论文部分内容阅读
摘 要：电力电子技术、智能控制技术和信息通信技术的不断发展，带动了许多电力新技术、新设备的不断出现，近年来随着城乡电网改造的进行，智能无功补偿技术在各地低压配电网的公用配变被广泛应用，它集低压无功补偿、综合配电监测、配电台区的线损计量、电压合格率的考核、谐波监测等多种功能于一身，同时还充分考虑了与配电自动化系统的结合。
关键词：电网自动化；无功补偿技术；智能补偿技术
Abstract: The development of the power electronic technology, intelligent control technology and information communication technology, drives a lot of power new technology and equipment, in recent years, with the development of urban and rural power grid transformation, the intelligent reactive compensation technology is widely used in the low voltage power distribution network public distribution transformer, it sets the low voltage reactive power compensation, integrated distribution monitoring, distribution network line loss measurement, the rate of qualified voltage assessment, harmonic monitoring and other functions in one, and at the same time fully considers the combination of the distribution automation system.
Key words: power system automation; reactive power compensation technology; intelligent compensation technology
中图分类号: TM7文献标识码:A文章编号：2095-2104（2012）
电力电子技术、智能控制技术和信息通信技术的不断发展，带动了许多电力新技术、新设备的不断出现，近年来随着城乡电网改造的进行，智能无功补偿技术在各地低压配电网的公用配变被广泛应用，它集低压无功补偿、综合配电监测、配电台区的线损计量、电压合格率的考核、谐波监测等多种功能于一身；同时还充分考虑了与配电自动化系统的结合。
1、传统的低压无功补偿技术
电力系统自动化技术的有效应用减轻了变电站值班人员的劳动强度，提高了电力安全运行程度，在电力系统运行中已经起着不可或缺的作用。传统的低压无功补偿技术主要包括以下几个部分：
1.1采集单一信号，采用三相电容器，三相共补。这种补偿方式适用于负荷主要是三相负载（电动机）的场合，但假如当前的负载主要为居民用户，三相负荷很可能不平衡。那么各相无功需量也不同，采用这种补偿方式会在不同程度上出现过补或欠补，由于自动化的技术不到位，容易造成对电网的补偿形成矫枉过正，不能够对电网的线损进行有效的补偿。
1.2投切开关多采用交流接触器。其缺点是响应速度较慢，对于电路中出现的故障不能及时的采取控制，在投切过程中会对电网产生冲击涌流，使用寿命短，影响电路中的线路补偿。
1.3无功控制策略。控制物理量多为电压、功率因数、无功电流，投切方式为：循环投切、编码投切。这种策略没有考虑电压的平衡关系与区域的无功优化，这种控制方式工程较大，控制的物理量比较多。
1.4通常不具备配电监测功能。由于电路中容易出现故障，这种补偿技术缺乏与自动化配置的设施，不能够很好的对电路进行自动化控制。
2、智能无功补偿技术分析
随着我国用电需求和电力设备的增加，对于电网的无功需求量也随着增长，在电力系统中安装无功补偿装置是满足日益增加的电力需求的重要手段，而电力电子技术、智能化系统控制技术的发展也为无功补偿技术的应用提供了保障。
