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

許 平

（廣東誠譽(yù)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(yīng)用電能的探索取得了重大突破?？蒲腥藛T利用收集的用電信息數(shù)據(jù)，采用智能無功補(bǔ)償技術(shù)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)無功率電網(wǎng)技術(shù)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(bǔ)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(shí)，智能無功補(bǔ)償技術(shù)可減少電能損耗，實(shí)現(xiàn)更大的社會經(jīng)濟(jì)效益。本文分析和探討智能無功補(bǔ)償技術(shù)在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用，評估了智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用方向和發(fā)展趨勢。

1 智能無功補(bǔ)償技術(shù)的簡介

供電設(shè)備工作時(shí)，電感、電容元件將產(chǎn)生磁場，對應(yīng)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(yùn)作。電容、電感元件是電力系統(tǒng)的必備元件，此時(shí)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(bǔ)償技術(shù)。無功補(bǔ)償技術(shù)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(bǔ)償技術(shù)被廣泛應(yīng)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(bǔ)償設(shè)備和智能低壓無功補(bǔ)償設(shè)備的比較

傳統(tǒng)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備使用單一信號和三相電容器共補(bǔ)。當(dāng)負(fù)荷主要是電動(dòng)機(jī)時(shí)，傳統(tǒng)補(bǔ)償方式適合；當(dāng)負(fù)荷主要是用戶時(shí)，將出現(xiàn)用電不平衡現(xiàn)象，而傳統(tǒng)補(bǔ)償方式會造成不同程度的過補(bǔ)或欠補(bǔ)問題。在電網(wǎng)中應(yīng)用智能無功補(bǔ)償技術(shù)設(shè)備，可解決這些問題。使用完整的配電運(yùn)行參數(shù)測量系統(tǒng)進(jìn)行配合，采用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行信號傳輸，可高效、及時(shí)彌補(bǔ)欠缺。

傳統(tǒng)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備的控制器開關(guān)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(shí)際使用中，智能無功補(bǔ)償技術(shù)設(shè)備改進(jìn)了開關(guān)傳播速度慢和電流沖擊電網(wǎng)的問題，如機(jī)電一體的智能真空開關(guān)和機(jī)電一體的復(fù)合開關(guān)。實(shí)際應(yīng)用中，智能無功補(bǔ)償技術(shù)采用了固定補(bǔ)償與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合、三相共補(bǔ)與分相補(bǔ)償相結(jié)合的模式。目前，負(fù)載超負(fù)荷的情況越來越復(fù)雜，對無功補(bǔ)償技術(shù)的要求也越來越嚴(yán)苛。固定、單一的補(bǔ)償技術(shù)已無法滿足電網(wǎng)的發(fā)展要求，需利用智能無功補(bǔ)償技術(shù)適應(yīng)嚴(yán)重的超負(fù)荷現(xiàn)狀。

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

現(xiàn)階段，無功補(bǔ)償技術(shù)已在電力系統(tǒng)中得到初步應(yīng)用，極大地解決了遠(yuǎn)距離傳輸電能時(shí)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(bǔ)償技術(shù)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(bǔ)償裝置。這些技術(shù)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(guān)，增加了線路復(fù)雜度，且控制器開關(guān)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)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(shè)備的正常使用壽命；靜止無功補(bǔ)償裝置難以控制參數(shù)，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用效果不理想。因此，利用智能、便捷的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備并行多臺電容器，組成低壓無功自動(dòng)控制系統(tǒng)，可自動(dòng)生成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當(dāng)一個(gè)機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)機(jī)器可自動(dòng)識別和產(chǎn)生一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行[2]。

4 智能無功補(bǔ)償技術(shù)在電力自動(dòng)化應(yīng)用中的改變

4.1 合理選擇智能無功補(bǔ)償技術(shù)

