陳興華

（大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116035）

0 引 言

改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，越來(lái)越多的電氣設(shè)備和家用電器被用于各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)和日常生活中。從國(guó)家能源局發(fā)布的2018-2019年全社會(huì)用電量（見(jiàn)表1）可以看出，整個(gè)社會(huì)對(duì)電能的需求與日俱增。

表1 2018-2019年社會(huì)用電量（單位：億千萬(wàn)時(shí)）

為了保證供電的及時(shí)性和有效性，電力企業(yè)開(kāi)始利用電力自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)提高電能輸送能力。電力自動(dòng)化系統(tǒng)是基于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)化控制、微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)以及可靠產(chǎn)品，為用戶提供現(xiàn)代化的設(shè)備監(jiān)視控制管理和遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠供應(yīng)以及最優(yōu)化的電力負(fù)荷管理靈活多樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[1]。在電力自動(dòng)化過(guò)程中，單相牽引負(fù)荷的變化非常復(fù)雜，會(huì)增加整個(gè)電力系統(tǒng)的無(wú)功功率。在電網(wǎng)運(yùn)行期間，功率損耗一般不超過(guò)負(fù)荷的10%，而無(wú)功損耗則是占無(wú)功負(fù)荷的30%～50%?？梢钥闯觯瑹o(wú)功功率是一個(gè)重要的影響電壓穩(wěn)定性的因素，會(huì)造成電能的損耗，關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了解決穩(wěn)定性不足、電力無(wú)功消耗的問(wèn)題，電力企業(yè)開(kāi)始將智能無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用在電力自動(dòng)化。

1 電力自動(dòng)化中智能無(wú)功補(bǔ)償概述

1.1 電力自動(dòng)化

電力自動(dòng)化技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，電力自動(dòng)化技術(shù)能得以實(shí)現(xiàn)主要是依靠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。也就是說(shuō)，要想實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化，就需要掌握先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。從電廠到電網(wǎng)和區(qū)域電網(wǎng)再到街道電網(wǎng)最后到用戶，這個(gè)過(guò)程是電力系統(tǒng)整個(gè)的運(yùn)行過(guò)程。在電力運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)涉及到配電網(wǎng)、輸電網(wǎng)以及多級(jí)變壓等很多種類的電力設(shè)備。電力自動(dòng)化就是將這些電力設(shè)備連接在一起，更加便利地使用計(jì)算機(jī)技術(shù)檢測(cè)來(lái)控制電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，還可以選用部分的可控電子原件用到實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化過(guò)程中。當(dāng)前所使用的電力自動(dòng)化是由電力信息自動(dòng)化、配電系統(tǒng)自動(dòng)化、發(fā)電站自動(dòng)化及電力故障處理自動(dòng)化等構(gòu)成。

1.2 智能無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

1.2.1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹?/p>

電力系統(tǒng)中的無(wú)功補(bǔ)償就是把感性阻抗特性的裝置和容性阻抗特性的裝置連接到電力系統(tǒng)中，這種連接方式可以是串聯(lián)的也可以是并聯(lián)的[2]。容性阻抗特性的裝置和感性阻抗特性的裝置的充放電特性是相反的。當(dāng)感性阻抗裝置在吸收能量時(shí)，容性裝置是在釋放能量，相反亦然。也就是說(shuō)，在電力系統(tǒng)中，要想保證負(fù)荷能運(yùn)行正常，容性補(bǔ)償裝置為感性負(fù)荷提供了所需的無(wú)功。

由于在配電網(wǎng)中很大一部分負(fù)載都是具有感性阻抗性的，所以電容在電力系統(tǒng)中負(fù)責(zé)提供無(wú)功功率。在電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償研究中，為了避免由于補(bǔ)償導(dǎo)致電壓超限，且對(duì)負(fù)載和變壓器造成影響，要充分考慮到并聯(lián)電容器的配置是否是最優(yōu)化。此外，還要考慮無(wú)功補(bǔ)償?shù)碾妷杭s束等因素，這樣才能降低配電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)負(fù)載損耗的影響和無(wú)功功率對(duì)變壓器損耗的影響。