2.1智能无功的补偿方式。第一种是固定补偿与动态补偿相结合。随着社会的发展，负载类型越来越复杂，电网对无功要求也越来越高，因此单纯的固定补偿已经不能满足要求，新的动态无功补偿技术能较好地适应负载变化。第二种是三相共补与分相补偿相结合。新的设备尤其是大量的电力电子、照明等家居设备，都是两相供电，电网中三相不平衡的情况越来越多，三相共补同投同切已无法解决三相不平衡的问题，而全部采用单相补偿则投资较大。因此根据负载情况充分考虑经济性的共分结合方式在新的经济条件下日益广泛应用。第四种稳态补偿与快速跟踪补偿相结合。稳态补偿与快速跟踪补偿相结合的补偿方式是未来发展的一个趋势。主要是针对大型的钢铁冶金等企业，工艺复杂、用电量大、负载变化快、波动大，充分有效地进行无功补偿，不仅可以提高功率因数、降损节能，而且可以充分挖掘设备的工作容量，充分发挥设备能力，提高工作效率，提高产量和质量，经济效益大。
2.2采用先进的投切开关。目前采用的投切开关主要有以下几种：过零触发固态继电器。其特点是动态响应快，在投切过程中对电网无冲击、无涌流，寿命较长，但有一定的功耗和谐波污染，目前运用比较普遍。机电一体化智能复合开关。该开关是由交流接触器和固态继电器并联运行，综合两种开关的优点，既实现了快速投切，又降低了功耗。目前主要由于成本及可靠性原因应用较少。机电一体化智能型真空开关。该开关采用低压真空灭弧室及永磁操作机构，可实现电容过零投切，还可适应电容器串联电抗器回路的投切，寿命长，可靠性高，目前正在实现商品化。采用智能型无功控制策略。采集三相电压、电流信号，跟踪系统中无功的变化，以无功功率为控制物理量，以用户设定的功率因数为投切参考限量，依据模糊控制理论智能选择电容器组合，智能投切是针对星-角结合情况。电容投切控制采用智能控制理论，自动及时地投切电容补偿，补偿无功功率容量。根据配电系统三相中每一相无功功率的大小智能选择电容器组合，依据“取平补齐”的原则投入电网，实现电容器投切的智能控制，使补偿精度高。
3、智能的控制方式分析
3.1科学的电压限制条件。可设定的过、欠压保护值，可设置禁投（低谷高电压）、禁切（高峰低电压）电压值，具缺相保护功能，以无功功率为投切门限值。可设置投切延时延时时间可调（既可支持快速跟踪无功补偿，也可支持稳态补偿），同组电容投切动作时间间隔可设置，对快速跟踪补偿可设置为零。
3.2集成综合配电监测功能综合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，是一套比较完整的配电运行参数测量机构，是低压配电电网中考核单元线损的理想手段。它能随时为电网治理人员提供所需要的各类数据，是为电网的安全运行和经济运行提供可靠的治理依据，是配电电网自动化系统的基本组成部分。主要功能如下：实时监测配变三相数据：电压、电流、功率、功率因数、频率（1～3次谐波）；累计数据记录、整点数据记录和统计数据记录功能，累计计量有功、无功电量；查询统计分析功能并根据输入条件生成各种报表、曲线、棒图、饼图。一般都配有相关的后台处理软件，大多数可实现网络多机操作与数据共享。
3.3集成在线谐波监测功能。较好一点的监测终端采用DSP作为CPU，应用FFT快速傅立叶算法，可精确计算测量出电压、电流、功率因数、有功及无功电量等配电参数，还可以分析1～3次谐波，从而实现在线的谐波监测功能，该数据可根据用户要求在后台软件上进行分析处理。
3.4通信技术。通信功能是电力自动化的重要要求，某些功能较先进的监控终端充分地考虑了设备的可持续性使用，采用标准的RS232、RS485接口，可根据用户要求非凡配置Modem、现场总线（Profibus）等，与配网自动化系统有机结合。具体通信方式有以下几种，或是其一或是多种方式的结合。焦功能有：手工抄表，有线、无线、电卡等多种抄表方式。直接通信：与配电自动化系统接口，为用户提供了多种解决方案以适应不同的配网自动化系统与子站或主站的直接通信。与FTU的通信：可通过FTU实现一点对多点采集，以实现数據远传并与配电自动化系统接口和抄表系统的通信，通常采用载波或直联。
3.5模块化结构功能。能方便的进行管理和维护，当前应用较广的模块化设计结构，将电容器、投切开关、保护集成在一个单元内，形成多种容量规格的标准化单元，其特点是结构与功能的模块化形成满足不同用户要求的系列产品，同时还便于各种装置在使用现场的维修与调整。
4、小结
随着科技的快速发展进步，高科技企业的增加，将信息技术融合到电力部门已经成为一种趋势，电力系统自动化的发展，电力部门为公众提供服务更加便捷、高效，电力企业在如何更好地满足用户不断提高的需求的同时，还要对用户电网进行更全面的治理、监控，在这个过程中，将有各种新技术、新设备发展起来，未来的无功补偿技术将会更加经济有效。
参考文献：
[1]黄建良.电力系统配电网自动化的应用探讨[J].湖北电力，2010(6).
