配電網(wǎng)無(wú)功電壓補(bǔ)償優(yōu)化及智能控制設(shè)計(jì)分析

武春艷

摘要：近年來(lái)，在社會(huì)發(fā)展下，人們對(duì)電力行業(yè)的要求不斷提高。目前，配電網(wǎng)傳輸無(wú)功功率造成電能損失和電壓損失，設(shè)備利用率也相應(yīng)降低，必須采取行之有效的無(wú)功補(bǔ)償方式，來(lái)提高功率因數(shù)，保證電壓質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)降損節(jié)能，增加設(shè)備有功容量，提高輸變送能力。本文對(duì)配電網(wǎng)4種無(wú)功補(bǔ)償方案進(jìn)行了技術(shù)比較。根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)際情況，將4種無(wú)功補(bǔ)償方案結(jié)合起來(lái)使用，可以獲得最好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);無(wú)功補(bǔ)償;電容器;優(yōu)化

引言

配電網(wǎng)分為眾多類別，在人們的生產(chǎn)和生活中，有一些關(guān)于高壓配置的事物，當(dāng)然也存在著一些中低壓配置電網(wǎng)，相關(guān)人員不能因?yàn)槭侵械蛪壕秃雎运喾矗瑧?yīng)該給予同樣的重視。文章想要告訴大家的就是和低壓配電網(wǎng)有關(guān)的問(wèn)題，主要是通過(guò)對(duì)低壓配電網(wǎng)的詳細(xì)敘述展開(kāi)研究，讓大家對(duì)配電網(wǎng)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，然后針對(duì)其中的一些問(wèn)題進(jìn)行方案的提出和解決，這樣就可以在一定程度上促進(jìn)相關(guān)電力的更好配置，減少意外現(xiàn)象的發(fā)生。

1無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備分析

1.1同步調(diào)相機(jī)。同步調(diào)相機(jī)是唯一的有源無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，一般都裝有電壓檢測(cè)裝置，通過(guò)對(duì)反饋信號(hào)的處理自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以使其平滑的在過(guò)勵(lì)磁和欠勵(lì)磁兩種運(yùn)行狀態(tài)間過(guò)渡，在過(guò)勵(lì)磁狀態(tài)下，向系統(tǒng)中注入無(wú)功;在欠勵(lì)磁狀態(tài)下，吸收系統(tǒng)中過(guò)剩的無(wú)功。同步調(diào)相機(jī)具有有源無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，即可以根據(jù)需要，任意平滑調(diào)整輸出無(wú)功的值，以維持電壓穩(wěn)定。但旋轉(zhuǎn)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本高且復(fù)雜，又會(huì)產(chǎn)生大約1.5%～5%有功損耗，且容量越小，比重越大。故同步調(diào)相機(jī)宜大容量集中使用。作為傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，同步調(diào)相機(jī)也因其較慢的響應(yīng)速度越來(lái)越不適應(yīng)電網(wǎng)的高速發(fā)展，因此，其補(bǔ)償容量的比重呈逐年減少的趨勢(shì)。

1.2靜止電容器。靜止電容器可按三角形或星形接線方式連接在低壓變電所母線上。靜止電容器用作無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，其最大的劣勢(shì)是只能向系統(tǒng)中注入無(wú)功功率，對(duì)電壓進(jìn)行單方向的調(diào)節(jié)，即當(dāng)系統(tǒng)電壓因故降低時(shí)，補(bǔ)償無(wú)功反而減少，會(huì)造成系統(tǒng)電壓的進(jìn)一步下降，這也是無(wú)源無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)法克服的缺點(diǎn)。但由于靜止電容器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可根據(jù)需要分組投切，即可集中又可分散使用等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)各低壓母線以及工廠企業(yè)等需要提高功率因數(shù)的地方廣泛采用。

1.3靜止無(wú)功補(bǔ)償器。靜止無(wú)功補(bǔ)償器是在靜止電容器的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，考慮到靜止電容器只能向系統(tǒng)供給無(wú)功的特點(diǎn)，將電抗器與其配合使用，達(dá)到既能發(fā)出又能吸收無(wú)功的目的，是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ臒o(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。應(yīng)用最廣泛的三種類型分別為晶閘管控制電抗器型（TCR）、晶閘管投切電容器型（TSC），飽和電抗器型（SR）。晶閘管作為典型的半控型電力電子器件，可根據(jù)實(shí)際需要，通過(guò)控制回路實(shí)現(xiàn)弱電對(duì)強(qiáng)電的控制，控制方式靈活，應(yīng)用于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備之后，可使電壓的調(diào)整更加動(dòng)態(tài)、迅速和平滑，在該領(lǐng)域研究晶閘管的控制方式也已成為研究區(qū)域配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒狳c(diǎn)。

2配電網(wǎng)無(wú)功電壓智能控制設(shè)計(jì)

2.1分組補(bǔ)償

分組補(bǔ)償是將電容器組按低壓配電網(wǎng)的無(wú)功負(fù)荷分布情況，分組裝設(shè)在相應(yīng)的母線上，或者直接與低壓干線相連接，形成低壓電網(wǎng)內(nèi)部的多組分散補(bǔ)償方式。如對(duì)工廠車間來(lái)講，就是將電容器組分別安裝在各個(gè)車間的配電箱處，可以就近補(bǔ)償用電設(shè)備所消耗的無(wú)功功率。由于這部分補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率不再通過(guò)主干線以上線路輸送，從而使變壓器和配電主干線路的無(wú)功功率損耗相應(yīng)地減少，因而分組補(bǔ)償比集中補(bǔ)償降損節(jié)電效益顯著。尤其對(duì)于用電負(fù)荷點(diǎn)較多.而且距離較遠(yuǎn)的低壓配電網(wǎng)，這種補(bǔ)償效益更高。此外，這種補(bǔ)償方式的節(jié)電效果還與補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)和補(bǔ)償容量的選擇有關(guān)。

