電力供電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償自動(dòng)控制設(shè)計(jì)的分析

葉海洋 王開放

【摘 要】現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷提升，電量增長率較為明顯，這也為供電企業(yè)發(fā)展帶來了很大考驗(yàn)，在此種情況之下，無功補(bǔ)償技術(shù)作用得以突顯。本文對無功補(bǔ)償在電力供電系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，并從技術(shù)環(huán)節(jié)、關(guān)鍵設(shè)計(jì)、硬件控制電路、控制設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)四方面，論述了電力供電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償自動(dòng)控制設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】電力供電系統(tǒng)；無功補(bǔ)償；自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

前言

在現(xiàn)實(shí)生活中，電力系統(tǒng)和社會(huì)生產(chǎn)息息相關(guān)，隨著人們用電需求量的不斷提升，整個(gè)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日漸復(fù)雜，需要在電網(wǎng)中加入無功補(bǔ)償裝置，以此來滿足社會(huì)對電能的需求。在具體無功補(bǔ)償方案上，有源電力濾波器屬于一種理想的無功補(bǔ)償方式，可以對變化中的無功和諧波進(jìn)行補(bǔ)償，將電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)反應(yīng)出來，并通過故障報(bào)警操作，為整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行提供保障。

1.無功補(bǔ)償在電力供電系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

1.1對發(fā)電機(jī)的無功補(bǔ)償

在發(fā)電機(jī)無功補(bǔ)償過程中，常見的補(bǔ)償方式有三種，即隨機(jī)補(bǔ)償技術(shù)、隨器補(bǔ)償技術(shù)和跟蹤補(bǔ)償技術(shù)。其中，隨機(jī)補(bǔ)償技術(shù)主要指通過低壓電容器和電動(dòng)機(jī)等裝置的并接，將隨機(jī)補(bǔ)償過程體現(xiàn)出來，該種補(bǔ)償形式在電動(dòng)機(jī)無功消耗的彌補(bǔ)上可以展示出明顯作用，控制好無功峰荷的同時(shí)，展示出無功補(bǔ)償?shù)木唧w效用。站在隨器補(bǔ)償角度來說，主要是將配電變壓器和低壓電容器并接到一塊，以保險(xiǎn)裝置作為連接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)二者的合理貫通。跟蹤補(bǔ)償屬于一種控制保護(hù)裝置，主要是以補(bǔ)償切換裝置為主發(fā)揮出作用，該種補(bǔ)償只適合在100kV專用配變客戶中應(yīng)用，做到了對上述兩種技術(shù)的有效改進(jìn)，除了有點(diǎn)保留之外，在條件一定時(shí)還能對隨機(jī)補(bǔ)償技術(shù)、隨器補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行替代，無功補(bǔ)償效果更為明顯。

1.2對用電客戶的無功補(bǔ)償

從目前電網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用情況來看，用電客戶的無功補(bǔ)償主要有兩個(gè)途徑，一個(gè)是功率因素補(bǔ)償，另一個(gè)是配電網(wǎng)無功補(bǔ)償。其中，功率因素補(bǔ)償主要依靠相關(guān)技術(shù)手段，對設(shè)變范圍進(jìn)行調(diào)整，利用電費(fèi)補(bǔ)償和宣傳措施的配合，讓人民群眾意識到節(jié)約電能的重要性，避免出現(xiàn)大量的電能耗損問題。站在配電網(wǎng)無功補(bǔ)償角度來說，可以降低電網(wǎng)中的無功功率，降低電能損耗，避免國家資源出現(xiàn)過度浪費(fèi)。在上述兩種無功補(bǔ)償?shù)淖饔孟拢粌H可以降低輸電線路中的電能損耗，還能減輕用戶的電費(fèi)負(fù)擔(dān)，做到了國家和用戶的雙贏，為我國供電行業(yè)發(fā)展提供了有利條件[1]。

2.電力供電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償自動(dòng)控制設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容

2.1技術(shù)環(huán)節(jié)

在自動(dòng)化電網(wǎng)系統(tǒng)控制過程中，工作人員首先需要做的就是對監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集，利用采集裝置，將電網(wǎng)運(yùn)行過程中的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)、故障參數(shù)等展示出來，這其中包括脈沖量、模擬量以及定值信息等。其中最為重要的便是狀態(tài)量，該類數(shù)據(jù)可以在雙位置接點(diǎn)處進(jìn)行采集，確保信息的真實(shí)性。能夠產(chǎn)生狀態(tài)量數(shù)據(jù)的部位有隔離開關(guān)、變壓器分接頭等，而模擬量的主要采集部位集中在母線電壓采樣、功率采樣以及回流電流采樣等等。脈沖采樣包括動(dòng)作信號、保護(hù)狀態(tài)等等，主要作用是將繼電保護(hù)數(shù)據(jù)反映出來。在整個(gè)數(shù)據(jù)采集過程中，數(shù)據(jù)采樣和變換處理工作的開展顯得十分重要，一旦在其中發(fā)現(xiàn)誤差存在，工作人員便需要對其中的數(shù)據(jù)分析進(jìn)行校正，如數(shù)字濾波運(yùn)算等等，之后將信息輸送到下一個(gè)模塊之中。當(dāng)信號經(jīng)過傳感器之后，被測信號將會(huì)進(jìn)入到系統(tǒng)之中，此時(shí)為了確保電平比例滿足采樣需求，預(yù)處理工作的開展顯得十分重要。

