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

謝冬青

摘 要：電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，由于受到城鄉(xiāng)環(huán)境及地域特征等差異影響，導(dǎo)致電力長(zhǎng)距離輸送過程中容易出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定等情況，很多非線性因素增強(qiáng)，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。智能無功補(bǔ)償技術(shù)是電力自動(dòng)化的一項(xiàng)新興技術(shù)，該技術(shù)的出現(xiàn)解決了電力輸送中電壓不穩(wěn)定的問題，有效提升了電力自動(dòng)化水平。文章就電力自動(dòng)化中智能無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了深入探討，并詳細(xì)分析了該技術(shù)的具體應(yīng)用，希望對(duì)相關(guān)部門的工作有借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電力自動(dòng)化；智能無功補(bǔ)償；電力系統(tǒng)

自動(dòng)化智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，可有效提升電力網(wǎng)絡(luò)的輸送效率與調(diào)節(jié)能力，實(shí)現(xiàn)電力的穩(wěn)定輸送。智能無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用時(shí)，需要注意的是和電網(wǎng)中各項(xiàng)指標(biāo)相互配合，盡可能降低電力消耗，使智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值得到最大化發(fā)揮。

1 無功補(bǔ)償技術(shù)在電力自動(dòng)化應(yīng)用中的現(xiàn)實(shí)意義

電力自動(dòng)化單相牽引負(fù)荷的變化十分復(fù)雜，會(huì)使整個(gè)電力系統(tǒng)的無功功率提升，在電力系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)諧波，影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定。為解決電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中諧波、負(fù)序及無功等幾個(gè)突出問題，國(guó)內(nèi)外相關(guān)專家做了實(shí)驗(yàn)和研究。但由于我國(guó)情況較為特殊，人口眾多，不可避免造成用電量的大幅提升，自動(dòng)化系統(tǒng)負(fù)荷明顯比國(guó)外高，非線性因素成為我國(guó)電力系統(tǒng)的一大難題[1]。電力工作者要認(rèn)真思考電力系統(tǒng)的發(fā)展。通過無功補(bǔ)償技術(shù)，可有效解決這一問題，提升電力行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，促進(jìn)其可持續(xù)發(fā)展。

2 電力自動(dòng)化智能無功補(bǔ)償技術(shù)的主要特點(diǎn)

（1）電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，主要運(yùn)用電磁感應(yīng)原理。對(duì)于發(fā)電機(jī)組而言，線圈是整個(gè)發(fā)電機(jī)組的重要部分。發(fā)電時(shí)切割磁感應(yīng)線必然會(huì)產(chǎn)生交流電，變壓器作用時(shí)，電壓會(huì)隨之變化，同時(shí)也會(huì)受到電磁感應(yīng)的影響，就能夠?qū)㈦娔茌斔偷捷^遠(yuǎn)的地方，實(shí)現(xiàn)有效節(jié)能。

（2）設(shè)計(jì)電力設(shè)備時(shí)，電感器一般具有阻抗和容抗的特點(diǎn)。這樣設(shè)計(jì)在運(yùn)行過程中能夠有效避免諧波產(chǎn)生[2]。因此，設(shè)計(jì)時(shí)需要提升設(shè)計(jì)水平和運(yùn)行功率。影響電力系統(tǒng)發(fā)展是否順利的因素包括電能損耗情況、電能的輸送情況等。無功補(bǔ)償技術(shù)為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供先導(dǎo)性技術(shù)支持。

（3）電力自動(dòng)化智能無功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)質(zhì)，就是在發(fā)電前將無功功率注入整個(gè)電網(wǎng)，使發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中科學(xué)、有序。能夠有效控制電壓的起伏，避免電壓波動(dòng)太大，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的安全產(chǎn)生威脅，同時(shí)有利于電力系統(tǒng)的管理。智能無功補(bǔ)償技術(shù)的一大技術(shù)特點(diǎn)就是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠有效、及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，緩解故障區(qū)域電力緊張情況。

