無功補償自動控制中電力電子技術的應用

許磊

摘 要：在我國智能電網的運作過程中，諸多非線性的設備應用會使線路運行的電壓損失增大，并且產生一定電能的損耗。而無功補償技術的應用，能夠通過一定的裝置來進行補償，從而降低智能電網的損耗，提高供電效率，為大眾提供優質的電力能源服務。

關鍵詞：電力工程;電子技術;無功補償;自動化控制

1.無功補償技術的特點

1.1電壓優先，自動補償

無功補償技術能夠借助一定的技術設備來進行相應的系統性的運作與管理。無功補償技術在應用過程中基于一定的電壓質量來進行自動投切電容器，當電壓超出最高設定值時切除電容器組，從而保障電壓的合作與正常的運作;而在低于設定值時，在保證正常運作的情況下逐步投入電容器，保障基本的電壓運作。在這種電壓優先的情況下，無功補償技術能夠基于負荷無功功率大小自動投切電容器組，保障系統處于一種無功補償的狀態。

1.2智能控制，異常報警

無功補償技術在應用過程中，其加工與應用能夠通過智能化的操作來完成系列的動作指令。在操作過程中，無功補償技術通過指令來判斷電壓是否超出基本設定的閾值，與傳統的電氣設備相比，減少了操作的動作次數，更好地實現了一次探尋式的智能化控制。同時在運作過程中，無功補償技術能夠針對不正常的外界環境進行全面的數據監測，通過電容器來進行整個控制回路以及自動閉鎖裝置的實現，從而在自動化的智能操作中實現相應的技術性操作。

1.3模糊控制，綜合保護

當系統化的運作處于正常的電壓范圍之中，配置環境、器械的受電情況、動作時間、用戶對動作次數的限制等會引起控制過程中的錯誤與問題，這就需要在控制中通過模糊控制來進行相應的技術性的操作與應用，從而在操作過程中實現系統化的自動運作，避免出現盲區式問題。

2.智能無功補償技術

2.1基礎知識。

（1）智能無功補償對象為電力系統產生的無功功率，主要采用智能無功補償裝置加以實現，同時抵消電力損耗。（2）常見無功功率類型包括：基波無功功率、容性無功功率、感性無功功率、諧波無功功率等。（3）影響無功功率的因素主要以電力設備功率因數為主，如高壓系統中，對稱性的電壓與電流是常態，而三相功率也趨于一致，若采用補償方案則需要提升設備功率因數，以此實現對設備容量與功率損耗的控制。

2.2補償原理

電力系統中的感性功率多為負載綜合阻抗，它需要借助容性功功率補償;而電壓、電流、功率因數、有功功率之間緊密關聯。無功補償則按照這種要素之間的關系特性，通過對功率因數調節加以實現;其中，功率因數的調節則主要通過對發電機輸出設備、投切無功補償設備實現。

2.3補償方式

補償方式主要有三種，分別是集中補償、分散補償、就地補償。具體如下：（1）在總變電所6kV到35kV母線上安裝智能無功補償裝置，控制高壓線路無功損耗;其特征與作用體現在對線路損耗的控制方面，可以提升供電質量。（2）在功率因數相對較低的線路端安裝智能無功補償裝置，包括配電所低壓母線、車間、村鎮終端等，其特征與作用體現在提升無功補償效率高、效果好方面。（3）在異步電機或電感性用電設備附近安裝智能無功補償裝置，其特征與作用體現在對用電設備供電回路的功率因數控制方面，可以使電壓設備供電質量獲得有效提升。

3.無功補償自動控制中電力電子技術的應用方式

3.1無功補償同步調相機

同步調相機是一種同步旋轉的發電模組，與無功補償技術有著相似之處，在實際的工作運行中，調節發電機中的勵磁系統發出有容性或感性的功率。在實際工作中，同步調相機所暴露出來的問題有：由于其始終處于高速旋轉的狀態，會產生大量的噪聲和損耗，產生噪聲污染的同時，降低了電流運輸的效率。面對這種情況，需要運用靜止無功補償來優化同步調相機的工作模式。

3.2靜止無功補償裝置

為了能讓同步調相機的工作得以優化，讓同步調相機和電力容器更好的配合，靜止無功補償裝置做到了兩者之間的優化，有著良好的應用特性，在運行過程中速度得到了提升，也極大地減少了噪聲的發生。目前我國電力技術的快速發展，對于無功補償裝置的要求提出了較為嚴格的水平，新型的開關器械被用在了控制同步調相機的工作流程中。動態無功功率補償裝置結構如圖1所示，本圖反映的是TCR型靜止動態無功功率補償裝置，這種裝置能減少維修人員的工作壓力，降低維護成本，擁有著良好的應用結果。

3.3無功補償電力容器

對于其他設備而言，無功補償電力在維護運行裝機上，都有著更為簡單，易于維護的特點，但無功補償電力容器在實際的應用中并沒有人們想象的那樣容易，由于在通常的電力供應系統中采取的是感性的無功補償，對于這種電力系統無功補償無法持續的進行。在使用電力無功補償電容器時，會導致整體供電系統電壓的下降，產生所謂的負電效應，這種效應只用交流接觸器投切時，還會產生更為嚴重的起弧現象和觸頭震動現象。交流接觸投切電容時，輸電線路總電流波形如圖2所示。這種復電效應會極大的影響電容器的補償含量，快速的消耗電力容器的容量，在這種工作狀態下，電力容器在受到強烈的外部干擾時，會產生高溫，燒毀電力容器，造成電力癱瘓。

3.4投切開關

以用途出發，確定投切開關的無功補償裝置功能，由于其重點在于控制設備斷路實現對無功功率的抵消與降低，所以要分類型實施應用：（1）過零觸發固態繼發器類型與設備投切速度關聯，速度快，對無功功率抵消率高且設備受損率低;速度慢，則相反。造成此現象的原因來自投切開關對電網的沖擊而生成的諧波。（2）機電一體智能真空開關類型，主要是在低壓真空條件下對電容器回路進行控制，不會產生電壓差，設備受損率低。效果優于過零觸發固態繼發器類型。（3）機電一體復合型智能開關類型，它由改造過零觸發固態繼發器類型而來，主要是通過并聯交流接觸器與固態繼電器實現，本質上屬于優勢聯合，能夠保障投切速度高、設備受損率低的應用效果。（4）實際應用中要求以電力系統綜合為主，按照類型、特點、優勢進行合理選用。

3.5控制器

首先，電力設備元件、系統參數和智能無功補償系統存在差異;因此，控制器的選擇十分關鍵。具體如下：（1）注重控制器與智能無功補償指揮系統匹配度，確保其使用范圍、無功功率、無功補償裝置、線路的適用性。（2）能夠保障線路運行穩定性且不產生不良影響，并具備實現故障自檢、自我保護功能。（3）產品選擇時應進行質量檢查，保障其抗干擾性、性能、質量。

結語

電力系統的運行中存在諸多非確定性的影響因素，而要對其風險進行科學、合理、有效的控制，則應該注重智能無功補償技術的應用。這樣，不僅可以在整體上保障電力系統運營管理的安全可靠與穩定性，也能夠降低自動化設備運行產生的無功功率造成的成本投入與資源消耗，從而實現其社會效益與經濟效益，以及生態效益的全面提升。建議在新時期根據電力企業自動化發展情況，做好智能無功補償技術的研究與應用推廣。

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