電力自動化中智能無功補償技術的應用

謝冬青

摘 要：電力系統在運行過程中，由于受到城鄉環境及地域特征等差異影響，導致電力長距離輸送過程中容易出現電壓不穩定等情況，很多非線性因素增強，對電力系統的安全運行構成威脅。智能無功補償技術是電力自動化的一項新興技術，該技術的出現解決了電力輸送中電壓不穩定的問題，有效提升了電力自動化水平。文章就電力自動化中智能無功補償技術進行了深入探討，并詳細分析了該技術的具體應用，希望對相關部門的工作有借鑒價值。

關鍵詞：電力自動化；智能無功補償；電力系統

自動化智能無功補償技術的應用，可有效提升電力網絡的輸送效率與調節能力，實現電力的穩定輸送。智能無功補償技術應用時，需要注意的是和電網中各項指標相互配合，盡可能降低電力消耗，使智能無功補償技術的應用價值得到最大化發揮。

1 無功補償技術在電力自動化應用中的現實意義

電力自動化單相牽引負荷的變化十分復雜，會使整個電力系統的無功功率提升，在電力系統中會出現諧波，影響電力系統運行的穩定。為解決電力系統運行過程中諧波、負序及無功等幾個突出問題，國內外相關專家做了實驗和研究。但由于我國情況較為特殊，人口眾多，不可避免造成用電量的大幅提升，自動化系統負荷明顯比國外高，非線性因素成為我國電力系統的一大難題[1]。電力工作者要認真思考電力系統的發展。通過無功補償技術，可有效解決這一問題，提升電力行業經濟效益的同時，促進其可持續發展。

2 電力自動化智能無功補償技術的主要特點

（1）電力系統運行時，主要運用電磁感應原理。對于發電機組而言，線圈是整個發電機組的重要部分。發電時切割磁感應線必然會產生交流電，變壓器作用時，電壓會隨之變化，同時也會受到電磁感應的影響，就能夠將電能輸送到較遠的地方，實現有效節能。

（2）設計電力設備時，電感器一般具有阻抗和容抗的特點。這樣設計在運行過程中能夠有效避免諧波產生[2]。因此，設計時需要提升設計水平和運行功率。影響電力系統發展是否順利的因素包括電能損耗情況、電能的輸送情況等。無功補償技術為電力系統穩定運行提供先導性技術支持。

（3）電力自動化智能無功補償技術的實質，就是在發電前將無功功率注入整個電網，使發電機組在運行過程中科學、有序。能夠有效控制電壓的起伏，避免電壓波動太大，對整個電網的安全產生威脅，同時有利于電力系統的管理。智能無功補償技術的一大技術特點就是在電力系統發生故障時能夠有效、及時進行補償，緩解故障區域電力緊張情況。

3 電力自動化中智能無功補償技術的主要應用設備

3.1 真空斷路投切電容器

真空斷路投切電容器是智能無功補償技術中的核心設備之一，此設備主要的功能是掌控電力運輸，使電力工作者及時了解電力損耗情況，從而采取有效的控制和預防措施。真空斷路投切電容器的成本低，操作簡便，在智能無功補償技術中卻發揮著核心支撐作用。真空斷路投切電容器唯一的缺陷是使用時易產生電力損耗，合閘時會產生巨大電壓，會給電路造成威脅，有時還可能會對電路中的電力設備造成破壞[3]。

3.2 可控飽和電抗器

此設備是通過調節飽和情況來間接調整電力輸送，及時預防電力損耗問題。雖然此電抗器可有效控制電力系統功率，可在實際應用時，電流強度的變化會產生電磁效應，從而出現噪音。只有控制好噪音，才能使電抗器的優勢得到最大化的發揮。

3.3 有源濾波器

電路運行過程中會產生負向電流，有源濾波器的功能是能夠與負向電流相抵消。有源濾波器能夠自動識別電流，根據電路中的電流情況產生相反的電流，有效降低負序電流產生的危害，延長電力設備的使用壽命。可是，有源濾波器的制造成本非常高，使用時也需要投入較大的代價，大范圍使用有源濾波器，會使電力系統的運行成本增加，因此，有源濾波器一般僅在主干電路或者確實需要的支線電路上使用。

3.4 固定濾波器

固定濾波器的工作原理是通過調節低壓側母線的電壓來降低整個電路中的電力損失。使用固定濾波器時，需將其與電容器等設備安裝到電路中，并及時檢測電力元件的使用情況，確保安全性。電容器運行過程中，可依據電流、電壓的變化及時調整電路情況，及時進行無功補償。這里要注意的是，在使用固定濾波器時必須安裝開關，及時降低電路損耗。

