試論電力自動化技術的發展及應用

【摘 要】本文闡述了電力系統中配電自動化的應用現狀，分析了當前配電自動化模式及其方案，為加快電力系統配電網自動化的發展提供了可靠性依據。

【關鍵詞】電力系統；自動化技術；發展

0 引言

電力電子技術、智能控制技術和信息通信技術的不斷發展，帶動了許多電力新技術、新設備的不斷出現，近年來隨著城鄉電網改造的進行，智能無功補償技術在各地低壓配電網的公用配變被廣泛應用，它集低壓無功補償、綜合配電監測、配電臺區的線損計量、電壓合格率的考核、諧波監測等多種功能于一身：同時還充分考慮了與配電自動化系統的結合。

1 傳統的低壓無功補償技術

采集單一信號，采用三相電容器，三相共補這種補償方式適用于負荷主要是三相負載（電動機）的場合，但假如當前的負載主要為居民用戶，三相負荷很可能不平衡。那么各相無功需量也不同，采用這種補償方式會在不同程度上出現過補或欠補。投切開關多采用交流接觸器其缺點是響應速度較慢，在投切過程中會對電網產生沖擊涌流，使用壽命短。而無功控制策略則控制物理量多為電壓、功率因數、無功電流，其投切方式為；循環投切、編碼投切。這種策略沒有考慮電壓的平衡關系與區域的無功優化，通常不具備配電監測功能。

2 智能無功補償技術分析

固定補償與動態補償相結合隨著社會的發展，負載類型越來越復雜，電網對無功要求也越來越高，因此單純的固定補償已經不能滿足要求，新的動態無功補償技術能較好地適應負載變化。而三相共補與分相補償相結合這種新的設備尤其是大量的電力電子、照明等家居設備，都是兩相供電，電網中三相不平德的情況越來越多，三相共補同投同切已無法解決三相不平衡的問題，而全部采用單相補償則投資較大。因此根據負載情況充分考慮經濟性的共分結合方式在新的經濟條件下日益廣泛應用。穩態補償與快速跟蹤補償相結合的補償方式是未來發展的一個趨勢。主要是針對大型的鋼鐵冶金等企業，工藝復雜、用電量大、負載變化快、波動大，充分有效地進行無功補償，不僅可以提高功率因數、降損節能，而且可以充分挖掘設備的工作容量，充分發揮設備能力，提高工作效率，提高產量和質量，經濟效益大。

采集三相電壓、電流信號，跟蹤系統中無功的變化，以無功功率為控制物理量，以用戶設定的功率因數為投切參考限量，依據模糊控制理論智能選擇電容器組合，智能投切是針對星一角結合情況。電容投切控制采用智能控制理論，自動及時地投切電容補償，補償無功功率容量。根據配電系統三相中每一相無功功率的大小智能選擇電容器組合，依據“取平補齊”的原則投入電網，實現電容器投切的智能控制，使補償精度高。科學的電壓限制條件可設定的過、欠壓保護值，可設置禁投（低谷高電壓）、禁切（高峰低電壓）電壓值，具缺相保護功能，以無功功率為投切門限值。可設置投切延時，延時時間可調（既可支持快速跟蹤無功補償，也可支持穩態補償），同組電容投切動作時間間隔可設置，對快速跟蹤補償可設置為零。

采用先進的投切開關，目前采用的投切開關主要有以下幾種：過零觸發固態繼電器，其特點是動態響應快，在投切過程中對電網無沖擊、無涌流，壽命較長，但有一定的功耗和諧波污染，目前運用比較普遍。機電一體化智能復合開關，該開關是由交流接觸器和固態繼電器并聯運行，綜合兩種開關的優點，既實現了快速授切，又降低了功耗。目前主要由于成本及可靠性原因應用較少。機電一體化智能型真空開關，該開關采用低壓真空滅弧室及永磁操作機構，可實現電容過零投切，還可適應電容器串聯電抗器回路的投切，壽命長，可靠性高，目前正在實現商品化。

