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摘要：在电网系统的运行中存在许多感性的负荷，这些负荷会大量地消耗无功的功率，减小电力系统功率的因数，最终导致电力损失的加大及电能消耗的增加，所以有必要对其进行控制。
关键词：无功补偿；智能控制；电压优先
中图分类号：TM451文献标识码： A
一、高压无功补偿装置的发展
1、并联电容器
并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点,但其阻抗固定,故不能跟踪负荷无功需求的变化,即不能实现对无功功率的动态补偿。
2、同步调相机
同步调相机是专门用来产生無功功率的同步电动机,在过励磁或欠励磁的情况下,能够分别发出不同大小的容性或感性无功功率。由于它是旋转电动机,运行中的损耗和噪声都比较大,运行维护复杂,响应速度慢,难以满足快速动态的要求。
3、静态无功补偿方法
即真空开关投切电容器组,这种办法简略价廉,可是开关投入电容器时存在着弹跳现象,并有七倍以上额定电流的冲击,开关切断电容器时存在侧重燃表象,断开的电容器要经过4-5min的放电时间后才可再次投入运行,还存在真空开关机械、电气寿命的约束,这些缘由均致使不能使用真空开关频频投切电容器组,不可能快速跟踪负载无功功率的变变,从而不能实现快速动态无功补偿。
4、静止无功补偿装置
静止无功补偿器主要有以下两大类型:一类是具有饱和电抗器的静止无功补偿装置(SR);第二类是晶闸管控制电抗器(TCR),晶闸管投切电容器(TSC),这两类装置通称为SVC。
4.1摇饱和电抗器
与同步调相机相比,其具有静止型的优点,响应速度快,但因其铁心需磁化到饱和状态,因而损耗大,有振动和噪声,调整时间长,动态补偿速度慢,饱和电抗器型的静止无功补偿器应用的比较少。
4.2SVC
晶闸管控制电抗器(TCR):两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联。其三相多接成三角形,这样的电路并入到电网中相当于交流调压器电路接电理性负载,此电路的有用移相范围为90°-180°。当触发角A=90°时,晶闸管全导通,导通角D=180°,此时电抗器吸收的无功电流最大。依据触发角与补偿器等效导纳之间的关系式:BL=BLmax(D-sinD)·‘和BLmax=1·XL可知。增大触发角即可增大补偿器的等效导纳,这样就会减小抵偿电流中的基波分量,所以经过调整触发角的大小就可以改变抵偿器所吸收的无功分量,起到调整无功功率的作用。单独的TCR只能吸收无功,而不能发出无功,因而常常将并联电容器与TCR合作运用构成无功补偿器。这种具有TCR型的补偿器反响速度快,灵活性大,目前在输电体系和工业企业中使用最为广泛。
二、智能控制的基本功能要求
随着现代控制理论的发展与计算机技术的成熟在高压无功补偿控制手段上实现智能化、自动化成为可能。同时我认为应用计算机技术对高压无功补偿进行智能控制必须具备下述功能:
1、是实现电压优先
在核算补偿容量的同时,能测量出电网电压是不是超标。在电压过低时,即便无功不缺亦投电容器,直至电压合格,在电压超限时,无功不足亦不投电容器。同时有必要确保投电容器不至电压超高,切电容器时不至电压超低。这就需求操控具有预测功能,即在投电容器时,能预算出投切容量可能导致的电压变化值。
2、控制判据可靠正确
补偿的投切不应再靠读功率因数,而应通过计算无功功率从而了解实际所需无功。由此判断投与切电容器组。确保需投则投,需切则切。
3、控制反应时差小
要求对补偿容量的确定能迅速及时,既必须正确的测算出电网系统所缺的无功,及电压的状况,又必须正确地测算该投切电容器组及由此引起的电压变化结果,从而决定优先投切的电容器组。一般其反应时间不应超出2min为宜。
4、补偿精度高