3 電力自動(dòng)化中智能無功補(bǔ)償技術(shù)的主要應(yīng)用設(shè)備

3.1 真空斷路投切電容器

真空斷路投切電容器是智能無功補(bǔ)償技術(shù)中的核心設(shè)備之一，此設(shè)備主要的功能是掌控電力運(yùn)輸，使電力工作者及時(shí)了解電力損耗情況，從而采取有效的控制和預(yù)防措施。真空斷路投切電容器的成本低，操作簡(jiǎn)便，在智能無功補(bǔ)償技術(shù)中卻發(fā)揮著核心支撐作用。真空斷路投切電容器唯一的缺陷是使用時(shí)易產(chǎn)生電力損耗，合閘時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大電壓，會(huì)給電路造成威脅，有時(shí)還可能會(huì)對(duì)電路中的電力設(shè)備造成破壞[3]。

3.2 可控飽和電抗器

此設(shè)備是通過調(diào)節(jié)飽和情況來間接調(diào)整電力輸送，及時(shí)預(yù)防電力損耗問題。雖然此電抗器可有效控制電力系統(tǒng)功率，可在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，電流強(qiáng)度的變化會(huì)產(chǎn)生電磁效應(yīng)，從而出現(xiàn)噪音。只有控制好噪音，才能使電抗器的優(yōu)勢(shì)得到最大化的發(fā)揮。

3.3 有源濾波器

電路運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生負(fù)向電流，有源濾波器的功能是能夠與負(fù)向電流相抵消。有源濾波器能夠自動(dòng)識(shí)別電流，根據(jù)電路中的電流情況產(chǎn)生相反的電流，有效降低負(fù)序電流產(chǎn)生的危害，延長(zhǎng)電力設(shè)備的使用壽命。可是，有源濾波器的制造成本非常高，使用時(shí)也需要投入較大的代價(jià)，大范圍使用有源濾波器，會(huì)使電力系統(tǒng)的運(yùn)行成本增加，因此，有源濾波器一般僅在主干電路或者確實(shí)需要的支線電路上使用。

3.4 固定濾波器

固定濾波器的工作原理是通過調(diào)節(jié)低壓側(cè)母線的電壓來降低整個(gè)電路中的電力損失。使用固定濾波器時(shí)，需將其與電容器等設(shè)備安裝到電路中，并及時(shí)檢測(cè)電力元件的使用情況，確保安全性。電容器運(yùn)行過程中，可依據(jù)電流、電壓的變化及時(shí)調(diào)整電路情況，及時(shí)進(jìn)行無功補(bǔ)償。這里要注意的是，在使用固定濾波器時(shí)必須安裝開關(guān)，及時(shí)降低電路損耗。

4 智能無功補(bǔ)償技術(shù)在電力自動(dòng)化中的具體應(yīng)用對(duì)策

電力部門工作人員需要認(rèn)真了解和學(xué)習(xí)無功補(bǔ)償設(shè)備的具體安裝與使用方法。在設(shè)備安裝完成后，要進(jìn)行科學(xué)、細(xì)致檢測(cè)，使設(shè)備從安裝到投入使用，整個(gè)過程能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化[4]。

4.1 要遵循智能無功補(bǔ)償方式原則

智能無功補(bǔ)償需要遵循相關(guān)原則。首先要調(diào)整電網(wǎng)的電流或者電壓，這要根據(jù)電力系統(tǒng)中電路運(yùn)行和連通情況進(jìn)行。其次，無功補(bǔ)償分為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和固定補(bǔ)償兩種，在選擇智能無功補(bǔ)償時(shí)需要將二者結(jié)合起來。傳統(tǒng)的固態(tài)補(bǔ)償方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)的要求，結(jié)合電路的連通情況和電壓、電流情況調(diào)整電路運(yùn)行狀態(tài)。再次，電力運(yùn)輸過程中的運(yùn)輸環(huán)境也會(huì)影響到電路工作情況，大量電氣設(shè)備的投入使用，加劇了電力系統(tǒng)中三相不平衡的情況，傳統(tǒng)的運(yùn)行方式一般使用三相共補(bǔ)方式，但是，現(xiàn)在的情況已經(jīng)不合適，況且單相補(bǔ)償又要花費(fèi)較高的成本。因此，選擇無功補(bǔ)償方式時(shí)要綜合考慮，智能綜合補(bǔ)償措施能夠盡可能避免電力損耗，降低運(yùn)行成本，提高補(bǔ)償效果。然后，可選擇快速跟蹤補(bǔ)償方式。這是一項(xiàng)新技術(shù)，且已經(jīng)在很多電路系統(tǒng)中被采用，這項(xiàng)技術(shù)和穩(wěn)定態(tài)補(bǔ)償技術(shù)結(jié)合起來成為無功補(bǔ)償?shù)难芯糠较颍呛芏嚯娏ο到y(tǒng)部門正在努力的方向。最后，電力系統(tǒng)工作人員要掌握和運(yùn)用方法有效控制電網(wǎng)電壓，可以借鑒快速跟蹤補(bǔ)償方式。