2.2關(guān)鍵設(shè)計(jì)

在有源電力濾波器的作用之下，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)之中所產(chǎn)生的供電諧波運(yùn)動(dòng)進(jìn)行限制，實(shí)現(xiàn)無功功率的有效補(bǔ)償。除此之外，在整個(gè)電力供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，硬件設(shè)計(jì)屬于基礎(chǔ)框架，對整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響十分明顯，進(jìn)而影響系統(tǒng)后續(xù)的監(jiān)控效果和運(yùn)行情況。另外，在自動(dòng)控制基本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上，應(yīng)該將良好的硬件電路效果展示出來，有利于后期系統(tǒng)改造工作的開展。無功補(bǔ)償自動(dòng)控制系統(tǒng)可以對電網(wǎng)的運(yùn)行情況實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過數(shù)據(jù)采集和處理，完成更多的設(shè)備管理工作。而且在整個(gè)設(shè)計(jì)工作開展上，涉及到一些高端數(shù)字信號處理器應(yīng)用，主要控制對象為核心系統(tǒng)，其信號處理能力和控制能力要求較高，在完成復(fù)雜性控制運(yùn)算同時(shí)，可確保運(yùn)行監(jiān)控工作的完善性。

2.3硬件控制電路

整個(gè)無功補(bǔ)償自動(dòng)控制設(shè)計(jì)中，硬件控制屬于是最小系統(tǒng)，通過ADC0809完成A/D轉(zhuǎn)換。而且在過零檢測電路構(gòu)建上，電壓互感器和電流互感器取值范圍在0到U之間，當(dāng)所有的電壓信號和電流信號經(jīng)過整流和濾波之后，A/D轉(zhuǎn)換器會(huì)將其運(yùn)送到單片機(jī)之中，實(shí)現(xiàn)有效值的全面恢復(fù)。其中，相電壓負(fù)過零點(diǎn)先相對應(yīng)的電流瞬時(shí)值便是無功電流的最大值，當(dāng)此數(shù)值被精確計(jì)算出來之后，無功負(fù)荷大小也相應(yīng)的被計(jì)算出來。除此之外，該過程還會(huì)觸發(fā)電壓比較器產(chǎn)生電壓，促使負(fù)過零點(diǎn)產(chǎn)生單脈沖，并出現(xiàn)中斷響應(yīng)，此后，單片機(jī)會(huì)從三態(tài)輸出數(shù)據(jù)緩沖器之中對過零相進(jìn)行讀取，之后啟動(dòng)變換器。通過上述作用之后，A/D相電流會(huì)出現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換。除此之外，在共有相電壓和電流模擬過程中，同樣需要進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，而且這種模/數(shù)轉(zhuǎn)換在啟動(dòng)之后，主要是在中斷服務(wù)子程序之中完成[2]。

2.4控制設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)過程中，不能將無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用忽略，避免配網(wǎng)運(yùn)行受到嚴(yán)重影響。另外，在該種技術(shù)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，工作人員還應(yīng)該做好實(shí)際用電區(qū)的考察工作，對不同種類的無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行選擇?？偟膩碚f，無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用的好與壞，與電力設(shè)備安裝情況息息相關(guān)，人們應(yīng)提前將安裝問題解決，只有這樣，才能將無功補(bǔ)償技術(shù)作用合理展示出來。而在具體無功補(bǔ)償技術(shù)安裝上，還要對整條線路的節(jié)能耗損情況進(jìn)行充分考慮。此時(shí)，各個(gè)安裝單位可以提前做好施工人員培訓(xùn)工作，提升他們對無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用意識，在提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，做好無功補(bǔ)償自動(dòng)控制設(shè)計(jì)工作，避免安全事故的出現(xiàn)。

總結(jié)

綜上所述，電力企業(yè)在發(fā)展過程中，需要將全社會(huì)的用電需求滿足，提升對無功補(bǔ)償自動(dòng)控制技術(shù)的研究力度，實(shí)現(xiàn)技術(shù)水平的穩(wěn)步提升。電力系統(tǒng)常用的無功補(bǔ)償裝置有諧波濾波器、隔離變壓器等等，由于傳統(tǒng)諧波控制技術(shù)存在一些缺陷，相關(guān)企業(yè)需要提升對有源濾波器的應(yīng)用力度，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]周燕.電力供電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償自動(dòng)控制設(shè)計(jì)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（08）：190.

[2]鄒少琴.無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中電力電子技術(shù)的應(yīng)用研究分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（07）：155-156.

（作者單位：新疆大學(xué)）