智能無功補償技術在電力自動化中的應用

許 平

（廣東誠譽工程咨詢監(jiān)理有限公司，廣東 佛山 528000）

0 引 言

隨著科技水平的不斷提高，高效應用電能的探索取得了重大突破。科研人員利用收集的用電信息數(shù)據(jù)，采用智能無功補償技術，彌補了傳統(tǒng)無功率電網(wǎng)技術的缺陷。我國城鄉(xiāng)、地域間的差距較大，存在電壓不穩(wěn)定、無功補償不合理或者部分地區(qū)無功不足的問題。長距離電能傳輸時，智能無功補償技術可減少電能損耗，實現(xiàn)更大的社會經(jīng)濟效益。本文分析和探討智能無功補償技術在電力自動化中的應用，評估了智能無功補償技術的應用方向和發(fā)展趨勢。

1 智能無功補償技術的簡介

供電設備工作時，電感、電容元件將產(chǎn)生磁場，對應磁場將形成無功，無功在電路中形成的電流將增大供電系統(tǒng)的壓力，從而影響電力系統(tǒng)的安全運作。電容、電感元件是電力系統(tǒng)的必備元件，此時可在電力系統(tǒng)中接入另一種元件，以反向抵消無功電流，這種方法就是無功補償技術。無功補償技術具備平衡電流、減少線路和變壓器的工作損耗、減少低壓配電臺區(qū)的線損量、考核電壓合格率及諧波監(jiān)測等功能。因此，智能無功補償技術被廣泛應用于各地低壓配電網(wǎng)的公用配變[1]。

2 傳統(tǒng)低壓無功補償設備和智能低壓無功補償設備的比較

傳統(tǒng)低壓無功補償設備使用單一信號和三相電容器共補。當負荷主要是電動機時，傳統(tǒng)補償方式適合；當負荷主要是用戶時，將出現(xiàn)用電不平衡現(xiàn)象，而傳統(tǒng)補償方式會造成不同程度的過補或欠補問題。在電網(wǎng)中應用智能無功補償技術設備，可解決這些問題。使用完整的配電運行參數(shù)測量系統(tǒng)進行配合，采用先進技術進行信號傳輸，可高效、及時彌補欠缺。

傳統(tǒng)低壓無功補償設備的控制器開關一般采用交流接觸器，傳播速度慢，投切過程中磨損電網(wǎng)，且使用壽命短。實際使用中，智能無功補償技術設備改進了開關傳播速度慢和電流沖擊電網(wǎng)的問題，如機電一體的智能真空開關和機電一體的復合開關。實際應用中，智能無功補償技術采用了固定補償與動態(tài)補償相結合、三相共補與分相補償相結合的模式。目前，負載超負荷的情況越來越復雜，對無功補償技術的要求也越來越嚴苛。固定、單一的補償技術已無法滿足電網(wǎng)的發(fā)展要求，需利用智能無功補償技術適應嚴重的超負荷現(xiàn)狀。

3 智能無功補償技術在電力自動化中的應用

現(xiàn)階段，無功補償技術已在電力系統(tǒng)中得到初步應用，極大地解決了遠距離傳輸電能時的電能損耗問題，提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用無功補償技術包括固定濾波器、可控飽和電抗器、真空斷路投切電容器和靜止無功補償裝置。這些技術均存在一定不足。使用固定濾波器前，需安裝晶閘管和通斷開關，增加了線路復雜度，且控制器開關影響整個系統(tǒng)的正常運行；可控飽和電抗器和真空斷路投切電容器的工作原理不同，但都會減少設備的正常使用壽命；靜止無功補償裝置難以控制參數(shù)，導致實際應用效果不理想。因此，利用智能、便捷的網(wǎng)絡設備并行多臺電容器，組成低壓無功自動控制系統(tǒng)，可自動生成網(wǎng)絡系統(tǒng)。當一個機器出現(xiàn)故障時，另一個機器可自動識別和產(chǎn)生一個新的網(wǎng)絡系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)正常運行[2]。