4.2 智能無功補(bǔ)償投切開關(guān)的選擇

4.2.1 固態(tài)繼電器

此投切開關(guān)能夠根據(jù)具體情況及時(shí)作出反應(yīng)，從而有效避免可能造成的損失。此外，固態(tài)繼電器的使用壽命較長(zhǎng)，一般短時(shí)間內(nèi)不需要更換，在使用這一設(shè)備時(shí)不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成任何損失。當(dāng)然，固態(tài)繼電器也存在缺陷，例如：噪音很大，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生諧波，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行造成一定影響。

4.2.2 一體化智能開關(guān)

一體化智能開關(guān)的使用需要結(jié)合固態(tài)繼電器，這一設(shè)備投切速度較快，綜合了固態(tài)繼電器和接觸器的優(yōu)勢(shì)。此設(shè)備使用方便，智能化程度較高，可有效降低電力損耗。但這種智能開關(guān)制造和使用成本很高，很難在電力系統(tǒng)中大范圍推廣。上文中已經(jīng)提到，工作人員一般僅在電力系統(tǒng)主干線路上使用。

4.2.3 智能一體化真空開關(guān)

真空開關(guān)會(huì)用到低壓真空技術(shù)，同時(shí)結(jié)合永磁技術(shù)。智能一體化真空開關(guān)能夠在電容過零時(shí)投切，能夠準(zhǔn)確控制投切，制造和使用成本也不高，可以被大多數(shù)電力部門接受。智能一體化真空開關(guān)可靠性高，使用壽命較強(qiáng)，短時(shí)間內(nèi)無需更換。如圖1所示。

4.3 智能無功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)無功控制的措施

智能無功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)特征是能夠控制無功技術(shù)，借助計(jì)算機(jī)設(shè)備采集三相電流和電壓，實(shí)時(shí)跟蹤電力系統(tǒng)中的無功。在搜集完無功功率后，將其轉(zhuǎn)化為可以控制的物理量。投切的限量需根據(jù)用戶設(shè)定的功率情況，然后選用合適的電容器組合使用。具體包括：科學(xué)設(shè)置電壓限制條件。設(shè)置禁切和禁投值，在這個(gè)過程中可根據(jù)無功功率大小設(shè)置投切限制；合理設(shè)置延時(shí)功能，只有設(shè)定好投切的延時(shí)時(shí)間，發(fā)揮無功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)時(shí)間的控制調(diào)節(jié)作用，才能確保電路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，及時(shí)跟蹤補(bǔ)償情況，同時(shí)要將跟蹤補(bǔ)償數(shù)值設(shè)置為零。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，智能無功補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)用使電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性得到大幅提升，是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文探討了智能無功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)展的重要性及具體應(yīng)用，筆者相信，在將來必定會(huì)有更多的新技術(shù)、新設(shè)備應(yīng)用到無功補(bǔ)償技術(shù)中，為電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展作貢獻(xiàn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]高建軍.無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展歷程及其在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（5）：266-267.

[2]譚喜軍.電力自動(dòng)化智能無功補(bǔ)償技術(shù)的研究[J].自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，2013（6）：365-366.

[3]齊俊生.淺析智能無功補(bǔ)償技術(shù)在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].電源技術(shù)用，2012（1）：124-125.

[4]孫靜，孫紅亮.淺談電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用[J].現(xiàn)代企業(yè)教育，2012（8）：12.