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摘 要：电力系统与社会生产生活密切相关，我国用电需求快速增长，电网更加复杂，无功需求量也不断增加，需要在电网中安装无功补偿装置，满足电力需求。在电力无功补偿方案中，有源电力滤波器采取了比较理想的无功补偿方法，可以补偿变化的无功和谐波，实时反映电网系统的运行状况，完成人机交互，实现自动控制，通过故障报警为系统的安全运行提供保障。
关键词：电力供电系统；无功补偿；自动控制；设计
中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0076-02
1 无功补偿在电力供电系统中的应用
1.1 无功补偿的原理
根据正弦电路中对电流、电压的定义，电流表示为，电压表示为i= Isin（？棕t-？准）= Icos？准sin？棕t- Isin？准cos？棕t=i +i 。电流滞后电压的相角表示为，均值电压表示为U，均值电流表示为I，电压和电流随时间变化的相位表示为。电流i被分解成ip和iq，和电压有同相位的分量表示ip，比当前改的电压相位滞后90°的分量表示iq。有功功率P可以表示为，无功功率Q表示为。当电路中的电压相位，等于电流相位，有功功率达到最大值，同时无功功率为0，为理想中的最佳状态。但实际运行中，电力供电系统的电流和电压的相位不同，因此存在无功功率Q，有功功率不能達到最大值。必须考虑无功功率补偿的问题，无功功率补偿的原理电路如图1所示，为了补偿掉无功功率，在系统中出现相反相位的电流-sin。
1.2 在电力供电系统的应用
在早期的电力供电系统中，大部分采用无源补偿装置，补偿无功功率。随着用电需求增加，电网承受压力增大，传统装置已经不能满足需求。新型电力电子装置有源动力滤波器迅速发展，能够实时补偿无功功率分量，动态抑制不断变化的谐波，广泛应用于电力工程中。有源滤波器的总体框架如图2。滤波器接入电网的方式不同，有串联、并联和混合接入。串联型损耗比较大，电路保护复杂，很少在工程实践中应用。许多电网系统采用并联型或者混合型。并联型技术比较成熟，能够很好地无功补偿，抑制谐波，应用比较广泛。混合型通常只能针对特定负荷的供电网络，应用有一定的局限性，难以满足负荷运行变化大的电网系统的补偿要求。
2 电力供电系统无功补偿自动控制的主要技术
2.1 技术环节
在自动化电网系统控制中，首先要对监控的数据进行采集，通过采集装置能够显示电网运行的状态信息数据、故障参数数据等，包括脉冲、模拟量、状态量、保护动作信息、定值信息等。比较重要的状态量，通过双位置接点进行采集，保证信息能够准确反映。状态量数据包括断路器状态信息、、隔离开关、变压器分接头位置等，模拟量采集主要有母线电压采样、功率采样、回流电流采样等。脉冲量采集有采集动作信号、保护状态、定值等数据，主要是继电保护数据。数据采集需要进行数据采樣和变换处理。采样的模拟信号经过转换，会产生误差，需要数据分析校正，数字滤波运算、FFI频谱分析等，然后输出到下一模块。经过传感器，被测信号进入系统，需要预处理，调整电平比例等处理，满足采样的要求。
2.2 关键设计
有源电力滤波器能够动态抑制电力系统产生的供电谐波动，对无功功率进行补偿。设计电力供电系统的无功补偿自动控制系统，硬件设计是基础框架，硬件设计影响着系统的稳定性、运行的性能等，从而影响系统的监控效果和整体运行。实现自动控制的基本功能，需要有良好的硬件电路，为后期系统的改造提升提供基础。
无功补偿自动控制系统要求实时远程监控电网的运行，以及较高的信号传输速度，并且能够大量采集和处理现场数据，完成较多的设备管理工作。在设计中，需要采用高端数字信号处理器，应用于控制核心系统中，有高的控制能力和信号处理能力，有高性能DSP功能和微控制器功能，进行复杂的控制运算，完成运行监控。
3 无功补偿技术在电气自动化应用中的有效措施
3.1 注重用户侧的管理