優(yōu)點(diǎn)：

（1）分組補(bǔ)償有利于對(duì)配電變壓器所帶的無(wú)功進(jìn)行分區(qū)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)功負(fù)荷就地補(bǔ)償，就地平衡，減少無(wú)功功率在變（配）電所以下配電線路中的流動(dòng)，使線損顯著降低。（2）對(duì)于實(shí)行考核用電指標(biāo)辦法的用戶，分組補(bǔ)償有利于加強(qiáng)無(wú)功電力管理，提高功率因數(shù)，降低產(chǎn)品單耗和生產(chǎn)成本。（3）由于大多數(shù)負(fù)載是隨時(shí)間、隨季節(jié)變化的，采用分組或自動(dòng)補(bǔ)償較好。分組電容器的投切可隨總的負(fù)荷水平而變化，其電容器組利用率較單機(jī)補(bǔ)償高，所需容量也比個(gè)別補(bǔ)償少;分組補(bǔ)償也比單臺(tái)電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償易于控制和管理，但不如集中補(bǔ)償管理方便。

不足：

（1）如果裝設(shè)的電容器不能分組，則補(bǔ)償容量無(wú)法調(diào)整。運(yùn)行中可能出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償;（2）對(duì)補(bǔ)償點(diǎn)以下線路無(wú)降損作用。（3）如果只進(jìn)行分組補(bǔ)償，則用戶變壓器消耗的無(wú)功功率必須由車間電容器組向上倒送（或由電網(wǎng)輸送），顯然效果是不好的。（4）分組補(bǔ)償方式的一次性投資大于集中補(bǔ)償方式。

2.2智能控制系統(tǒng)

在具備性能優(yōu)良智能控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償才能被賦予動(dòng)態(tài)化的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以匹配配電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枨蟆Ｖ悄芸刂葡到y(tǒng)的應(yīng)用可充分利用配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息，最大程度的提升電網(wǎng)運(yùn)行電壓質(zhì)量，降低供配電成本。考慮到配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，其智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量使拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)清晰、直觀，以便數(shù)據(jù)的觀察和獲取。當(dāng)智能控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可自動(dòng)連接并訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，執(zhí)行數(shù)據(jù)查詢、調(diào)取、處理等動(dòng)作，并提供數(shù)據(jù)后臺(tái)應(yīng)用功能。例如以下控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，該系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，無(wú)功補(bǔ)償效果顯著，可供行業(yè)借鑒參考：系統(tǒng)共下設(shè)6個(gè)子模塊，采用QT語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)編程，賦予各模塊相應(yīng)的功能。SCADA系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的電壓、電流、功率等信息，儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。服務(wù)器從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取相關(guān)信息并進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算得出的結(jié)果給出調(diào)整命令，再通過(guò)專門的數(shù)據(jù)庫(kù)將指令反饋給SCADA并做出動(dòng)作。安裝于配電網(wǎng)個(gè)節(jié)點(diǎn)處的補(bǔ)償設(shè)備獲取補(bǔ)償數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，得出配電網(wǎng)線路補(bǔ)償設(shè)備的調(diào)整命令，設(shè)備再根據(jù)這些命令調(diào)整自身運(yùn)行參數(shù)。

2.3實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償

離線補(bǔ)償策略對(duì)無(wú)功進(jìn)行的補(bǔ)償是建立在無(wú)功年均值的基礎(chǔ)上的，而系統(tǒng)的無(wú)功負(fù)荷波動(dòng)是經(jīng)常性、無(wú)規(guī)律可循的，為了實(shí)時(shí)響應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷變化，維持無(wú)功平衡，就要進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。為達(dá)到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)男Ч鸵箅娏φ{(diào)度室實(shí)時(shí)采集低壓終端電參數(shù)，經(jīng)分析處理，轉(zhuǎn)化為執(zhí)行命令，遠(yuǎn)程控制終端無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整，以平滑的調(diào)整電壓。因此，要求調(diào)度室的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要有強(qiáng)大的計(jì)算能力，通信暢通無(wú)故障。

結(jié)語(yǔ)

本文分析了四種配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方式，盡可能減少無(wú)功在網(wǎng)內(nèi)的流動(dòng)規(guī)模，盡量做到就地補(bǔ)償，就地平衡，同時(shí)兼顧補(bǔ)償?shù)墓?jié)電效益和投資成本是我們選用補(bǔ)償方式的原則。集中補(bǔ)償和分組補(bǔ)償應(yīng)視具體情況而定，兩種補(bǔ)償方式共用，互為補(bǔ)充，效果更好。個(gè)別補(bǔ)償應(yīng)有限采用。在配電網(wǎng)進(jìn)行電容器無(wú)功補(bǔ)償、提高功率因數(shù)和搞好無(wú)功平衡，是一項(xiàng)建設(shè)性的降損技術(shù)措施。目前，配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償容量一般是根據(jù)供電部門給定的要求達(dá)到的功率因數(shù)來(lái)確定的，而不是依據(jù)用戶用電時(shí)實(shí)際的節(jié)能效益和電能質(zhì)量最佳、支付電費(fèi)最小的經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)來(lái)確定。如何確定無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的合理配置和分布，需尋找技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)方案。

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