè)問題在一定程度上加大了配網(wǎng)功率的能耗及相關(guān)的損失，加劇了配電線路的負(fù)擔(dān)及相關(guān)的影響，進(jìn)而引發(fā)電力系統(tǒng)在供電電壓方面的偏差，加大了電力系統(tǒng)的無功功率。尤其是在一些通過固定電容器裝置來進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用中，其電力的負(fù)荷較低就會(huì)引起無功倒送的問題。除此之外，在設(shè)定的無功補(bǔ)償?shù)目傮w容量標(biāo)準(zhǔn)與相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)不相符時(shí)，就會(huì)造成變電站之間的無功補(bǔ)償電容不能夠按照其電力負(fù)荷的實(shí)際變化進(jìn)行就地電容的調(diào)整，且容易引發(fā)低負(fù)荷狀態(tài)下的過度補(bǔ)償問題，高負(fù)荷狀態(tài)下無功功率因數(shù)較低的現(xiàn)象。大多數(shù)發(fā)電廠中形成的無功電流會(huì)被傳送至高壓變電站，再由輸電線傳送至中低壓的變電站，進(jìn)而就會(huì)造成遠(yuǎn)距離輸送無功電流的現(xiàn)象與問題。

現(xiàn)階段，我國(guó)在電力自動(dòng)化中使用的智能無功補(bǔ)償技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，其有關(guān)的應(yīng)用包括：①真空斷路投切電容器，是無功補(bǔ)償設(shè)備中的一種，其造價(jià)低廉，操作簡(jiǎn)便。但是在合閘時(shí)比較容易產(chǎn)生較大的電壓，進(jìn)而對(duì)相關(guān)設(shè)備造成一定程度的損害。同時(shí)，該設(shè)備無法進(jìn)行頻繁的投切操作，其耐受力較弱，操作使用的壽命較短。②可控飽和電抗器，這是以調(diào)節(jié)電抗器飽和程度為手段，進(jìn)而對(duì)整個(gè)電力回路中的電流進(jìn)行調(diào)整，使并聯(lián)濾波器中產(chǎn)生的無功功率和感性電流進(jìn)行相互的抵消，以此來達(dá)到相應(yīng)的平衡狀態(tài)，但是這個(gè)設(shè)備在運(yùn)行的過程中會(huì)形成譜波，產(chǎn)生較大的噪音，影響設(shè)備的使用壽命。③有源濾波器，可以產(chǎn)生同負(fù)序電流相反的電流，進(jìn)而使得兩者相互抵消，最終消除負(fù)序電流。該設(shè)備具有無功補(bǔ)償快、調(diào)節(jié)迅速、無諧波產(chǎn)生等特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是造價(jià)高昂，不利于廣泛推廣使用。④固定濾波器，該設(shè)備是與電容器、電抗器相結(jié)合使用的。通過對(duì)低壓側(cè)母線電壓的調(diào)節(jié)，來降低無功功率。與此同時(shí)，對(duì)于該設(shè)備在使用時(shí)，必須提前裝好晶閘管和通斷開關(guān)，以保障濾波功能的實(shí)現(xiàn)。

3 電力自動(dòng)化中智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

3.1 選擇正確的智能無功補(bǔ)償方式

在電力自動(dòng)化中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的操作情況來進(jìn)行對(duì)智能無功補(bǔ)償方式進(jìn)行相應(yīng)的選擇。在進(jìn)行智能無功補(bǔ)償方式的選擇時(shí)，需要遵循以下幾個(gè)原則：

（1）堅(jiān)持動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與固定補(bǔ)償相結(jié)合的方式。隨著電力企業(yè)的飛速發(fā)展，電力運(yùn)行系統(tǒng)的負(fù)荷量也在不斷的加大，且形式也變得越來越復(fù)雜，這就給智能無功補(bǔ)償技術(shù)提出了更高層次的要求。傳統(tǒng)的固定補(bǔ)償技術(shù)隨著電力技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)遭到淘汰，新型的智能補(bǔ)償方式需要將傳統(tǒng)的固定補(bǔ)償與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合。

