电力自动化补偿技术分析

李阳

【摘要】随着电力电子技术的飞速发展，集成多功能的智能电力自动补偿装置得到了广泛应用。无功补偿装置有助于减少线路中的电能损耗，改变线路传输状态，进而优化电能传输的功能。本文通过阐述无功补偿相关技术，进而对电力线路无功补偿技术存在问题进行剖析，并找出相应解决办法。

【关键词】电力自动化；无功补偿；电力电子技术

以电力电子技术为主体，结合智能控制技术、信息通信技术的不断发展，催生了众多电力新技术的发展。其中智能型电力自动化无功补偿技术便是其中的代表，集低压无功补偿、综合配电检测、配电台区的线损计量、电压合格率的考核、谐波检测等多功能与一体；智能型电力自动化无功补偿装置既考虑同配电自动化系统的结合，又逆补了低压无功补偿技术的不足。

一、电力系统无功补偿技術要点

1.1确定补偿容量 作为自动补偿装置其最关键的技术参数是补偿容量，它是智能补偿的基础性数据，直接关系到补偿装置的性能。补偿容量数据确定由供电和使用负荷的情况确定，这其中需要采集系统的电压和电流数据，并经过一定计算得到补偿容量。只有准确确定了补偿容量，系统才能实现正常运行。通过确定最合适的补偿点，选择最优化计算方法计算最佳补偿点，从而选取最合适的补偿容量，保证装置的可靠运行。

1.2常规补偿方式的选择 补偿方式一般分为共补、分补、综合补偿（共补与分补）。一般系统需要的补偿容量>60kvar，采用综合补偿方式。选择合适的补偿方式，既能提高电网运行效率，又能保证电压质量、降低网损。

1.3系统补偿级数的选择 利用合理的方法，选择合适的补偿级数，使系统达到最合理状态的同时又能节约成本。补偿级数越多，虽然系统补偿精度越高，但却大大增加运行的成本。因此并不是系统补偿级数越多越好而是应根据系统需要综合考虑系统的补偿级数。

1.4系统投切方式 系统的投切应根据电容器安装容量比、再结合补偿容量等利用软件控制自动选择。使用此种方法应根据需要尽可能减小装置体积，简化结构、增加可靠性。在选择投切方式的时候，与补偿级数的确定进行有效的结合，是整个系统保持平衡，达到最优化。

二、智能无功补偿技术分析

随着用电量和电力设备的增加，为满足系统的无功需求必然导致系统需要大量的无功补偿装置。随之也推动了智能无功补偿技术的应用和发展。

2.1选择补偿方式 第一种：固定补偿和动态补偿相结合。随着系统对无功要求不断增高，单纯固定补偿已无法满足要求，而新动态补偿技术适应负载变化而逐渐获得了认可。第二种：共补和分补结合。低压系统存在大量的单相设备而大功率设备往往又是三相设备，因此单纯的三相共补模式已无法满足现实需要，因此无功补偿装置朝着综合补偿技术不断迈进。第三种：稳态补偿和快速跟踪补偿相结合。此类补偿方法主要针对大型钢铁冶金企业，其有较为工艺复杂、电量需求大、负载变化较陕且波动大，采用稳态补偿和快速跟踪补偿能提高功率因数、降低损耗，增加工作效率。

2.2选择投切开关 无功补偿投切开关主要有以下几类：1、过零固态继电器，其特点是动态响应快，投切时间对电网冲击小，无涌流，有一定功耗和谐波污染，目前使用较为普遍；2、机电一体化智能复合开关：其特点是投切迅速、功耗低、成本高、可靠性也较低，应用较少；3、机电一体化智能型真空开关。其特点使用低压真空灭弧室和永磁操作机构，使电容实现过零投切，可适应电容器串联电抗器回路的投切，寿命长，有较高可靠性。

