电力自动化中智能无功补偿技术的应用探讨_陈群.pdf

照明电气 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明204电力自动化中智能无功补偿技术的应用探讨陈 群山东睿鹰制药集团有限公司，山东 菏泽 274000摘要：随着我国电力行业的不断深入发展，电力行业的转型和自动化发展也得到了极大的推动。然而，在此过程中，也出现了许多技术和管理上的问题，这些问题一直困扰着电力行业的发展。同时，随着电网规模的不断增大，电网自动化程度越来越高，智能控制的范围也越来越广，对电网的安全运行提出了更高的要求。基于此，文章先介绍了电力自动化中智能无功补偿技术设备的类型，在此基础上分析了电力自动化中智能无功补偿技术的应用对策，以促进智能无功补偿技术的应用。关键词：电力自动化；智能技术；无功补偿技术分类号：TM76；TM714.30引言目前，我国电网正朝着规模化发展，在保障电网安全的前提下，需要提高运行效率，对电力自动化技术进行深入研究。在对自动化控制进行分析的基础上，需要采用智能无功补偿技术实现自动控制，能够使电网的运行更加稳定，从而推动电力自动化发展。电力系统的功率损耗一般不会大于 10%，而无功损失在30%50%之间。因此，电力系统中的无功负荷是影响电网稳定运行的主要因素之一。对电网进行智能化控制，可以克服电网稳定性差、无功损耗大的问题。1电力自动化与智能无功补偿技术概述1.1 电力自动化电力自动化是电网运行的关键，在实际的电网运行中，电力自动化的实现离不开计算机网络的支持。因此，相关人员必须熟练应用计算机和网络技术。从发电站到地区电网、街网，最终到消费者，涉及多种类型的电力系统和设备，如配电网、输电网、多级变电柜等。电力自动化是把各种电力设备连接起来，利用计算机技术监测电网运行，使其更好地运转1。在实现电力自动化的过程中，可以选择控制部分可控的电子元件。目前，电力自动化主要包括发电厂自动化、配电自动化和电力故障处理自动化等。1.2 智能无功补偿技术设备随着科技的飞速发展，我国的电力行业得到了极大的进步，无功补偿技术作为一种新型控制技术，其主要功能是减少系统的不稳定性，减少损耗，增加系统的经济价值。在新的环境中，智能无功补偿技术已经应用到了很多领域，主要用于以下设备。1.2.1 可控饱和电抗器可控饱和电抗器（见图 1）的主要功能是减少电网损耗，被普遍用于输电系统。“饱和”是指电能的饱和，电网调整时，往往会依据电力系统的饱和情况进行电力传输，以防止电力供应过多，从而减少电力损耗2。图 1可控饱和电抗器可控饱和电抗器根据电磁环境确定工作电流，在直流电源频率高于 20 kHz 时，对直流电源的电压控制精度比较高。在实际使用过程中，可控饱和电抗器可以对电力系统进行有效调节，从而达到很高的使用效率，但是工作噪音很大，需要通过降低噪音来提高使用价值。1.2.2 真空断路投切电容器真空断路投切电容器（见图 2）是智能无功补偿技术的关键设备，可以实现对电网供电的智能化监测，作者简介：陈群，男，大专，研究方向为电气自动化。文章编号：2096-9317（2023）01-0204-03光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 照明电气205帮助有关工作人员及时了解电网的运行状态，一旦出现故障，真空断路投切电容器会自动切断电源，确保电网供电不会出现损失。以 IEC 62271-100/ANSI 美标投切电容器为例，其参数如下：电流为 600 A，涌流为15 kA，频率为 2 000 Hz，投切电流为 1 000 A，涌流为15 kA，频率为 1 270 Hz。图 2真空断路投切电容器利用真空断路投切电容器进行无功控制，具有操作简单、成本低等特点，是实现无功补偿控制的一种重要方法。