4 智能無功補償技術在電力自動化中的具體應用對策

電力部門工作人員需要認真了解和學習無功補償設備的具體安裝與使用方法。在設備安裝完成后，要進行科學、細致檢測，使設備從安裝到投入使用，整個過程能夠實現科學化、標準化[4]。

4.1 要遵循智能無功補償方式原則

智能無功補償需要遵循相關原則。首先要調整電網的電流或者電壓，這要根據電力系統中電路運行和連通情況進行。其次，無功補償分為動態補償和固定補償兩種，在選擇智能無功補償時需要將二者結合起來。傳統的固態補償方式已經不能滿足當前社會發展對電力系統的要求，結合電路的連通情況和電壓、電流情況調整電路運行狀態。再次，電力運輸過程中的運輸環境也會影響到電路工作情況，大量電氣設備的投入使用，加劇了電力系統中三相不平衡的情況，傳統的運行方式一般使用三相共補方式，但是，現在的情況已經不合適，況且單相補償又要花費較高的成本。因此，選擇無功補償方式時要綜合考慮，智能綜合補償措施能夠盡可能避免電力損耗，降低運行成本，提高補償效果。然后，可選擇快速跟蹤補償方式。這是一項新技術，且已經在很多電路系統中被采用，這項技術和穩定態補償技術結合起來成為無功補償的研究方向，是很多電力系統部門正在努力的方向。最后，電力系統工作人員要掌握和運用方法有效控制電網電壓，可以借鑒快速跟蹤補償方式。

4.2 智能無功補償投切開關的選擇

4.2.1 固態繼電器

此投切開關能夠根據具體情況及時作出反應，從而有效避免可能造成的損失。此外，固態繼電器的使用壽命較長，一般短時間內不需要更換，在使用這一設備時不會對電力系統造成任何損失。當然，固態繼電器也存在缺陷，例如：噪音很大，同時還會產生諧波，對電網的運行造成一定影響。

4.2.2 一體化智能開關

一體化智能開關的使用需要結合固態繼電器，這一設備投切速度較快，綜合了固態繼電器和接觸器的優勢。此設備使用方便，智能化程度較高，可有效降低電力損耗。但這種智能開關制造和使用成本很高，很難在電力系統中大范圍推廣。上文中已經提到，工作人員一般僅在電力系統主干線路上使用。

4.2.3 智能一體化真空開關

真空開關會用到低壓真空技術，同時結合永磁技術。智能一體化真空開關能夠在電容過零時投切，能夠準確控制投切，制造和使用成本也不高，可以被大多數電力部門接受。智能一體化真空開關可靠性高，使用壽命較強，短時間內無需更換。如圖1所示。

4.3 智能無功補償技術對無功控制的措施

智能無功補償的技術特征是能夠控制無功技術，借助計算機設備采集三相電流和電壓，實時跟蹤電力系統中的無功。在搜集完無功功率后，將其轉化為可以控制的物理量。投切的限量需根據用戶設定的功率情況，然后選用合適的電容器組合使用。具體包括：科學設置電壓限制條件。設置禁切和禁投值，在這個過程中可根據無功功率大小設置投切限制；合理設置延時功能，只有設定好投切的延時時間，發揮無功補償技術對時間的控制調節作用，才能確保電路的安全穩定運行，及時跟蹤補償情況，同時要將跟蹤補償數值設置為零。

5 結語

綜上，智能無功補償技術的運用使電力系統的運行效率和穩定性得到大幅提升，是電力系統發展的必然趨勢。本文探討了智能無功補償技術對電力系統的發展的重要性及具體應用，筆者相信，在將來必定會有更多的新技術、新設備應用到無功補償技術中，為電力系統的可持續發展作貢獻。

[參考文獻]

[1]高建軍.無功補償技術的發展歷程及其在電力自動化系統中的應用[J].科技創新與應用，2012（5）：266-267.

[2]譚喜軍.電力自動化智能無功補償技術的研究[J].自動化技術應用，2013（6）：365-366.

[3]齊俊生.淺析智能無功補償技術在電力自動化中的應用[J].電源技術用，2012（1）：124-125.

[4]孫靜，孫紅亮.淺談電氣自動化中無功補償技術的應用[J].現代企業教育，2012（8）：12.