浅谈电气自动化智能无功补偿技术应用

邵长娟

【摘 要】随着国民经济技术的不断发展，电力系统建设的不断推进，无功补偿技术的应用也越来越广泛。本文通过对电气自动化无功补偿技术应用的现状进行分析，结合无功补偿的工作原理，提出了现阶段无功补偿技术应用注意的问题，并对我国电气自动化无功补偿技术发展趋势进行展望，希望为提高电力系统运行效率提供理论借鉴。

【关键词】电气自动化；无功补偿；智能化

【中图分类号】P415+3【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0419-02

无论是社会经济还是科学技术的发展，都离不开电力的应用，电气时代是社会现代化发展的重要阶段。电气自动化在经济技术的推动下发生了很大的变化，无功补偿技术是当代电气自动化一个显著特点，在电气自动化技术诸多领域都发挥着至关重要的作用。无功补偿技术不仅可以稳固电力系统中的无功功率，而且还可以提升电力系统的安全性，减少电力企业的经济损失。无功补偿技术的应用，在最大程度上解决了电气自动化设备因单相电力牵引所引起的负荷变化问题，对当代电力的高效运用和社会经济的可持续发展有着重要意义。

一、无功补偿技术的概述

1.无功补偿技术的含义

无功补偿技术，是指在电子供电系统中起到提升电网的功率因数的作用，它可以在一定程度上降低供电变压器及输送线路的损耗，提升供电效率及改善供电环境。在大的供电系统中，无功补偿可以用于调整电网电压及提升电网的稳定性；而在小的电力系统中，无功补偿主要被用于调整三相不平衡电流。

2.无功补偿的工作原理

电力系统的供电功率可以分为有功功率和无功功率两种，其中无功功率不能进行远距离的传输，为此对于一些下属用电和配电变压器的无功功率可以进行就地补偿。无功补偿是通过在供电系统中安装无功补偿装置的方式进行的，无功补偿设备可以与电路中的用电设备以及配电变压器等相互抵消无功功率，提高功率因数，以达到从整体上减少无功功率的目的。它主要是把感性功率负荷与容性功率负荷装置两者连接在同一电路，使能量在两种不同的负荷中间进行相互交换，进而使得容性负荷输出的无功功率补偿感性负荷需要的无功功率。

二、电气自动化中无功补偿技术应用的现状及问题

1.针对电气自动化中无功补偿技术应用的现状的研究

当前无功补偿技术在电气自动化发展过程中的应用主要包括以下三项内容：一是电抗器、固定滤波器以及电容器的调压，它主要是通过连接电器低压母线上面的滤波器以及降压变压器中的低压侧母线的电压来调节，最终达到无功出力的目标；二是有源滤波器，它主要是让电力电子设备产生和负序电流中和谐波电流相反的电流，使得该设备满足电源的需求，达到互相抵消的目的；三是可控制饱和电抗器设备，它主要是通过对电抗器饱和的程度来调节并改变回路电流，让感性电流将并联滤波器里的多余无功功率抵消。

2.对于电气自动化中无功补偿技术的应用存在的问题的研究

当前电气自动化中无功补偿技术的应用存在的问题主要包括以下三个方面：一是无功向配电网倒送，这在很大程度上增加了配电电网的功率损耗，无形中增加了配电线路的负担，会在很大程度上导致电力系统电压的偏差，产生大量的无功功率，尤其是那些利用固定电容器来进行补偿的用户，在电力负荷呈现低谷的时候，很容易出现无功倒送的现象；二是无功补偿的容量配置不合理，一些变电站的无功补偿电容没有办法按照电力负荷实际变化的需求量来实现就地电容的平衡，很容易出现低负荷的时候过度补偿，高负荷的时候无功功率因数太低的问题；三是很多发电厂中产生的大量无功潮流不断地涌向高压变电站，再经由输电线路涌向低压变电站和中压变电站，最终导致远距离输送无功潮流现象的出现。