[2]张瑾.城市配电网自动化实施中的问题分析[J].上海电力，2009 (5).
[3]文静.电力自动化配电网管理系统及工作模式[J].中国新技术新产品，2009 (19).
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：电网自动化；无功补偿技术；智能补偿技术
Abstract: The development of the power electronic technology, intelligent control technology and information communication technology, drives a lot of power new technology and equipment, in recent years, with the development of urban and rural power grid transformation, the intelligent reactive compensation technology is widely used in the low voltage power distribution network public distribution transformer, it sets the low voltage reactive power compensation, integrated distribution monitoring, distribution network line loss measurement, the rate of qualified voltage assessment, harmonic monitoring and other functions in one, and at the same time fully considers the combination of the distribution automation system.
Key words: power system automation; reactive power compensation technology; intelligent compensation technology
中图分类号: TM7文献标识码:A文章编号：2095-2104（2012）
电力电子技术、智能控制技术和信息通信技术的不断发展，带动了许多电力新技术、新设备的不断出现，近年来随着城乡电网改造的进行，智能无功补偿技术在各地低压配电网的公用配变被广泛应用，它集低压无功补偿、综合配电监测、配电台区的线损计量、电压合格率的考核、谐波监测等多种功能于一身；同时还充分考虑了与配电自动化系统的结合。
1、传统的低压无功补偿技术
电力系统自动化技术的有效应用减轻了变电站值班人员的劳动强度，提高了电力安全运行程度，在电力系统运行中已经起着不可或缺的作用。传统的低压无功补偿技术主要包括以下几个部分：
1.1采集单一信号，采用三相电容器，三相共补。这种补偿方式适用于负荷主要是三相负载（电动机）的场合，但假如当前的负载主要为居民用户，三相负荷很可能不平衡。那么各相无功需量也不同，采用这种补偿方式会在不同程度上出现过补或欠补，由于自动化的技术不到位，容易造成对电网的补偿形成矫枉过正，不能够对电网的线损进行有效的补偿。
1.2投切开关多采用交流接触器。其缺点是响应速度较慢，对于电路中出现的故障不能及时的采取控制，在投切过程中会对电网产生冲击涌流，使用寿命短，影响电路中的线路补偿。
1.3无功控制策略。控制物理量多为电压、功率因数、无功电流，投切方式为：循环投切、编码投切。这种策略没有考虑电压的平衡关系与区域的无功优化，这种控制方式工程较大，控制的物理量比较多。
1.4通常不具备配电监测功能。由于电路中容易出现故障，这种补偿技术缺乏与自动化配置的设施，不能够很好的对电路进行自动化控制。
2、智能无功补偿技术分析
随着我国用电需求和电力设备的增加，对于电网的无功需求量也随着增长，在电力系统中安装无功补偿装置是满足日益增加的电力需求的重要手段，而电力电子技术、智能化系统控制技术的发展也为无功补偿技术的应用提供了保障。
