電力自動化中智能無功補償技術的應用

◎ 張建偉 蔣凱巍

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，對于電力質量有了更高的標準。電力系統(tǒng)需要發(fā)揮技術進步的作用，提升穩(wěn)定性與安全性。智能無功補償技術的應用可以提升輸電電壓的穩(wěn)定性。針對技術的應用，要依據(jù)相應的原則，明確要點，發(fā)揮新技術的優(yōu)勢。

一、電力自動化智能無功補償技術的引入

1.無功補償?shù)暮x。

電力自動化從應用意義上來講，智能無功補償技術的應用是指電氣無件由于磁場的作用，會產生“無用功”。線路運行中存在無功功率，會增加電力系統(tǒng)的負荷，使得電壓難以得到有效的控制。為了消除這方面不利影響，電力系統(tǒng)引入補償元件，借助反向匯結抵消無功電流的影響，還可以對電氣設備起到保護作用。智能無功補償技術的應用不僅可以實現(xiàn)電力的合理規(guī)劃利用，相關元件可以實現(xiàn)保護，還可以實現(xiàn)電壓的動態(tài)調節(jié)。

2.智能無功補償技術的優(yōu)勢。

智能無功補償技術可以理解為無功電壓管控技術，具有電磁感應的特征。在技術的應用中，智能無功補償技術借助電磁的互感效應，解決電壓失衡問題。借助設定電流的輸送節(jié)點，保證長距離運行穩(wěn)定。變壓器設備運行時，結合依據(jù)電壓的變化有電磁互感產生，電壓可以更遠的傳輸，實現(xiàn)節(jié)能降耗的作用，提高了電能的利用率。電力系統(tǒng)存在容抗和阻抗的電容器和電感器，可以消除電力系統(tǒng)的諧波。智能無功補償技術將計算機技術應用于電網的自動化控制，對無功變化與三相電流加以追蹤并加調整。技術的應用將發(fā)電機組中的無功功率添加到電網之中，電網可以協(xié)調、合理、有序地運作。電力系統(tǒng)發(fā)生緊急情況，可以及時實施無功補償，緩解區(qū)域供電的壓力。還可以及時感應信號混亂問題，將情況報送到服務終端，有利于系統(tǒng)的安全運行。

二、智能無功補償技術應用的主要設備

1.可控飽和電抗器。

此設備自身可以借助電抗器調節(jié)飽和度，電力的傳輸?shù)靡钥刂??？煽仫柡碗娍蛊鬟€可以控制電能消耗。可控飽和電抗器在使用中，要考慮到電流強度。由于電能頻率與電磁效應，存在噪音污染問題。在實際應用中，對于噪音要有控制措施。

2.真空斷路投切電容器。

此設備可以有效對電能傳輸加以控制，還可以控制電能傳輸中的損耗。真空斷路投切電容器的特點是以造價低廉，易于維護，操作簡單等，因此被廣泛應用。真空斷路投切電容器的應用存在電能損耗過多問題，在關閉電閘會有較大的電壓，導致電路損壞，嚴重時會損壞電力設備。

3.濾波器。

智能無功補償技術常用兩種濾波器，分別為固定濾波器和有源濾波器。智能無功補償技術中，濾波器可以起到調節(jié)的作用，可以快速實施補償，便于處理電路中的無功電流，避免諧波的發(fā)生。濾波器的缺陷是造價較高，不適用于大規(guī)模應用。在實際應用中，可以將電抗、電容與濾波器配合使用，將濾波器連在低壓線進行調壓，以確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。但事先要在線路中安裝晶閘管，安裝好線路通斷閘，以提升濾波器的使用效果。

三、智能無功補償技術的應用對策

1.要依據(jù)的原則。

應用智能無功補償技術要依據(jù)相應的原則。電網的電流或電壓要加以調整，調整要結合電路的運行與連通情況。無功補償可以采用動態(tài)補償或固定補償，智能無功補償?shù)倪x擇要將二者加以結合。傳統(tǒng)模式下的固態(tài)補償難以滿足當前電力系統(tǒng)的發(fā)展，要結合連通情況與電壓、電流加以調整。電力傳輸中環(huán)境也會產生影響。大量電氣設備的投入，電力系統(tǒng)的三相不平衡會加重，傳統(tǒng)模式下多采用三相共補，發(fā)展到現(xiàn)在此技術已滯后。單相補償?shù)某杀据^高。無功補償方式的選擇要加以綜合考慮。采用智能綜合補償要避免電力損耗，控制運行成本，保證補償效果。快速跟蹤補償作為一項新技術，當前已成熟應用于電路系統(tǒng)中，與穩(wěn)定態(tài)補償技術組合應用成為無功補償?shù)陌l(fā)展方向。

2.選擇智能無功補償投切開關。

針對固態(tài)繼電器要結合具體情況加以分析，避免造成的損失。固態(tài)繼電器的特點是可以長期使用，短期內不用更換，使用此設備時電力系統(tǒng)不會有損失。固態(tài)繼電器的缺陷是噪音大，還有諧波。

使用一體化智能開關要結合固態(tài)繼電器。此設備的特點是可以快速投切，具有固態(tài)繼電器和接觸器的功能。使用方便，智能化效果高，可降低電力損耗。但缺陷是使用成本很高，很難大范圍推廣。

真空開關多采用低壓真空技術，技術應用中還結合了永磁技術。智能一體化真空開關可以在電容過零條件下完成投切，可以實現(xiàn)準確控制，可靠性高，使用成本也不高，使用壽命較強，可以推廣使用。