1.2.2 無(wú)功補(bǔ)償方式選擇

配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償根據(jù)補(bǔ)償裝置安裝位置的不同分為3種，具體為集中補(bǔ)償、就地補(bǔ)償以及分散補(bǔ)償。在進(jìn)行補(bǔ)償方式的選擇時(shí)要遵循兩方面的原則，一是在配電線路中要降低無(wú)功功率的應(yīng)用，在進(jìn)行補(bǔ)償方式選擇時(shí)優(yōu)先考慮就地補(bǔ)償，二是為了避免在低電壓的情況下發(fā)生過(guò)補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象，要把集中、就地以及分散補(bǔ)償3種方式統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行考慮，在此基礎(chǔ)上以分散補(bǔ)償為主。在這3種補(bǔ)償方式中最合理的補(bǔ)償方式就是就地補(bǔ)償，因?yàn)檫@種補(bǔ)償方式可以減少線路的損耗，但是這種補(bǔ)償方式由于用電負(fù)載、變壓器以及線路都需要無(wú)功，在實(shí)際電網(wǎng)中是最不經(jīng)濟(jì)和最不安全的一種方式。此外，集中補(bǔ)償方式的補(bǔ)償裝置是在變電站的低壓母線上，這種補(bǔ)償方式在遇到配電網(wǎng)中線路末端負(fù)荷容量較大、較穩(wěn)定、較集中且占比較大的時(shí)候比較適用。分散補(bǔ)償方式是將無(wú)功補(bǔ)償裝置裝設(shè)在相對(duì)應(yīng)的母線上，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系是以無(wú)功負(fù)荷的分布情況為依據(jù)的形成多組分散補(bǔ)償，獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。就地補(bǔ)償如圖1所示，這種方式的裝備是裝設(shè)在負(fù)荷周圍，根據(jù)負(fù)荷運(yùn)行的具體情況進(jìn)行補(bǔ)償，這樣可以有效減少線路的損耗。

圖1 就地補(bǔ)償

2 電力自動(dòng)化中智能無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)已經(jīng)普遍運(yùn)用到電力系統(tǒng)中，進(jìn)一步提升了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2.1 固定濾波器

在電力運(yùn)行的過(guò)程中，結(jié)合電力系統(tǒng)的電容器和電抗器，在依附電壓母線的基礎(chǔ)上，對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，降低無(wú)功功率或者徹底抵消，這樣能夠很好地起到濾波的效果。需要注意的是，在使用之前要斷開(kāi)電源安裝晶閘管。

2.2 可控飽和電抗器

在電力運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)電抗器的飽和程度進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)控制電流的大小，然后加速感性電流功率和并聯(lián)濾波器中的無(wú)功功率的抵消進(jìn)度，從而達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡[3]。需要注意的是，可控飽和電抗器技術(shù)在使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生噪音，這將會(huì)降低設(shè)備的使用期限。

2.3 靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置

在電力運(yùn)行的過(guò)程中，靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置技術(shù)是運(yùn)用比較廣泛的技術(shù)，是對(duì)負(fù)載無(wú)功功率的補(bǔ)償。靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置是由多個(gè)靜止原件組成的，通過(guò)并聯(lián)元件從而達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?，最終進(jìn)一步提升工作效率。需要注意的是，在這一技術(shù)的運(yùn)用過(guò)程中，對(duì)于電網(wǎng)效率比較難控制。

3 電力自動(dòng)化中智能無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 選用合適的智能無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