4 智能無功補償技術在電力自動化應用中的改變

4.1 合理選擇智能無功補償技術

合理選擇智能無功補償技術，可有效提升無功補償效率，如穩(wěn)態(tài)補償與快速跟蹤補償相結合。從實際情況分析，穩(wěn)態(tài)補償與快速跟蹤補償相結合是無功補償技術的必然發(fā)展趨勢。從經(jīng)濟效益分析，無功補償技術的技術成本和實際收益效果不平衡，影響了無功補償技術的推廣。采用穩(wěn)態(tài)補償與快速跟蹤補償相結合的方式，可提高功率因數(shù)、減少能源浪費，充分發(fā)揮設備能力，有效提高工作效率和工作質量。從長遠發(fā)展分析，需根據(jù)社會實際需求，保證電力系統(tǒng)有效運作的前提下，對用電量大、負荷變化快及波動大的大型鋼鐵冶金企業(yè)進行合理的無功補償，以控制智能無功補償技術的成本投入。從技術方面分析，復雜的電網(wǎng)建設種類繁多且不斷優(yōu)化電力設備，無法使用一種智能無功補償技術應對。實際工作中，結合智能動態(tài)補償技術和固定補償技術來彌補單一技術的缺陷。同時，大量增加的電氣設備加重了電網(wǎng)三相不平衡的情況，需使用綜合性智能無功補償技術。為降低成本投入，可采用公分結合補償辦法或者快速跟蹤補償結合穩(wěn)態(tài)補償?shù)姆椒╗3]。

4.2 科學配置智能無功補償控制器

智能無功補償技術的很多功能不是獨立實現(xiàn)的，如采樣、運算及元件保護功能，需要無功補償控制器的配合。隨著技術的發(fā)展，無功補償控制器的種類越來越多。不同型號的無償控制器，優(yōu)缺點和實際適用情況不同。因此，需結合具體使用環(huán)境和實際需求，配置合適的無償控制器。

4.2.1 功率因數(shù)控制器

功率因數(shù)控制器的優(yōu)點是操作簡單，可直接讀取相關數(shù)據(jù)，易實現(xiàn)控制功能。它的缺點是實際工作中易出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象，所以實際應用范圍不廣。

4.2.2 無功功率型控制器

無功功率型控制器的優(yōu)點是線路穩(wěn)定性好，可直接顯示電網(wǎng)參數(shù)和電容器投切特性，可自動設置和試運行，并可選擇ModbusRS485進行通信。它的缺點是成品質量差距大，且需考慮成本和效益。

4.2.3 動態(tài)補償控制器

動態(tài)補償控制器的優(yōu)點是具備動態(tài)控制功能，抗干擾性好，應用價值高。它的缺點是反應時間有延遲，無法及時補償功率。

4.3 提高對智能無功補償技術的控制能力

提高對智能無功補償技術的控制能力，有利于高效發(fā)揮無功補償作用，改善無功補償?shù)男剩瑥亩鴮崿F(xiàn)智能無功補償技術的進一步推廣和應用。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對無線電網(wǎng)的需求不斷增強。目前，智能無功補償技術主要利用計算機來有效監(jiān)控和約束電網(wǎng)，以滿足企業(yè)對無線電網(wǎng)的需求。考慮經(jīng)濟效益和實用性，以無功功率為主要控制量，使用計算機采集電力系統(tǒng)的電壓、電流為參考信息，結合用電方設定的功率，選擇適合的電容器組合，從而科學合理地控制電壓限制條件，在電力系統(tǒng)上智能設置過壓保護值、欠壓保護值及禁止投切電壓值。其中，禁止投切電壓值根據(jù)無功功率設定，可選用智能一體化投切開關[4]。

5 結 論

網(wǎng)絡科技的進步、自動化控制技術的發(fā)展以及電力系統(tǒng)元件的不斷優(yōu)化，推動了電力自動化的實現(xiàn)。電力自動化實現(xiàn)了電力系統(tǒng)遠程控制、實時監(jiān)測的功能，極大地方便了電力系統(tǒng)的管理，提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。應用智能無功補償技術符合電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展需求，減少了電力系統(tǒng)的電力損耗，提高了電力設備的使用年限。電力自動化中應用智能無功補償技術，有利于推進我國電網(wǎng)建設和電力事業(yè)的長遠發(fā)展。