關(guān)于電力自動(dòng)化補(bǔ)償技術(shù)探析

張心剛 邢金麗 邢立強(qiáng)

【摘要】隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，集成多功能的智能電力自動(dòng)補(bǔ)償裝置得到了廣泛應(yīng)用。無功補(bǔ)償裝置有助于減少線路中的電能損耗，改變線路傳輸狀態(tài)，進(jìn)而優(yōu)化電能傳輸?shù)墓δ?。本文通過闡述無功補(bǔ)償相關(guān)技術(shù)，進(jìn)而對(duì)電力線路無功補(bǔ)償技術(shù)存在問題進(jìn)行剖析，并找出相應(yīng)解決辦法。

【關(guān)鍵詞】電力自動(dòng)化；無功補(bǔ)償；技術(shù)分析

從現(xiàn)如今的電力自動(dòng)化補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用過程中可以看出，由于補(bǔ)償方式比較多，可以在不同類型的電力系統(tǒng)中得以應(yīng)用。這種補(bǔ)償方式從某種程度上避免了傳統(tǒng)電力自動(dòng)化補(bǔ)償系統(tǒng)的局限?？梢栽谌嗪蛢上嗟墓╇娭羞M(jìn)行應(yīng)用。這種補(bǔ)償方式不僅操作簡(jiǎn)單而且效果突出，因此，在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中應(yīng)用范圍較廣。

1、電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償技術(shù)要點(diǎn)

1.1確定補(bǔ)償容量 作為自動(dòng)補(bǔ)償裝置其最關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)是補(bǔ)償容量，它是智能補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)性數(shù)據(jù)，直接關(guān)系到補(bǔ)償裝置的性能。補(bǔ)償容量數(shù)據(jù)確定由供電和使用負(fù)荷的情況確定，這其中需要采集系統(tǒng)的電壓和電流數(shù)據(jù)，并經(jīng)過一定計(jì)算得到補(bǔ)償容量。只有準(zhǔn)確確定了補(bǔ)償容量，系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。通過確定最合適的補(bǔ)償點(diǎn)，選擇最優(yōu)化計(jì)算方法計(jì)算最佳補(bǔ)償點(diǎn)，從而選取最合適的補(bǔ)償容量，保證裝置的可靠運(yùn)行。

1.2常規(guī)補(bǔ)償方式的選擇 補(bǔ)償方式一般分為共補(bǔ)、分補(bǔ)、綜合補(bǔ)償（共補(bǔ)與分補(bǔ)）。一般系統(tǒng)需要的補(bǔ)償容量>60kvar，采用綜合補(bǔ)償方式。選擇合適的補(bǔ)償方式，既能提高電網(wǎng)運(yùn)行效率，又能保證電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)損。

1.3系統(tǒng)補(bǔ)償級(jí)數(shù)的選擇 利用合理的方法，選擇合適的補(bǔ)償級(jí)數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到最合理狀態(tài)的同時(shí)又能節(jié)約成本。補(bǔ)償級(jí)數(shù)越多，雖然系統(tǒng)補(bǔ)償精度越高，但卻大大增加運(yùn)行的成本。因此并不是系統(tǒng)補(bǔ)償級(jí)數(shù)越多越好而是應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需要綜合考慮系統(tǒng)的補(bǔ)償級(jí)數(shù)。

1.4系統(tǒng)投切方式 系統(tǒng)的投切應(yīng)根據(jù)電容器安裝容量比、再結(jié)合補(bǔ)償容量等利用軟件控制自動(dòng)選擇。使用此種方法應(yīng)根據(jù)需要盡可能減小裝置體積，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、增加可靠性。在選擇投切方式的時(shí)候，與補(bǔ)償級(jí)數(shù)的確定進(jìn)行有效的結(jié)合，是整個(gè)系統(tǒng)保持平衡，達(dá)到最優(yōu)化。

2 智能無功補(bǔ)償技術(shù)分析

2.1 補(bǔ)償方式。

2.1.1 固定補(bǔ)償與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合。隨著社會(huì)的發(fā)展，負(fù)載類型越來越復(fù)雜，電網(wǎng)對(duì)無功要求也越來越高，因此單純的固定補(bǔ)償已經(jīng)不能滿足要求，新的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)能較好地適應(yīng)負(fù)載變化。

2.1.2 三相共補(bǔ)與分相補(bǔ)償相結(jié)合。新的設(shè)備尤其是大量的電力電子、照明等家居設(shè)備，都是兩相供電，電網(wǎng)中三相不平衡的情況越來越多，三相共補(bǔ)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(bǔ)償則投資較大。因此根據(jù)負(fù)載情況充分考慮經(jīng)濟(jì)性的共分結(jié)合方式在新的經(jīng)濟(jì)條件下日益廣泛應(yīng)用。

2.1.3 穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償與快速跟蹤補(bǔ)償相結(jié)合。穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償與快速跟蹤補(bǔ)償相結(jié)合的補(bǔ)償方式是未來發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。主要是針對(duì)大型的鋼鐵冶金等企業(yè)，工藝復(fù)雜、用電量大、負(fù)載變化快、波動(dòng)大，充分有效地進(jìn)行無功補(bǔ)償，不僅可以提高功率因數(shù)、降損節(jié)能，而且可以充分挖掘設(shè)備的工作容量，充分發(fā)揮設(shè)備能力，提高工作效率，提高產(chǎn)量和質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益大。