三、电力自动化智能无功补偿技术的注意事项

电力自动化和智能化联系紧密，只有二者很好的结合。才能实现无功补偿的顺利进行，达到节约能源，改善电网环境的作用。而电力的自动化同然能安全快捷的实现电力的输送，但是在进行智能无功补偿时要注意以下几个方面：

1.智能无功补偿的补偿方式选择

无功补偿的方式大致有综合补偿、共补和分相补偿 种，其中综合补偿就是共补和分相补偿的结合，当补偿容量超过60kvar时就采取此种补偿方式。而在智能化无功补偿中补偿方式的选择有一定的原则，主要有几点：第一，补偿方式动静结合；第二，共补和分相补偿相结合；第三，做到补偿的快速和稳定，采取机动灵活的补偿方式可以更好的实现无功补偿。

2.投切开关的选择

现在较为先进的投切开关大致有几种“过零触发固态继电器、机电一体化的复合智能开关、机电一体化的智能真空开关”，这三种开关各有优缺点。固态继电器是通过半导体与电子元件的光、电和磁的特性来进行隔离与断电的.而过零触发则是在正弦的交流电压处于零点时进行断电.可以承受较大电流.而且在触发之后消除了电压和电流的冲击，使用寿命加长，然而会产生一些谐波和功率损耗。机电一体化复合智能开关则是将固态的继电器和和交流的接触器相并联，使投切更加快速精确，但成本较高。机电一体化智能真空开关的可靠性较高，使用寿命也较长。这三种开关中。真空开关因其可靠性能高和寿命较长的特点，较适合用于智能无功补偿设备之中。

3.精确计算无功补偿的参数

电力自动化智能无功补偿是依靠网络系统来控制和调节电网功率数的，这种智能化的前提就是对无功补偿参数的精确计算。这些参数计算主要包括三大类：第一，实施无功补偿之前的电网线路功率因数的计算，这要通过单位时间内的无功电量和有功电量的比率来进行计算；第二，通过电流最大值最小值、电压和功率因数来计算出有功功率的最大值和最小值；第三，算出补偿容量的最大和最小值，这是实现智能无功补偿的最关键参数，一定要保证其精确性。

四、无功补偿技术在电气自动化应用的发展趋势

1.无涌流电容投切器

无涌流电容投切器是一种采用智能控制策略的无功补偿装置该装置的特点有：a.无涌流，允许频繁操作；b.跟踪响应时间快，动态跟踪时间0. 02～0.2s；c.采用编码循环方式投切电容器，可均匀使用电容器，从而延长整个装置的使用寿命；d.具有过压保护、缺相保护及谐波分量超限保护等多种保护功能；e.只在投切动作瞬间耗电，平时不耗电，降低了成本，真正达到了节能、降耗的目的等，这些优点，正成为了低压供电系统无功功率补偿领域的重要途径之一。

2.静止无功发生器

静止无功发生器将功率开关构成的三相桥式变流电直接或通过电抗器并联到电网上，通过电压源逆变技术提供超前或滞后的无功功率，进行无功补偿。由于SVG具有直流电容量较小、成本较低、能调节电网电压、在电压很低的情况下仍能输出额定无功电流等优点，由此可显示SVG是未来静止无功补偿技术发展的主要方向。

3.电力有源滤波器

电力有源滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。目前，电力有源滤波器的研究仍存在着电流中有高次谐波、单台容量低、成本较高等问题。随着电力半导体器件向大容量、高频化方向发展，这类既能补偿谐波又能补偿无功的装置必然有很好的前景。

4.综合潮流控制器

综合潮流控制器将一个由晶闸管换流器产生的交流电压串入并叠加在输电线相电压上，使其幅值和相角皆可连续变化，从而实现线路有功和无功功率的准确调节，并可提高输送能力以及防止系统振荡。UPFC技术是目前电力系统输配电技术的最新发展方向，对电网规划建设和运行将带来重要的影响。

五、结束语

随着经济技术的不断更新进步，无功补偿技术的应用将会更加广泛，将会体现出更多更成熟的自动化、智能化的应用。无功补偿技术，将在电气自动化的应用中不断完善，真正实现电力系统的高效运用，不断促进社会经济可持续发展。

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