2.1智能无功的补偿方式。第一种是固定补偿与动态补偿相结合。随着社会的发展，负载类型越来越复杂，电网对无功要求也越来越高，因此单纯的固定补偿已经不能满足要求，新的动态无功补偿技术能较好地适应负载变化。第二种是三相共补与分相补偿相结合。新的设备尤其是大量的电力电子、照明等家居设备，都是两相供电，电网中三相不平衡的情况越来越多，三相共补同投同切已无法解决三相不平衡的问题，而全部采用单相补偿则投资较大。因此根据负载情况充分考虑经济性的共分结合方式在新的经济条件下日益广泛应用。第四种稳态补偿与快速跟踪补偿相结合。稳态补偿与快速跟踪补偿相结合的补偿方式是未来发展的一个趋势。主要是针对大型的钢铁冶金等企业，工艺复杂、用电量大、负载变化快、波动大，充分有效地进行无功补偿，不仅可以提高功率因数、降损节能，而且可以充分挖掘设备的工作容量，充分发挥设备能力，提高工作效率，提高产量和质量，经济效益大。
2.2采用先进的投切开关。目前采用的投切开关主要有以下几种：过零触发固态继电器。其特点是动态响应快，在投切过程中对电网无冲击、无涌流，寿命较长，但有一定的功耗和谐波污染，目前运用比较普遍。机电一体化智能复合开关。该开关是由交流接触器和固态继电器并联运行，综合两种开关的优点，既实现了快速投切，又降低了功耗。目前主要由于成本及可靠性原因应用较少。机电一体化智能型真空开关。该开关采用低压真空灭弧室及永磁操作机构，可实现电容过零投切，还可适应电容器串联电抗器回路的投切，寿命长，可靠性高，目前正在实现商品化。采用智能型无功控制策略。采集三相电压、电流信号，跟踪系统中无功的变化，以无功功率为控制物理量，以用户设定的功率因数为投切参考限量，依据模糊控制理论智能选择电容器组合，智能投切是针对星-角结合情况。电容投切控制采用智能控制理论，自动及时地投切电容补偿，补偿无功功率容量。根据配电系统三相中每一相无功功率的大小智能选择电容器组合，依据“取平补齐”的原则投入电网，实现电容器投切的智能控制，使补偿精度高。
3、智能的控制方式分析
3.1科学的电压限制条件。可设定的过、欠压保护值，可设置禁投（低谷高电压）、禁切（高峰低电压）电压值，具缺相保护功能，以无功功率为投切门限值。可设置投切延时延时时间可调（既可支持快速跟踪无功补偿，也可支持稳态补偿），同组电容投切动作时间间隔可设置，对快速跟踪补偿可设置为零。
3.2集成综合配电监测功能综合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，是一套比较完整的配电运行参数测量机构，是低压配电电网中考核单元线损的理想手段。它能随时为电网治理人员提供所需要的各类数据，是为电网的安全运行和经济运行提供可靠的治理依据，是配电电网自动化系统的基本组成部分。主要功能如下：实时监测配变三相数据：电压、电流、功率、功率因数、频率（1～3次谐波）；累计数据记录、整点数据记录和统计数据记录功能，累计计量有功、无功电量；查询统计分析功能并根据输入条件生成各种报表、曲线、棒图、饼图。一般都配有相关的后台处理软件，大多数可实现网络多机操作与数据共享。
3.3集成在线谐波监测功能。较好一点的监测终端采用DSP作为CPU，应用FFT快速傅立叶算法，可精确计算测量出电压、电流、功率因数、有功及无功电量等配电参数，还可以分析1～3次谐波，从而实现在线的谐波监测功能，该数据可根据用户要求在后台软件上进行分析处理。
3.4通信技术。通信功能是电力自动化的重要要求，某些功能较先进的监控终端充分地考虑了设备的可持续性使用，采用标准的RS232、RS485接口，可根据用户要求非凡配置Modem、现场总线（Profibus）等，与配网自动化系统有机结合。具体通信方式有以下几种，或是其一或是多种方式的结合。焦功能有：手工抄表，有线、无线、电卡等多种抄表方式。直接通信：与配电自动化系统接口，为用户提供了多种解决方案以适应不同的配网自动化系统与子站或主站的直接通信。与FTU的通信：可通过FTU实现一点对多点采集，以实现数據远传并与配电自动化系统接口和抄表系统的通信，通常采用载波或直联。
3.5模块化结构功能。能方便的进行管理和维护，当前应用较广的模块化设计结构，将电容器、投切开关、保护集成在一个单元内，形成多种容量规格的标准化单元，其特点是结构与功能的模块化形成满足不同用户要求的系列产品，同时还便于各种装置在使用现场的维修与调整。
4、小结
随着科技的快速发展进步，高科技企业的增加，将信息技术融合到电力部门已经成为一种趋势，电力系统自动化的发展，电力部门为公众提供服务更加便捷、高效，电力企业在如何更好地满足用户不断提高的需求的同时，还要对用户电网进行更全面的治理、监控，在这个过程中，将有各种新技术、新设备发展起来，未来的无功补偿技术将会更加经济有效。
参考文献：
[1]黄建良.电力系统配电网自动化的应用探讨[J].湖北电力，2010(6).
[2]张瑾.城市配电网自动化实施中的问题分析[J].上海电力，2009 (5).
[3]文静.电力自动化配电网管理系统及工作模式[J].中国新技术新产品，2009 (19).
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。