電力自動化中智能無功補償技術(shù)的應用研究

徐援軍

（金建工程設(shè)計有限公司山東煙臺264670）

電力自動化中智能無功補償技術(shù)的應用研究

徐援軍

（金建工程設(shè)計有限公司山東煙臺264670）

隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電力行業(yè)也隨之得以進步與發(fā)展，電力自動化技術(shù)被廣泛應用于各行各業(yè)之中，同時也取得了一定的成績與效果。但是在電力系統(tǒng)的實際操作運行中，一些電氣設(shè)備會受到某些因素的干擾，對電力系統(tǒng)在運行時的安全造成一定的影響。因此，無功補償技術(shù)就對解決這些問題發(fā)揮了極大的作用，同時優(yōu)化電力企業(yè)的自動化系統(tǒng)。

電力企業(yè)自動化；智能無功補償技術(shù)；應用

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

1 相關(guān)概念

1.1 電力自動化

電力自動化的實施需要依靠計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，電力系統(tǒng)的運行過程大致為電廠—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)及多級變壓設(shè)備等一系列的設(shè)備進行配合，從而完成電力的輸送。電力自動化則是將電力系統(tǒng)在運行中的主要環(huán)節(jié)集中起來，同時借助計算機技術(shù)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來控制、監(jiān)測電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電等環(huán)節(jié)的運行狀況。除此之外，電子自動化的實現(xiàn)還離不開相關(guān)的可控電子元件。就目前而言，電力自動化中主要包括發(fā)電站自動化、電力信息自動化、電力故障處理自動化、配電系統(tǒng)的自動化等。

1.2 智能無功補償技術(shù)

電力系統(tǒng)在正常的運行過程中難免會被電氣設(shè)備中的電感、電容等元件之間形成的磁場干擾，從而產(chǎn)生無功。同時，由于無功在電路中會產(chǎn)生一定的電流，就會給電力系統(tǒng)增加一定量的負擔，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)備的負擔，進而提升系統(tǒng)在運行過程中的安全性，將無功減少或者是消除。

2 電力自動化中智能無功補償技術(shù)的應用現(xiàn)狀

就目前而言，智能無功補償技術(shù)在電力自動化發(fā)展中的應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)母線來對其電壓進行調(diào)整與處理，進而對無功進行處理。②有源濾波器裝置，它是將電力電子設(shè)施轉(zhuǎn)變成與同負序電流內(nèi)和諧波電流反向的電流，進而使該設(shè)備與電源系統(tǒng)總體應用的需求相符，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行相互的抵消。

現(xiàn)如今，智能無功補償技術(shù)在電力自動化的發(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擔及相關(guān)的影響，進而引發(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行補償?shù)膽弥校潆娏Φ呢摵奢^低就會引起無功倒送的問題。除此之外，在設(shè)定的無功補償?shù)目傮w容量標準與相關(guān)規(guī)定的標準不相符時，就會造成變電站之間的無功補償電容不能夠按照其電力負荷的實際變化進行就地電容的調(diào)整，且容易引發(fā)低負荷狀態(tài)下的過度補償問題，高負荷狀態(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，進而就會造成遠距離輸送無功電流的現(xiàn)象與問題。

現(xiàn)階段，我國在電力自動化中使用的智能無功補償技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，其有關(guān)的應用包括：①真空斷路投切電容器，是無功補償設(shè)備中的一種，其造價低廉，操作簡便。但是在合閘時比較容易產(chǎn)生較大的電壓，進而對相關(guān)設(shè)備造成一定程度的損害。同時，該設(shè)備無法進行頻繁的投切操作，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，進而對整個電力回路中的電流進行調(diào)整，使并聯(lián)濾波器中產(chǎn)生的無功功率和感性電流進行相互的抵消，以此來達到相應的平衡狀態(tài)，但是這個設(shè)備在運行的過程中會形成譜波，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)生同負序電流相反的電流，進而使得兩者相互抵消，最終消除負序電流。該設(shè)備具有無功補償快、調(diào)節(jié)迅速、無諧波產(chǎn)生等特點，其缺點是造價高昂，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。通過對低壓側(cè)母線電壓的調(diào)節(jié)，來降低無功功率。與此同時，對于該設(shè)備在使用時，必須提前裝好晶閘管和通斷開關(guān)，以保障濾波功能的實現(xiàn)。

3 電力自動化中智能無功補償技術(shù)的應用

3.1 選擇正確的智能無功補償方式

在電力自動化中，應該根據(jù)實際的操作情況來進行對智能無功補償方式進行相應的選擇。在進行智能無功補償方式的選擇時，需要遵循以下幾個原則：

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

（2）智能無功補償取藥采取綜合補償方式。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)的三相共補技術(shù)已經(jīng)滿足不了目前的電力需求狀況，加之單項補償技術(shù)的使用成本較高，因此采用綜合智能補償方式，進行共分結(jié)合技術(shù)，才能夠有效地提升無功補償?shù)慕?jīng)濟效益。

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

3.2 合理選擇無功補償投切開關(guān)

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

（1）固態(tài)繼電器。在無功補償技術(shù)中最常見的一種投切開關(guān)，可以在對相關(guān)條件做出及時的反映，且在投切過程中不會對電網(wǎng)形成一定的沖擊，其設(shè)備的使用壽命較長。但是這種設(shè)備在使用時會產(chǎn)生譜波，同時還會產(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，同時結(jié)合這兩種設(shè)備的優(yōu)點。這種設(shè)備的使用能夠進行快速的投切，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，設(shè)備的使用時間也比較長。

3.3 對無功控制措施的選擇

智能無功補償技術(shù)，是利用計算機進行三相電流、電壓的采集，同時對電力系統(tǒng)中的無功變化進行追蹤，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)置相應的禁切、禁投值。同時，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)的實際要求，增強這些制約條件下參數(shù)選擇的合理性。

（2）合理的設(shè)定投切的延時功能，對時間進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行及時的跟蹤與補償，同時將跟蹤補償值設(shè)置為零。

4 結(jié)束語

綜上所述，智能無功補償技術(shù)是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，同時也是現(xiàn)階段我國最先進的無功補償技術(shù)。應用于電力自動化系統(tǒng)中，能夠有效地提升電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，進而提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。隨著我國科技的發(fā)展，將會有越來越多的新設(shè)備與新技術(shù)應用于無功補償技術(shù)中，使智能無功補償技術(shù)向著更加智能化的方向發(fā)展。

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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)計工作。