2.3无功控制措施 通过传感器采集三相电压、电流，计算出系统中的无功缺额并转化为控制量，与用户设定功率因数作为参考量，并按照模糊控制理论自动选择电容器组合。通过采用智能的控制理论，自动投切电容以补偿无功功率的方式成为智能投切方式。根据配电系统三相中每一相无功功率的大小智能化的选择电容器组合，根据取平补齐的原则投入到电网中，提高了补偿精度。主要措施有：⑴电压限制条件的科学化。智能系统中设定过、欠电压保护值，可设置禁设、禁切电压值，具缺相保护功能，以无功功率设定投切限值。（2）设置投切延时。延时时间可调，同组的电容投切动作时间间隔可以设置，对快速跟踪补偿设置可以为零。

2.4集成综合配电监测功能

智能无功补偿装置除具备最基本的无功补偿功能外，还具备配电监测功能。集配电变压器电气参数测量、记忆、通信于一体，利用完整的配电运行参数的测量机构，为电网的安全经济运行提依据。由于配电监测功能能为电力技术人员提供必要的隔离数据，因此也成为了配电电网自动化系统的基本的组成部分。

2.5模块化结构

将电容、投切开关、保护装置集成到一个单元内，制成模块化结构，便于随时更换，为系统的维护和调整带来了极大便利。因此，无功功率补偿的模块化设计也逐渐成为一种趋势。

三、电气自动化中无功补偿技术的应用

1、真空断路器投切电容器 这种方式具有结构简单、成本低，便于利用放电线圈进行放电等特点。实际运行中，由于开关投切时电容器会产生极高的电压，而已造成设备损坏。因此系统中需要串联合适的电抗器，以减少高压带来的危害。

2、可控饱和电抗器 通过调节电抗器饱和程度，改变电力回路中的电流，并使并联滤波器多余的容性无功功率被感性电流所抵消，实现功率的平衡。具有可长期投入但损耗和噪声较大，并产生一定谐波等缺点。

3、固定滤波器 固定滤波器一般配置在低压母线上，通过对母线电压进行调节，从而实现对无功功率的补偿。这种方式不但可以为补偿系统无功，同时还有消除系统谐波的作用。

4、有源滤波器与无源滤波器 目前电力系统中多采用并联电容器的方式来补偿系统的无功功率，这种方式又称为无源滤波。而随着电力电子技术的不断发展，有源滤波装置的研究逐渐成为了热门和趋势。与传统的无源滤波装置相比，有源滤波装置具有能自动采集系统无功和谐波，自动实时进行跟踪和补偿的优点，同时及时线路参数发生改变系统照样同样可以适应补偿的需要。而无源滤波器往往受系统结构和参数的影响，同时在投切过程中对系统的影响较大，且容易产生一定量的谐波等缺点。

5、并联混合有源滤波器等设备的应用 在电气自动化中应用无功补偿技术，需要技术人员及时的掌握无功补偿技术设备的发展情况。通过选择应用具有先进的无功补偿技术和设备，能够有效地提高无功补偿的效率。通过将无源和有源滤波器进行有效的结合，能够实现地域谐波的无功补偿。这种技术方案可以有效的解决电力滤波器补偿过大的问题，同时也是一些大型电气自动化系统中常用的无功补偿方案。在并联混合补偿设备中，在处理器的控制下有源滤波可以向供电系统中注入和负荷谐波大小相等相位相反的反向谐波，从而达到消除滤波的目标。在有源滤波中通过使用谐波器中剩余电流和谐波电流相反的特点，可以实现两者之间的相互抵消，从而得到控制电源电流的目标。

四、结束语

智能跟踪自动无功补偿装置通过补偿系统无功容量，进而提供系统的电压稳定性，保证电能质量，减少系统损耗，为电力系统的运行提供支持。同时智能跟踪自动补偿技术也是伴随着电力电子技术、智能监控技术、通信技术等众多技术基础上发展而来的，因此对于推动智能电网的发展提供了技术支撑。

参考文献

[1]孔明.关于电力自动化补偿技术探析[J].民营科技，2011（10）

[2]陈睿.浅议电力自动化智能无功补偿技术[J].硅谷，2010（21）