3.無功控制措施。

智能無功補償?shù)奶卣骺梢詫o功加以控制，通過計算機采集電流和電壓數(shù)據(jù)，可以連續(xù)跟蹤系統(tǒng)中的無功。完成無功功率采集分析后可以轉化為物理量。投切可以結合用戶的設定的功率，選用合適的電容器。主要措施包括設置電壓限制條件、禁切和禁投值，可結合無功功率設置投切限制；設置延時功能，發(fā)揮無功補償對時間的控制作用，以確保電路的穩(wěn)定運行，跟蹤補償效果，將跟蹤補償數(shù)值設置為零。

四、無功補償技術的優(yōu)化措施

1.保證智能無功補償?shù)暮侠響谩?/h3>

在電力系統(tǒng)的發(fā)展中，要保證智能無功補償技術的應用效果，技術人員要重點關注如何選擇智能無功補償技術，借助合理的模式提升智能無功補償技術的應用的整體應用效率。比如某地區(qū)的電力系統(tǒng)在實際的生產中，綜合應用動態(tài)補償與固定補償?shù)龋嗷ソY合的效果較好。由于供電的發(fā)展，電力系統(tǒng)的供配電模式有了很大的變化，系統(tǒng)載荷復雜化。電力系統(tǒng)更加需要智能無功補償技術。傳統(tǒng)模式下的單一補償模式有著明顯的弊端。該地區(qū)電力系統(tǒng)在傳統(tǒng)固定補償?shù)幕A上，增加了動態(tài)補償模式，提升了無功補償?shù)男Ч?。此外，該電力公司還借助綜合補償方法，通過公分結合，發(fā)揮智能無功補償技術的綜合優(yōu)勢。

無功補償?shù)陌l(fā)展趨勢穩(wěn)態(tài)補償與快速跟蹤補償相結合。從經濟效益上，無功補償?shù)募夹g成本與實際收益不平衡，影響了技術的推廣。穩(wěn)態(tài)補償與快速跟蹤補償相結合可提高功率因數(shù)、控制能源浪費，提高整體效果。從長遠發(fā)展來看，在保證電力系統(tǒng)有效運作的前提下，針對用電量大、負荷變化快及的電力用戶實施無功補償，可以發(fā)揮智能動態(tài)補償技術和固定補償技術共同作用的優(yōu)勢來彌補單一技術的缺陷。為了降低成本，可借助公分結合或快速跟蹤補償結合穩(wěn)態(tài)補償，以實現(xiàn)綜合效果。

2.合理選擇投切開關。

在電力自動化中，引入智能無功補償技術，要保證投切開關的合理選擇。不同投切開關具有不同的應用特點與優(yōu)勢。技術的應用要考慮到如何保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與效益性，如表1所示。

表1 投切開關特征對比

3.優(yōu)化設計控制器設備。

在技術的實際應用中，電力自動化系統(tǒng)要有效提升電力系統(tǒng)的整體效率，減少能源損耗，需要對智能無功補償設備加以優(yōu)化設計。選擇智能無功補償控制器設備時，要綜合對比多種方案。結合市場提供的智能無功補償控制器特征，結合電力自動化系統(tǒng)的實際，綜合對比功率因數(shù)控制器與無功功率控制器。設備安裝中，要對線路半徑大于10km的重負配電線路重點分析。對于供電電壓穩(wěn)定性較差的線路，借助無功補償裝置對負載率不小于70%的變壓器設備實施無功補償。在線路補償時，還結合線路的電網變壓器空載損耗、無功負荷的數(shù)據(jù)。在單組配置條件下，補償容量選擇標準為無功缺額60—70%；在兩組配置條件下，要結合無功缺額的80—85%加以選擇；三組配置要依據(jù)無功缺額85—90%加以選擇。

4.增強補償控制能力。

電力系統(tǒng)應用無功補償技術，可以提升對系統(tǒng)的控制能力，可以提升電力自動化的整體效果。如某地區(qū)的電力企業(yè)將計算機網絡納入到電力自動化系統(tǒng)，提升了智能無功補償?shù)目刂菩Ч?。利用智能無功補償技術可以將系統(tǒng)中的電流、電壓、無功變化作為了控制的基礎數(shù)據(jù)，電力自動化的控制效果得以提升。該地區(qū)電力公司還憑借對智能無功補償技術的掌握情況，結合配電系統(tǒng)中的無功功率，提升了補償精度。在技術的應用中，采取了控制投切時間、控制電壓限制的方式，對電力系統(tǒng)加以優(yōu)化設計，對系統(tǒng)的安全網絡加以設計。對系統(tǒng)的層面設計時，借助防火墻以及物理隔離對智能無功補償進行安全性防護。安裝web發(fā)布服務器，用于管理智能無功補償與電力自動化系統(tǒng)，設備數(shù)據(jù)實現(xiàn)了動態(tài)化交流，滿足數(shù)據(jù)共享的目的。子站通過GPRS數(shù)據(jù)加密保護，確保數(shù)據(jù)傳輸和使用的安全性、可用性。

五、結束語

在電力系統(tǒng)中，智能無功補償技術具有多方面的優(yōu)勢，提升運行效率的同時，保證電力自動化的穩(wěn)定性。在技術的應用中，要合理選擇智能無功補償方式，以增強智能無功補償技術應用效果。