合理選擇智能無功補(bǔ)償技術(shù)，可有效提升無功補(bǔ)償效率，如穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償與快速跟蹤補(bǔ)償相結(jié)合。從實(shí)際情況分析，穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償與快速跟蹤補(bǔ)償相結(jié)合是無功補(bǔ)償技術(shù)的必然發(fā)展趨勢。從經(jīng)濟(jì)效益分析，無功補(bǔ)償技術(shù)的技術(shù)成本和實(shí)際收益效果不平衡，影響了無功補(bǔ)償技術(shù)的推廣。采用穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償與快速跟蹤補(bǔ)償相結(jié)合的方式，可提高功率因數(shù)、減少能源浪費(fèi)，充分發(fā)揮設(shè)備能力，有效提高工作效率和工作質(zhì)量。從長遠(yuǎn)發(fā)展分析，需根據(jù)社會實(shí)際需求，保證電力系統(tǒng)有效運(yùn)作的前提下，對用電量大、負(fù)荷變化快及波動(dòng)大的大型鋼鐵冶金企業(yè)進(jìn)行合理的無功補(bǔ)償，以控制智能無功補(bǔ)償技術(shù)的成本投入。從技術(shù)方面分析，復(fù)雜的電網(wǎng)建設(shè)種類繁多且不斷優(yōu)化電力設(shè)備，無法使用一種智能無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)對。實(shí)際工作中，結(jié)合智能動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)和固定補(bǔ)償技術(shù)來彌補(bǔ)單一技術(shù)的缺陷。同時(shí)，大量增加的電氣設(shè)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(bǔ)償技術(shù)。為降低成本投入，可采用公分結(jié)合補(bǔ)償辦法或者快速跟蹤補(bǔ)償結(jié)合穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償?shù)姆椒╗3]。

4.2 科學(xué)配置智能無功補(bǔ)償控制器

智能無功補(bǔ)償技術(shù)的很多功能不是獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的，如采樣、運(yùn)算及元件保護(hù)功能，需要無功補(bǔ)償控制器的配合。隨著技術(shù)的發(fā)展，無功補(bǔ)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(diǎn)和實(shí)際適用情況不同。因此，需結(jié)合具體使用環(huán)境和實(shí)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(diǎn)是操作簡單，可直接讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，易實(shí)現(xiàn)控制功能。它的缺點(diǎn)是實(shí)際工作中易出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象，所以實(shí)際應(yīng)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(diǎn)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(dòng)設(shè)置和試運(yùn)行，并可選擇ModbusRS485進(jìn)行通信。它的缺點(diǎn)是成品質(zhì)量差距大，且需考慮成本和效益。

4.2.3 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制器

動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制器的優(yōu)點(diǎn)是具備動(dòng)態(tài)控制功能，抗干擾性好，應(yīng)用價(jià)值高。它的缺點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間有延遲，無法及時(shí)補(bǔ)償功率。

4.3 提高對智能無功補(bǔ)償技術(shù)的控制能力

提高對智能無功補(bǔ)償技術(shù)的控制能力，有利于高效發(fā)揮無功補(bǔ)償作用，改善無功補(bǔ)償?shù)男?，從而?shí)現(xiàn)智能無功補(bǔ)償技術(shù)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對無線電網(wǎng)的需求不斷增強(qiáng)。目前，智能無功補(bǔ)償技術(shù)主要利用計(jì)算機(jī)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?？紤]經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)用性，以無功功率為主要控制量，使用計(jì)算機(jī)采集電力系統(tǒng)的電壓、電流為參考信息，結(jié)合用電方設(shè)定的功率，選擇適合的電容器組合，從而科學(xué)合理地控制電壓限制條件，在電力系統(tǒng)上智能設(shè)置過壓保護(hù)值、欠壓保護(hù)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(shè)定，可選用智能一體化投切開關(guān)[4]。

5 結(jié) 論

網(wǎng)絡(luò)科技的進(jìn)步、自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展以及電力系統(tǒng)元件的不斷優(yōu)化，推動(dòng)了電力自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。電力自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)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(yīng)用智能無功補(bǔ)償技術(shù)符合電力系統(tǒng)自動(dòng)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(shè)備的使用年限。電力自動(dòng)化中應(yīng)用智能無功補(bǔ)償技術(shù)，有利于推進(jìn)我國電網(wǎng)建設(shè)和電力事業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。