智能無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是影響配電無(wú)功補(bǔ)償效果的直接因素。現(xiàn)如今，隨著科學(xué)信息技術(shù)的日新月異，我國(guó)電力行業(yè)不管是硬件設(shè)備還是軟件設(shè)備都在進(jìn)行不斷的革新，這就要求人們?cè)趯?shí)際的電力運(yùn)用中，把智能動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)和固定補(bǔ)償技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，將穩(wěn)定態(tài)補(bǔ)償和快速跟蹤補(bǔ)償有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，促進(jìn)電力自動(dòng)化的發(fā)展。

3.2 選用合適的投切開(kāi)關(guān)

投切開(kāi)關(guān)這一設(shè)備在無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)中是非常核心的，如何選擇合適的投切開(kāi)關(guān)是非常重要的。常見(jiàn)的投切開(kāi)關(guān)有機(jī)電一體化的智能真空開(kāi)關(guān)、機(jī)電一體復(fù)合智能開(kāi)關(guān)以及過(guò)零觸發(fā)固態(tài)繼電器3種。其中，機(jī)電一體化的智能真空開(kāi)關(guān)是操作性比較強(qiáng)、使用壽命比較長(zhǎng)且安全性比較高的一款投切開(kāi)關(guān)，被廣泛運(yùn)用在串聯(lián)電抗回路中。機(jī)電一體復(fù)合智能開(kāi)關(guān)是一款運(yùn)行比較快、耗電比較低的開(kāi)關(guān)，但是這一款開(kāi)關(guān)的運(yùn)行成本比較高。過(guò)零觸發(fā)固態(tài)繼電器是一款運(yùn)行速度較快、使用壽命也長(zhǎng)的開(kāi)關(guān)，但這一款開(kāi)關(guān)在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波。在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，可以根據(jù)具體的需求來(lái)選擇適合的投切開(kāi)關(guān)。

3.3 重視選擇智能無(wú)功補(bǔ)償控制器

智能無(wú)功補(bǔ)償器在智能無(wú)功補(bǔ)償中是非常重要的一部分，隸屬于指揮系統(tǒng)。不管是元件保護(hù)還是參數(shù)設(shè)定都需要借助無(wú)償控制器來(lái)完成，因此在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，要足夠重視智能無(wú)功補(bǔ)償控制器。無(wú)功功率控制器、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制器以及功率因數(shù)控制器是目前被普遍運(yùn)用的控制器[4]。其中，無(wú)功功率控制器的優(yōu)勢(shì)是穩(wěn)定性強(qiáng)，功率因數(shù)控制器的優(yōu)勢(shì)是使用時(shí)間長(zhǎng)且方法便捷，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制器的優(yōu)勢(shì)是擁有較強(qiáng)的抗干擾力。

3.4 加強(qiáng)智能補(bǔ)償無(wú)功控制

提高對(duì)智能無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的控制能力，有利于高效發(fā)揮無(wú)功補(bǔ)償作用，改善無(wú)功補(bǔ)償效率，從而實(shí)現(xiàn)智能無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用[5]。可以利用計(jì)算機(jī)加強(qiáng)對(duì)智能補(bǔ)償無(wú)功控制，通過(guò)自動(dòng)采集系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率以及無(wú)功功率等相關(guān)信息進(jìn)行采集并錄入?yún)⒖剂?，?lái)提升電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)木_度，減少電力系統(tǒng)運(yùn)行中的能耗。具體操作內(nèi)容有兩方面：一是由管理系統(tǒng)科學(xué)控制電壓限制條件，并通過(guò)設(shè)置系統(tǒng)過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)等措施來(lái)加強(qiáng)投切電壓值，以防投切設(shè)備電壓值發(fā)生無(wú)功功率設(shè)定情況；二是對(duì)投切時(shí)間進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置，投切開(kāi)關(guān)可以選擇延時(shí)投切。需要注意的是，要確保同一組電容的投切時(shí)間是一致的[5]。

4 結(jié) 論

本文概述了電力自動(dòng)化中智能無(wú)功補(bǔ)償，介紹了電力自動(dòng)化中智能無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，闡述了其應(yīng)用策略，以供參考。