3 集成綜合配電監測功能

綜合配電監測功能集配電變壓器電氣參數測量、記憶、通信于一體，是一套比較完整的配電運行參數測量機構，是低壓配電電網中考核單元線損的理想手段。它能隨時為電網治理人員提供所需要的各類數據，是為電網的安全運行和經濟運行提供可靠的治理依據，是配電電網自動化系統的基本組成部分。主要功能如下：實時監測配變三相數據：電壓、電流、功率、功率因數、頻率，累計數據記錄，整點數據記錄和統計數據記錄功能。累計計量有功、無功電量：查詢統計分析功能并根據輸入條件生成各種報表、曲線、棒圖、餅圖。一般都配有相關的后臺處理軟件，大多數可實現網絡多機操作與數據共享。

集成電壓監測功能是根據電壓檢測儀標準進行采樣與數據統計處理，便于用戶考核電壓合格率，可用于電壓監測考核。而集成在線諧波監測功能則較好一點的監測終端采用DSP作為CPu，應用FFT快速傅立葉算法，可精確計算測：量出電壓、電流、功率因數、有功及無功電量等配電參數，還可以分析1～3次諧波，從而實現在線的諧波監測功能，該數據可根據用戶要求在后臺軟件上進行分析處理。某些功能較先進的監控終端充分地考慮了設備的可持續性使用，采用標準的R■232、R■485接口，可根據用戶要求非凡配置Modem、現場總線（Profibus）等，與配網自動化系統有機結合。具體通信方式有以下幾種，或是其一或是多種方式的結合。手工抄表；有線、無線、電卡等多種抄表方式。直接通信：與配電自動化系統接口，為用戶提供了多種解決方案以適應不同的配網自動化系統與子站或主站的直接通信。與FTU的通信：可通過FTU實現一點對多點采集，以實現數據遠傳并與配電自動化系統接口與集抄系統的通信，通常采用載波或直聯。

當前應用較廣的模塊化設計結構。是將電容器、投切開關，保護集成在一個單元內，形成多種容量規格的標準化單元，其特點是結構與功能的模塊化形成滿足不同用戶要求的系列產品，同時還便于各種裝置在使用現場的維修與調整。

4 配電網自動化技術應用現狀

配電自動化指利用現代電子技術、通信技術、計算機及網絡技術與電力設備相結合，將配電網在正常及事故情況下的監測、保護、控制、計量和供電部門的工作管理有機融合在一起，改進供電質量，與用戶建立更密切更負責的關系，以合理的價格滿足用戶要求的多樣性，力求供電經濟性最好，企業管理更為有效。配電自動化是一個龐大復雜的、綜合性很高的系統性工程，包含電力企業中與配電系統有關的全部功能數據流和控制。

從保證對用戶的供電質量，提高服務水平，減少運行費用的觀點看，配電自動化是一個統一的整體。目前實現配電自動化大體有以下幾種方式：

（1）在l0kV輻射線路或樹狀線路采用重合器、分段器方式。由于不需配置通道和主站系統，依靠重合器和分段器自身的功能進行線路故障時的故障隔離和恢復供電，因而實施比較容易，投資較節省。

（2）在10kV環形電纜配電網絡中采用重合器，配合環網柜實現配電自動化。

（3）在l0kV環形電纜配電網絡中采用環網柜加裝FTU并設置配電網自動化系統，環網柜可以是戶外的，亦可是戶內式。

（4）我國城市大多數是由沿城市街道敷設的架空絕緣導線構成l0kV配電網絡。針對這種配電網絡，目前采用的配電自動化方式是首先進行網絡優化改造，形成多個環網或“手拉手”線路，使每一用戶有兩個供電源。

以上幾種應用方式雖在各地得到一些應用，其應用效果不是很理想，由于各地經濟條件、社會需求及技術發展的差異，需要優化改進的地方很多。

5 結束語

由于現代電力自動化程度的提高，使得用電質量得到了保證，同時由于自動化程度的提高減少了維護費用，設備利用率提高，經濟調度的實施都大大的降低了運行成本，取得了可觀的經濟效益。總之，隨著科技的快速發展進步，高科技企業的增加，電力企業在如何更好地滿足用戶不斷提高的需求的同時，還要對用戶電網進行更全面的治理、監控，在這個過程中，將有各種新技術、新設備發展起來，未來的無功補償技術將會更加經濟有效。

[責任編輯：周娜]