（2）智能無功補(bǔ)償取藥采取綜合補(bǔ)償方式。隨著電氣化技術(shù)的提升，越來越多的電氣設(shè)備都在電網(wǎng)中展開了使用，就加劇了電網(wǎng)中三相不平衡的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的三相共補(bǔ)技術(shù)已經(jīng)滿足不了目前的電力需求狀況，加之單項(xiàng)補(bǔ)償技術(shù)的使用成本較高，因此采用綜合智能補(bǔ)償方式，進(jìn)行共分結(jié)合技術(shù)，才能夠有效地提升無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。

（3）快速跟蹤補(bǔ)償技術(shù)，這是一種新型的補(bǔ)償技術(shù)，將這項(xiàng)技術(shù)與穩(wěn)定態(tài)補(bǔ)償技術(shù)相結(jié)合，是電力自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)的一種重要的發(fā)展方向。

3.2 合理選擇無功補(bǔ)償投切開關(guān)

智能無功補(bǔ)償技術(shù)中對(duì)于投切開關(guān)的選擇是十分必要的，對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)的效率及電力系統(tǒng)的運(yùn)行的穩(wěn)定性有著極其重要的影響?，F(xiàn)今補(bǔ)償投切開關(guān)主要包括以下幾種：

（1）固態(tài)繼電器。在無功補(bǔ)償技術(shù)中最常見的一種投切開關(guān)，可以在對(duì)相關(guān)條件做出及時(shí)的反映，且在投切過程中不會(huì)對(duì)電網(wǎng)形成一定的沖擊，其設(shè)備的使用壽命較長(zhǎng)。但是這種設(shè)備在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生譜波，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生極大的噪音，形成一定的耗損。

（2）一體化智能開關(guān)。這種投切開關(guān)是將固態(tài)繼電器與接觸器相結(jié)合，同時(shí)結(jié)合這兩種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。這種設(shè)備的使用能夠進(jìn)行快速的投切，有效地降低其能量的耗損。但是這種開關(guān)的成本較高，不利于大范圍的推廣使用。

（3）智能一體化真空開關(guān)。這種設(shè)備將低壓真空技術(shù)及永磁技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，從而完成了電容過零投切。除此之外，這類開關(guān)的使用成本比較能夠被大眾所接受，其可靠性較強(qiáng)，設(shè)備的使用時(shí)間也比較長(zhǎng)。

3.3 對(duì)無功控制措施的選擇

智能無功補(bǔ)償技術(shù)，是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三相電流、電壓的采集，同時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)中的無功變化進(jìn)行追蹤，從而將無功功率轉(zhuǎn)化為控制物理量。其中投切需要參考電力用戶設(shè)定的功率因數(shù)，來選擇合理的電容器組合。在無功補(bǔ)償?shù)倪^程中，需要依據(jù)三相中各部分的功率大小、智能化的選擇電容組合。

（1）科學(xué)的設(shè)置電壓制約條件。在電力系統(tǒng)中，可以依據(jù)其中的無功功率來設(shè)置相應(yīng)的禁切、禁投值。同時(shí)，明確電壓制約條件下各種參數(shù)的取值范圍，結(jié)合電力系統(tǒng)的實(shí)際要求，增強(qiáng)這些制約條件下參數(shù)選擇的合理性。

（2）合理的設(shè)定投切的延時(shí)功能，對(duì)時(shí)間進(jìn)行一定程度的控制與調(diào)節(jié)。這種方式的使用，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行及時(shí)的跟蹤與補(bǔ)償，同時(shí)將跟蹤補(bǔ)償值設(shè)置為零。

4 結(jié)束語

綜上所述，智能無功補(bǔ)償技術(shù)是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)也是現(xiàn)階段我國(guó)最先進(jìn)的無功補(bǔ)償技術(shù)。應(yīng)用于電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，能夠有效地提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)而提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國(guó)科技的發(fā)展，將會(huì)有越來越多的新設(shè)備與新技術(shù)應(yīng)用于無功補(bǔ)償技術(shù)中，使智能無功補(bǔ)償技術(shù)向著更加智能化的方向發(fā)展。

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[3]陳健鵬.電力自動(dòng)化中智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（月刊），2014（7）：60.

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TM714.3

A

1004-7344（2016）24-0067-02

2016-8-9

徐援軍（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事供配電設(shè)計(jì)工作。