当电网需补偿时,应能满足需要多少补多少,尽可能地削减过抵偿原则。这就需求操控手法能比人工操控增加幅度。操控幅度(组数)通常来说,组数愈多,容量等级愈多,操控幅度就愈大,智能操控必须能满意对多组(小组)补偿容量地操控需求,通常最基本要能完成4-8档分组操控,起码分组能到几百千乏。
5、实时记录与通信
智能控制必须使无功补偿能配合变电站自动化地,准确地记录和反映补偿装置的运行情况,在实现自动控制的同时能配合上级电网的管理,遥控投切电容器组。这就要求DCS系统的通信接口及具备相应的功能模块。
三、实现高压无功补偿的智能控制实例
下面以某省荣信公司所研发的SVC系统为例来介绍智能控制的成功实现，该系统是主要由高压的电抗器、电开关、电容器组、晶闸管阀、隔离开关以及附属性的装置几个部分所组成的，有可靠性较高的电力控制器进行高压的无功补偿智能控制，而电容器组则是由高压的真空开关进行投切的。运用智能控制进行高压电容器组的无功补偿真正实现了以下几个功能：
1、实现了电压的优先
按照电压的具体要求对电容器组进行自动化的投切，始终保持母线的电压能够保持在预定的范围之内。如果电压超过规定的数值，就应该把电容器组去除，而如果电压比预定的数值小的话，就要在确保不会过度补偿的情况下进行投电容器组的操作；
2、实现了自动化的无功补偿
依照无功的大小自动对电容器组进行投切，以保持电力系统无功损耗的持续最小化，而最多的时候电容器组可能会有5组。关于欠补投的电容器组来说：当如果电力操控设备检测到无功的电流量比预定数值高时，那操控设备会依照所需的电容器组数发出相应的信号，将其自动地投入到真空开关中，并运转电容器组。而关于无功过补的电容器组来说：假如无功电流量比预定值低时，操控设备同样会依照所需要的电容器组组数发出相应信号，将真空开关主动地去除，退出电容器组的运转。
3、实现了记录运行状况及检测电压的功能
该系统可以自动地、随时地将内存数据调出，以便于工作人员查看系统的电压、电容器的运行、电压的超限情况、最低或最高的电压值、电容器的动作等；
4、实现了自我保护
假如电容器的电流量超出预定数值的1倍以上，那该系统就会中止电容器的投切并进行警报，且设计有电压的降补。在发出各种操控指令以前，必须先明确施行动作之后的一切能够出现的超过预定限度的数值，并尽能够地削减动作的次数。假如出现电容器的回路继保操控动作以及拒绝动作或操控设备失灵等状况时，操控设备会发出警报的信号，反映毛病发作的位置并封闭出口。在手动完成自投的退出时，操控设备会主动封闭、主动退出操控系统。
四、高压无功补偿智能控制应用的效果
当时，在许多工矿企业中现已开始对高压无功补偿选用智能化的操控方法，这种操控方法在公司中的运转一般都比较正常、效果也较好。但当时由于智能化的投切设备的成本比较大，很多公司仍然选用传统的真空开关进行投切，所以投切的频率始终是这种最新操控技能广泛推行的重要问题之一，它会直接地关系到企业的使用成本以及智能化操控设备的正常运转。高压无功补偿智能操控的使用在大多数企业中的运转都比较正常，其功率因数一般都超过0、9，且电网体系的电压合格率也较高。能够说，从其使用的效果来看，该项操控手法的广与推广语使用能够极好地处理传统人工操控手法所不能处理的问题，极大利于地进步电力设备的技能水平。
结束语
随着社会科技进步的深化,在厂矿企业供用电中应用最新电力自动化的研究成果,采用最新技术与设备成为设计工作的必然,无功补偿在电网中一直是技术比较落后的环节,如何提升补偿设备的技术水准,提高补偿效果是我们值得研究的课题。
参考文献
[1]孙筠,徐小俊.静止无功补偿技术的现状及发展[J].湖北教育学院学报，2013(23)．
[2]刘智勇,余志东.无功功率补偿技术及发展趋势[J].农村电气化，2013(6)．
[2]苑瞬.配电网无功优化及无功补偿装置[M].北京:中国电力出版社,2013.