不过，在实践中，真空断路投切电容器会在发现故障的瞬间切断线路，造成用电装置的高电压，从而造成用电装置的损坏。1.2.3 有源滤波器通常情况下，电网中会产生负向电流，这种负向电流会对电力系统的供电装置产生很大的干扰，要保电力系统的稳定运行，就需要使用有源滤波器（见图 3）。有源滤波器的主要技术指标如下：额定电压为 380 V15%，频率为 50 Hz5%，额定视在功率 3%，开关频率为 25.6 kHz，响应时间 20 ms。在投入使用前，为了使有源滤波能够适应电力系统的需要，需要对电力系统进行综合分析3。图 3有源滤波器1.2.4 固定滤波器固定滤波器不需要在频率变化范围内改变频率，是一种利用自适应反馈设备，在滤波时可以保持低滤波频率。固定滤波器的频率通常按周期设置，固定滤波器使用固定频率时可得到具有一定幅度的频率波动，在信号较弱时，不需再调谐即可获得较纯净的信号；在信号较强时，需调节频率以获得纯净信号。固定滤波器的主要作用是通过调整电压减少功率损耗，从而达到对电力系统的无功补偿效果。2智能无功补偿技术在电力自动化中的应用2.1 正确选取智能无功补偿技术随着城乡电力市场的整合，电力用户的数量和需求量不断扩大，电力市场的经营管理亟待改进。同时，随着电网规模的不断增大，对电网的安全运行提出了更高的要求，如果不能有效地控制无功功率，将会导致大量的资源浪费。正确选择合适的智能无功补偿技术，是保证电网安全运行的重要前提。智能无功补偿技术往往采取固定补偿、分散式补偿和低压补偿方式。（1）固定补偿是一种不考虑线路的补偿，具有很高的稳定性。但在实际应用中，必须对固定补偿的数量进行严格控制，若补偿数量过低，会导致补偿的损失；若补偿数量过高，不仅会导致电网的损耗，而且极易导致电网失效4。（2）分散式补偿以电容器为基础，通过转换充电状态和放电状态对电网实施合理补偿。在应用智能无功补偿电容器时，电源的工作电压为 380 V AC，分补电压为 220 V AC，工作频率为 501.5 Hz，功率消耗 2 W，电压和电流的测量精度 0.5%，功率因数 0.01，环境温度控制在-25 55，相对温度控制在 20%90%。（3）针对电力系统中进行低压补偿，可以减少电力系统的损失，达到对电力系统进行无功补偿的目的，能够优化运行流程，控制运行费用，起到安全保护作用5。2.2 选取合适的智能无功补偿投切开关为保证供电及时高效，需要采取自动控制技术增加供电能力。在计算机网络通信、微机继电保护和大数据分析等方面，需要不断优电力自动化系统，向用户提供设备监控和远程监控服务，确保电力系统的可 照明电气 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明206靠供电。真空断路投切电容器是确保电网安全的一个重要设备，在智能电网中采用真空断路投切电容器，要解决合闸时的高电压问题，选择适当的开关。目前，可用于真空断路投切电容器的开关有固态继电器、智能集成开关和电容开关三类。其中，固态继电器响应速度快，但噪音较大；智能集成开关造价低廉，但运行缓慢，一般采用水磁技术和低压真空技术；电容开关切换速度很快，可以与固态继电器结合应用6。2.3 选取合适的智能无功补偿控制器为了充分利用智能无功补偿技术，需要选用适当的智能无功补偿控制器。当前，不同的智能无功补偿控制器的功能各异，在电力系统中智能无功补偿控制器的选择不仅决定了系统的运行效果，还决定了系统运行的安全性和稳定性。综合来看，智能无功补偿控制器的应用功能比较强，其主要作用是调整电网的无功补偿，要确保其平稳工作，必须选用具有保护机制的控制器，这样既可以确保其自身的安全，又可以在一定程度上保障电力设备的安全，促使整个电网稳定运行。