2.2 投切方式。

在選擇正確的投切方式的過程中，主要是以投切開關(guān)的明確為主，具體來說，投切開關(guān)主要有以下幾種類型：過零觸發(fā)固態(tài)繼電器，這種繼電器的特點(diǎn)就是反應(yīng)相對(duì)較快，在具體的應(yīng)用中可以對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無沖擊和無涌流，而且使用壽命相

對(duì)較長(zhǎng)。但是這種開關(guān)形式存在著一定的污染，而且能耗量較大。目前運(yùn)用比較普遍；機(jī)電一體化智能復(fù)合開關(guān)，該開關(guān)是由交流接觸器和固態(tài)繼電器并聯(lián)運(yùn)行，綜合兩種開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，既實(shí)現(xiàn)了快速投切，又降低了功耗。目前主要由于成本及可靠性原因應(yīng)用較少；機(jī)電一體化智能型真空開關(guān)，該開關(guān)采用低壓真空滅弧室及永磁操作機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)電容過零投切，還可適應(yīng)電容器串聯(lián)電抗器回路的投切，

壽命長(zhǎng)，可靠性高，目前正在實(shí)現(xiàn)商品化。

2.3 采用智能型無功控制策略。

采集三相電壓、電流信號(hào)，跟蹤系統(tǒng)中無功的變化，以無功功率為控制物理量，以用戶設(shè)定的功率因數(shù)為投切參考限量，依據(jù)模糊控制理論智能選擇電容器組合，智能投切是針對(duì)星-角結(jié)合情況。電容投切控制采用智能控制理論，自動(dòng)及時(shí)地投切電容補(bǔ)償，補(bǔ)償無功功率容量。根據(jù)配電系統(tǒng)三相中每一相無功功率的大小智能選擇電容器組合，依據(jù)“取平補(bǔ)齊”的原則投入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電容器投切的智能控制，使補(bǔ)償精度高。

2.3.1 科學(xué)的電壓限制條件?？稍O(shè)定的過、欠壓保護(hù)值，可設(shè)置禁投（低

谷高電壓）、禁切（高峰低電壓）電壓值，具缺相保護(hù)功能，以無功功率為投切門限值。

2.3.2 可設(shè)置投切延時(shí)。延時(shí)時(shí)間可調(diào)（既可支持快速跟蹤無功補(bǔ)償，也

可支持穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償），同組電容投切動(dòng)作時(shí)間間隔可設(shè)置，對(duì)快速跟蹤補(bǔ)償可設(shè)置為零。

2.4綜合配電監(jiān)測(cè)功能。

輸配電網(wǎng)變壓器的參數(shù)測(cè)量?jī)?chǔ)存以及通信。是目前情況下比較先進(jìn)的檢測(cè)功能，可以有效的測(cè)試單元線損。安全系數(shù)較高，是配電電網(wǎng)自動(dòng)化的基本條件。

其功能主要有：對(duì)配變?nèi)鄶?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其中包括輸變流和電壓，在線諧波，功率因數(shù)以及頻率等。（1）其中，電壓監(jiān)測(cè)功能是利用相應(yīng)的電壓檢測(cè)儀器進(jìn)行取樣和數(shù)據(jù)的分析處理，可以提高住戶的電壓的質(zhì)量，對(duì)其實(shí)行嚴(yán)格的考核檢測(cè)。電壓監(jiān)測(cè)的實(shí)施是綜合配電功能使用的第一步。（2）在線諧波監(jiān)測(cè)采用DSP 作為監(jiān)測(cè)終端，依據(jù)一定的方法就可準(zhǔn)確的測(cè)量和計(jì)算出輸變電壓和功率因數(shù)等參數(shù)?？梢酝ㄟ^1～3 次諧波分析來實(shí)現(xiàn)在線諧波的監(jiān)測(cè)作用，可以通過后臺(tái)完成數(shù)據(jù)的處理。（3）在某些監(jiān)控終端上采用標(biāo)準(zhǔn)的接口，比如RS485 等，目的是實(shí)現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展.

2.5 通信

通信方式包括：手工抄表，直接通信和與FTU 的通信。手工抄表方式很多，并且掌握。直接通信是將其與配電自動(dòng)化系統(tǒng)連接，可以直接給用電住戶提供很多解決電力問題的方案；與FTU 的通信其目的是為了從實(shí)現(xiàn)電能數(shù)據(jù)的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)采集。某些功能較先進(jìn)的監(jiān)控終端充分地考慮了設(shè)備的可持續(xù)性使用，采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232、RS485 接口，可根據(jù)用戶要求非凡配置Modem、現(xiàn)場(chǎng)總線等，與配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合。

2.6 模塊化結(jié)構(gòu)。

當(dāng)前應(yīng)用較廣的模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將電容器、投切開關(guān)、保護(hù)集成在一個(gè)單元內(nèi)，形成多種容量規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化單元，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)與功能的模塊化形成滿足不同用戶要求的系列產(chǎn)品，同時(shí)還便于各種裝置在使用現(xiàn)場(chǎng)的維修與調(diào)整。

結(jié)束語

智能跟蹤自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置通過補(bǔ)償系統(tǒng)無功容量，進(jìn)而提供系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，保證電能質(zhì)量，減少系統(tǒng)損耗，為電力系統(tǒng)的運(yùn)行提供支持。同時(shí)智能跟蹤自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)也是伴隨著電力電子技術(shù)、智能監(jiān)控技術(shù)、通信技術(shù)等眾多技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，因此對(duì)于推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

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