关键词：无功补偿；智能控制；电压优先
中图分类号：TM451文献标识码： A
一、高压无功补偿装置的发展
1、并联电容器
并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点,但其阻抗固定,故不能跟踪负荷无功需求的变化,即不能实现对无功功率的动态补偿。
2、同步调相机
同步调相机是专门用来产生無功功率的同步电动机,在过励磁或欠励磁的情况下,能够分别发出不同大小的容性或感性无功功率。由于它是旋转电动机,运行中的损耗和噪声都比较大,运行维护复杂,响应速度慢,难以满足快速动态的要求。
3、静态无功补偿方法
即真空开关投切电容器组,这种办法简略价廉,可是开关投入电容器时存在着弹跳现象,并有七倍以上额定电流的冲击,开关切断电容器时存在侧重燃表象,断开的电容器要经过4-5min的放电时间后才可再次投入运行,还存在真空开关机械、电气寿命的约束,这些缘由均致使不能使用真空开关频频投切电容器组,不可能快速跟踪负载无功功率的变变,从而不能实现快速动态无功补偿。
4、静止无功补偿装置
静止无功补偿器主要有以下两大类型:一类是具有饱和电抗器的静止无功补偿装置(SR);第二类是晶闸管控制电抗器(TCR),晶闸管投切电容器(TSC),这两类装置通称为SVC。
4.1摇饱和电抗器
与同步调相机相比,其具有静止型的优点,响应速度快,但因其铁心需磁化到饱和状态,因而损耗大,有振动和噪声,调整时间长,动态补偿速度慢,饱和电抗器型的静止无功补偿器应用的比较少。
4.2SVC
晶闸管控制电抗器(TCR):两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联。其三相多接成三角形,这样的电路并入到电网中相当于交流调压器电路接电理性负载,此电路的有用移相范围为90°-180°。当触发角A=90°时,晶闸管全导通,导通角D=180°,此时电抗器吸收的无功电流最大。依据触发角与补偿器等效导纳之间的关系式:BL=BLmax(D-sinD)·‘和BLmax=1·XL可知。增大触发角即可增大补偿器的等效导纳,这样就会减小抵偿电流中的基波分量,所以经过调整触发角的大小就可以改变抵偿器所吸收的无功分量,起到调整无功功率的作用。单独的TCR只能吸收无功,而不能发出无功,因而常常将并联电容器与TCR合作运用构成无功补偿器。这种具有TCR型的补偿器反响速度快,灵活性大,目前在输电体系和工业企业中使用最为广泛。
二、智能控制的基本功能要求
随着现代控制理论的发展与计算机技术的成熟在高压无功补偿控制手段上实现智能化、自动化成为可能。同时我认为应用计算机技术对高压无功补偿进行智能控制必须具备下述功能:
1、是实现电压优先
在核算补偿容量的同时,能测量出电网电压是不是超标。在电压过低时,即便无功不缺亦投电容器,直至电压合格,在电压超限时,无功不足亦不投电容器。同时有必要确保投电容器不至电压超高,切电容器时不至电压超低。这就需求操控具有预测功能,即在投电容器时,能预算出投切容量可能导致的电压变化值。
2、控制判据可靠正确
补偿的投切不应再靠读功率因数,而应通过计算无功功率从而了解实际所需无功。由此判断投与切电容器组。确保需投则投,需切则切。
3、控制反应时差小
要求对补偿容量的确定能迅速及时,既必须正确的测算出电网系统所缺的无功,及电压的状况,又必须正确地测算该投切电容器组及由此引起的电压变化结果,从而决定优先投切的电容器组。一般其反应时间不应超出2min为宜。
4、补偿精度高
当电网需补偿时,应能满足需要多少补多少,尽可能地削减过抵偿原则。这就需求操控手法能比人工操控增加幅度。操控幅度(组数)通常来说,组数愈多,容量等级愈多,操控幅度就愈大,智能操控必须能满意对多组(小组)补偿容量地操控需求,通常最基本要能完成4-8档分组操控,起码分组能到几百千乏。