现阶段，智能无功补偿控制器的研究重点包括智能无功功率因数控制器和智能无功功率控制器的选择两方面7。智能无功补偿控制器是一种经济、稳定、可靠的新型控制器，具有监测功能，内置的传感器可以监测系统运行状态，一旦检测到相关运行数据出现异常，就可以及时进行检修。比如，JKWS 系列智能无功补偿控制器适用于交流 0.4 kV、50 Hz 的低压配电系统，采用嵌入式安装，外形尺寸为 120 mm120 mm90 mm，电源电压为 220 V AC20%，50 Hz5%，电流变比为 1 1 000，谐波电压设置为 1%25%，环境温度为-20 +70，可直接设置过压保护、谐波电流、欠压保护、控制延时、通信参数等，并在 LCD 液晶显示屏实时显示有关参数8。2.4 强化智能无功补偿实时控制采用微机实现无功功率实时控制是实现自动控制的一种有效方法。当前，在电网的自动化控制中，普遍使用微机实现对电网电压、电流、有功和无功的自动监测，同时还利用无功智能技术实现对电网的控制和管理。通过对投切开关数量和有功功率的自动选取，保证了无功功率的精确控制，从而减少了系统的工作消耗，使电力系统的运行效率达到最高9。2.5 进行压降补偿在对电能进行输送时，通常采用的是低压大电流，会产生电压下降的现象，而且电流越大，电压下降越大，从而使输送到线缆的电压与理想电压存在差异，电压很难维持在一个稳定的范围内。在电力系统的传输过程中，需要在变压器周围安装电流互感器和单相整流桥。电流互感器和电压整流桥可以将交流电变换为直流电，通过直流电反馈方式降低发电机的输入电压，进而增加发电机的输出电压10。此外，也可以利用调节电位器达到电压补偿目的，保证线路上的电压维持在额定范围内，从而保证机组的稳定运行。3结束语综上所述，采用智能无功补偿技术进行线路自动控制，要明确系统结构，合理地选用智能无功补偿技术设备和智能投切开关，加强对智能无功补偿技术的控制，并进行适当的降压补偿，以使智能无功补偿技术真正发挥其作用。智能无功补偿技术在电力自动化建设中具有举足轻重的地位，将进一步推动电力行业的发展，促进电网的稳定运行。因此，电力公司必须把握好智能无功补偿技术在电力自动化中的应用，及时跟踪电网无功的变化，从而提高电网的供电质量。参考文献1 唐超,向思屿,曾琢琳,等.基于SVG的供电系统动态无功补偿及谐波抑制J.沈阳工业大学学报,2022,44(6):625-630.2 陈斌,王俊江,王敬华,等.基于电压补偿的定直流电压及无功控制的光伏系统J.电网与清洁能源,2022,38(9):134-142.3 万曦,陆文钦,薛波,等.混合配电变压器无功和电压补偿控制策略研究J.电力电子技术,2022,56(9):41-45.4 刘世超,王银照,郑施,等.抑制直流连续换相失败的光伏无功补偿策略J.计算机仿真,2022,39(9):101-107.5 马晓伟,董少鹏,孙剑影,等.基于粒子群算法的直流换流站分布节点无功补偿自动配置方法J.制造业自动化,2022,44(8):177-180.6 国智博,陈锋,王彦昊,等.基于动态无功补偿技术的磁平衡式电流互感器设计J.电工技术学报,2022,37(S1):217-224.7 乔春雨,易建波,谷宇杰,等.基于虚拟同步机技术的光储协控无功优化策略J.电网与清洁能源,2022,38(6):129-136.8 刘海涛,陈彪,朱林,等.考虑多种无功补偿装置协同优化的电压控制方法J.中国电力,2022,55(11):97-102.9 王渴望,胡存刚,芮涛.分布式电源参与下的配电侧无功补偿纳什议价模型J.安徽大学学报(自然科学版),2022,46(2):46-52.10 颜湘武,常文斐,崔森,等.基于线性自抗扰控制的静止无功补偿器抑制弱交流风电系统次同步振荡策略J.电工技术学报,2022,37(11):2825-2836.