要提高无功补偿技术在电力自动化中的应用水平，首先要提升用户侧对无功补偿技术的认识，同时注重对用户侧的管理。无功补偿技术的主要作用是减少供电过程中的损耗，提高用户侧的供电质量，但是如果用户侧不具备节能意识，不能对电能损耗与无功补偿技术之间的关系进行正确的看待，就会影响到无功补偿技术在电气自动化中的效果，从而无法真正达到电力节能的目的，因此必须加强对用户侧的管理，提升用户侧的节能意识，从而减少内部电能的损耗。
3.2 注重无功补偿的实际容量
无功补偿技术在电力传输过程中进行应用时，会经过很多变电站，尤其是在进行远距离的电力传输时，对变电站无功补偿的实际容量就会有更高的要求，因此在不同情况的变电站，对无功补偿技术的应用和调节也具有相应的不同，因此无功补偿技术在应用过程中必须注重变电站对无功补偿的实际容量，从而进行相应的调节。例如在对变电站的变压器、低负荷进行无功补偿时，可以对先进的电力技术或装置进行应用，从而对无功补偿的容量进行合理的配置，避免发生无功回送的情况。
3.3 注重对低压侧的无功补偿
在应用无功补偿技术时，需要注重对低压侧的电容器组进行无功补偿。在变压器或者传输电路中流过无功电流时，变压器或传输线路中会发生电能损耗和功率降低的情况，在这种情况下，如果变压器机组属于共用情况，就会导致较大的电力负荷量，因此必须对变电网的低压侧进行相应的补偿，从而对变压器的负荷情况进行协调，例如在变电网的低压侧配置相应的电容器组，从而对变压器进行补偿。
4 结 论
总之，电力企业要满足电力需求，需要加强对无功补偿自动控制的研究，不断总结经验，提高技术水平。电力供电系统常用谐波滤波器、有源谐波调节器、隔离变压器进行无功补偿，抑制谐波，传统的谐波抑制技术有一定的缺陷，采用有源滤波器能够很好地达到无功补偿的目的，促进系统的自动控制。
参考文献
[1]潘爱强.论述智能电网电力设计中无功补偿的自控方案运用[J].低碳世界，2015（24）：50～51.
[2]郑智甫.浅谈无功补偿自控方案在电力设计中的应用[J].中国科技纵横，2015（02）：179.
[3]程振远.无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[J].建材与装饰，2017（16）：232～233.
[4]邹地长，陈卸水，李人才.浅析无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].通讯世界，2015（04）：151～152.
收稿日期：2018-8-17
关键词：电力供电系统；无功补偿；自动控制；设计
中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0076-02
1 无功补偿在电力供电系统中的应用
1.1 无功补偿的原理
根据正弦电路中对电流、电压的定义，电流表示为，电压表示为i= Isin（？棕t-？准）= Icos？准sin？棕t- Isin？准cos？棕t=i +i 。电流滞后电压的相角表示为，均值电压表示为U，均值电流表示为I，电压和电流随时间变化的相位表示为。电流i被分解成ip和iq，和电压有同相位的分量表示ip，比当前改的电压相位滞后90°的分量表示iq。有功功率P可以表示为，无功功率Q表示为。当电路中的电压相位，等于电流相位，有功功率达到最大值，同时无功功率为0，为理想中的最佳状态。但实际运行中，电力供电系统的电流和电压的相位不同，因此存在无功功率Q，有功功率不能達到最大值。必须考虑无功功率补偿的问题，无功功率补偿的原理电路如图1所示，为了补偿掉无功功率，在系统中出现相反相位的电流-sin。
1.2 在电力供电系统的应用
在早期的电力供电系统中，大部分采用无源补偿装置，补偿无功功率。随着用电需求增加，电网承受压力增大，传统装置已经不能满足需求。新型电力电子装置有源动力滤波器迅速发展，能够实时补偿无功功率分量，动态抑制不断变化的谐波，广泛应用于电力工程中。有源滤波器的总体框架如图2。滤波器接入电网的方式不同，有串联、并联和混合接入。串联型损耗比较大，电路保护复杂，很少在工程实践中应用。许多电网系统采用并联型或者混合型。并联型技术比较成熟，能够很好地无功补偿，抑制谐波，应用比较广泛。混合型通常只能针对特定负荷的供电网络，应用有一定的局限性，难以满足负荷运行变化大的电网系统的补偿要求。