5、实时记录与通信
智能控制必须使无功补偿能配合变电站自动化地,准确地记录和反映补偿装置的运行情况,在实现自动控制的同时能配合上级电网的管理,遥控投切电容器组。这就要求DCS系统的通信接口及具备相应的功能模块。
三、实现高压无功补偿的智能控制实例
下面以某省荣信公司所研发的SVC系统为例来介绍智能控制的成功实现，该系统是主要由高压的电抗器、电开关、电容器组、晶闸管阀、隔离开关以及附属性的装置几个部分所组成的，有可靠性较高的电力控制器进行高压的无功补偿智能控制，而电容器组则是由高压的真空开关进行投切的。运用智能控制进行高压电容器组的无功补偿真正实现了以下几个功能：
1、实现了电压的优先
按照电压的具体要求对电容器组进行自动化的投切，始终保持母线的电压能够保持在预定的范围之内。如果电压超过规定的数值，就应该把电容器组去除，而如果电压比预定的数值小的话，就要在确保不会过度补偿的情况下进行投电容器组的操作；
2、实现了自动化的无功补偿
依照无功的大小自动对电容器组进行投切，以保持电力系统无功损耗的持续最小化，而最多的时候电容器组可能会有5组。关于欠补投的电容器组来说：当如果电力操控设备检测到无功的电流量比预定数值高时，那操控设备会依照所需的电容器组数发出相应的信号，将其自动地投入到真空开关中，并运转电容器组。而关于无功过补的电容器组来说：假如无功电流量比预定值低时，操控设备同样会依照所需要的电容器组组数发出相应信号，将真空开关主动地去除，退出电容器组的运转。
3、实现了记录运行状况及检测电压的功能
该系统可以自动地、随时地将内存数据调出，以便于工作人员查看系统的电压、电容器的运行、电压的超限情况、最低或最高的电压值、电容器的动作等；
4、实现了自我保护
假如电容器的电流量超出预定数值的1倍以上，那该系统就会中止电容器的投切并进行警报，且设计有电压的降补。在发出各种操控指令以前，必须先明确施行动作之后的一切能够出现的超过预定限度的数值，并尽能够地削减动作的次数。假如出现电容器的回路继保操控动作以及拒绝动作或操控设备失灵等状况时，操控设备会发出警报的信号，反映毛病发作的位置并封闭出口。在手动完成自投的退出时，操控设备会主动封闭、主动退出操控系统。
四、高压无功补偿智能控制应用的效果
当时，在许多工矿企业中现已开始对高压无功补偿选用智能化的操控方法，这种操控方法在公司中的运转一般都比较正常、效果也较好。但当时由于智能化的投切设备的成本比较大，很多公司仍然选用传统的真空开关进行投切，所以投切的频率始终是这种最新操控技能广泛推行的重要问题之一，它会直接地关系到企业的使用成本以及智能化操控设备的正常运转。高压无功补偿智能操控的使用在大多数企业中的运转都比较正常，其功率因数一般都超过0、9，且电网体系的电压合格率也较高。能够说，从其使用的效果来看，该项操控手法的广与推广语使用能够极好地处理传统人工操控手法所不能处理的问题，极大利于地进步电力设备的技能水平。
结束语
随着社会科技进步的深化,在厂矿企业供用电中应用最新电力自动化的研究成果,采用最新技术与设备成为设计工作的必然,无功补偿在电网中一直是技术比较落后的环节,如何提升补偿设备的技术水准,提高补偿效果是我们值得研究的课题。
参考文献
[1]孙筠,徐小俊.静止无功补偿技术的现状及发展[J].湖北教育学院学报，2013(23)．
[2]刘智勇,余志东.无功功率补偿技术及发展趋势[J].农村电气化，2013(6)．
[2]苑瞬.配电网无功优化及无功补偿装置[M].北京:中国电力出版社,2013.