2 电力供电系统无功补偿自动控制的主要技术
2.1 技术环节
在自动化电网系统控制中，首先要对监控的数据进行采集，通过采集装置能够显示电网运行的状态信息数据、故障参数数据等，包括脉冲、模拟量、状态量、保护动作信息、定值信息等。比较重要的状态量，通过双位置接点进行采集，保证信息能够准确反映。状态量数据包括断路器状态信息、、隔离开关、变压器分接头位置等，模拟量采集主要有母线电压采样、功率采样、回流电流采样等。脉冲量采集有采集动作信号、保护状态、定值等数据，主要是继电保护数据。数据采集需要进行数据采樣和变换处理。采样的模拟信号经过转换，会产生误差，需要数据分析校正，数字滤波运算、FFI频谱分析等，然后输出到下一模块。经过传感器，被测信号进入系统，需要预处理，调整电平比例等处理，满足采样的要求。
2.2 关键设计
有源电力滤波器能够动态抑制电力系统产生的供电谐波动，对无功功率进行补偿。设计电力供电系统的无功补偿自动控制系统，硬件设计是基础框架，硬件设计影响着系统的稳定性、运行的性能等，从而影响系统的监控效果和整体运行。实现自动控制的基本功能，需要有良好的硬件电路，为后期系统的改造提升提供基础。
无功补偿自动控制系统要求实时远程监控电网的运行，以及较高的信号传输速度，并且能够大量采集和处理现场数据，完成较多的设备管理工作。在设计中，需要采用高端数字信号处理器，应用于控制核心系统中，有高的控制能力和信号处理能力，有高性能DSP功能和微控制器功能，进行复杂的控制运算，完成运行监控。
3 无功补偿技术在电气自动化应用中的有效措施
3.1 注重用户侧的管理
要提高无功补偿技术在电力自动化中的应用水平，首先要提升用户侧对无功补偿技术的认识，同时注重对用户侧的管理。无功补偿技术的主要作用是减少供电过程中的损耗，提高用户侧的供电质量，但是如果用户侧不具备节能意识，不能对电能损耗与无功补偿技术之间的关系进行正确的看待，就会影响到无功补偿技术在电气自动化中的效果，从而无法真正达到电力节能的目的，因此必须加强对用户侧的管理，提升用户侧的节能意识，从而减少内部电能的损耗。
3.2 注重无功补偿的实际容量
无功补偿技术在电力传输过程中进行应用时，会经过很多变电站，尤其是在进行远距离的电力传输时，对变电站无功补偿的实际容量就会有更高的要求，因此在不同情况的变电站，对无功补偿技术的应用和调节也具有相应的不同，因此无功补偿技术在应用过程中必须注重变电站对无功补偿的实际容量，从而进行相应的调节。例如在对变电站的变压器、低负荷进行无功补偿时，可以对先进的电力技术或装置进行应用，从而对无功补偿的容量进行合理的配置，避免发生无功回送的情况。
3.3 注重对低压侧的无功补偿
在应用无功补偿技术时，需要注重对低压侧的电容器组进行无功补偿。在变压器或者传输电路中流过无功电流时，变压器或传输线路中会发生电能损耗和功率降低的情况，在这种情况下，如果变压器机组属于共用情况，就会导致较大的电力负荷量，因此必须对变电网的低压侧进行相应的补偿，从而对变压器的负荷情况进行协调，例如在变电网的低压侧配置相应的电容器组，从而对变压器进行补偿。
4 结 论
总之，电力企业要满足电力需求，需要加强对无功补偿自动控制的研究，不断总结经验，提高技术水平。电力供电系统常用谐波滤波器、有源谐波调节器、隔离变压器进行无功补偿，抑制谐波，传统的谐波抑制技术有一定的缺陷，采用有源滤波器能够很好地达到无功补偿的目的，促进系统的自动控制。
参考文献
[1]潘爱强.论述智能电网电力设计中无功补偿的自控方案运用[J].低碳世界，2015（24）：50～51.
[2]郑智甫.浅谈无功补偿自控方案在电力设计中的应用[J].中国科技纵横，2015（02）：179.
[3]程振远.无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[J].建材与装饰，2017（16）：232～233.
[4]邹地长，陈卸水，李人才.浅析无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].通讯世界，2015（04）：151～152.
收稿日期：2018-8-17