无功补偿自动控制中电力电子技术的应用

许磊

摘 要：在我国智能电网的运作过程中，诸多非线性的设备应用会使线路运行的电压损失增大，并且产生一定电能的损耗。而无功补偿技术的应用，能够通过一定的装置来进行补偿，从而降低智能电网的损耗，提高供电效率，为大众提供优质的电力能源服务。

关键词：电力工程;电子技术;无功补偿;自动化控制

1.无功补偿技术的特点

1.1电压优先，自动补偿

无功补偿技术能够借助一定的技术设备来进行相应的系统性的运作与管理。无功补偿技术在应用过程中基于一定的电压质量来进行自动投切电容器，当电压超出最高设定值时切除电容器组，从而保障电压的合作与正常的运作;而在低于设定值时，在保证正常运作的情况下逐步投入电容器，保障基本的电压运作。在这种电压优先的情况下，无功补偿技术能够基于负荷无功功率大小自动投切电容器组，保障系统处于一种无功补偿的状态。

1.2智能控制，异常报警

无功补偿技术在应用过程中，其加工与应用能够通过智能化的操作来完成系列的动作指令。在操作过程中，无功补偿技术通过指令来判断电压是否超出基本设定的阈值，与传统的电气设备相比，减少了操作的动作次数，更好地实现了一次探寻式的智能化控制。同时在运作过程中，无功补偿技术能够针对不正常的外界环境进行全面的数据监测，通过电容器来进行整个控制回路以及自动闭锁装置的实现，从而在自动化的智能操作中实现相应的技术性操作。

1.3模糊控制，综合保护

当系统化的运作处于正常的电压范围之中，配置环境、器械的受电情况、动作时间、用户对动作次数的限制等会引起控制过程中的错误与问题，这就需要在控制中通过模糊控制来进行相应的技术性的操作与应用，从而在操作过程中实现系统化的自动运作，避免出现盲区式问题。

2.智能无功补偿技术

2.1基础知识。

（1）智能无功补偿对象为电力系统产生的无功功率，主要采用智能无功补偿装置加以实现，同时抵消电力损耗。（2）常见无功功率类型包括：基波无功功率、容性无功功率、感性无功功率、谐波无功功率等。（3）影响无功功率的因素主要以电力设备功率因数为主，如高压系统中，对称性的电压与电流是常态，而三相功率也趋于一致，若采用补偿方案则需要提升设备功率因数，以此实现对设备容量与功率损耗的控制。

2.2补偿原理

电力系统中的感性功率多为负载综合阻抗，它需要借助容性功功率补偿;而电压、电流、功率因数、有功功率之间紧密关联。无功补偿则按照这种要素之间的关系特性，通过对功率因数调节加以实现;其中，功率因数的调节则主要通过对发电机输出设备、投切无功补偿设备实现。

2.3补偿方式

补偿方式主要有三种，分别是集中补偿、分散补偿、就地补偿。具体如下：（1）在总变电所6kV到35kV母线上安装智能无功补偿装置，控制高压线路无功损耗;其特征与作用体现在对线路损耗的控制方面，可以提升供电质量。（2）在功率因数相对较低的线路端安装智能无功补偿装置，包括配电所低压母线、车间、村镇终端等，其特征与作用体现在提升无功补偿效率高、效果好方面。（3）在异步电机或电感性用电设备附近安装智能无功补偿装置，其特征与作用体现在对用电设备供电回路的功率因数控制方面，可以使电压设备供电质量获得有效提升。

3.无功补偿自动控制中电力电子技术的应用方式

3.1无功补偿同步调相机

同步调相机是一种同步旋转的发电模组，与无功补偿技术有着相似之处，在实际的工作运行中，调节发电机中的励磁系统发出有容性或感性的功率。在实际工作中，同步调相机所暴露出来的问题有：由于其始终处于高速旋转的状态，会产生大量的噪声和损耗，产生噪声污染的同时，降低了电流运输的效率。面对这种情况，需要运用静止无功补偿来优化同步调相机的工作模式。

3.2静止无功补偿装置

为了能让同步调相机的工作得以优化，让同步调相机和电力容器更好的配合，静止无功补偿装置做到了两者之间的优化，有着良好的应用特性，在运行过程中速度得到了提升，也极大地减少了噪声的发生。目前我国电力技术的快速发展，对于无功补偿装置的要求提出了较为严格的水平，新型的开关器械被用在了控制同步调相机的工作流程中。动态无功功率补偿装置结构如图1所示，本图反映的是TCR型静止动态无功功率补偿装置，这种装置能减少维修人员的工作压力，降低维护成本，拥有着良好的应用结果。

3.3无功补偿电力容器

对于其他设备而言，无功补偿电力在维护运行装机上，都有着更为简单，易于维护的特点，但无功补偿电力容器在实际的应用中并没有人们想象的那样容易，由于在通常的电力供应系统中采取的是感性的无功补偿，对于这种电力系统无功补偿无法持续的进行。在使用电力无功补偿电容器时，会导致整体供电系统电压的下降，产生所谓的负电效应，这种效应只用交流接触器投切时，还会产生更为严重的起弧现象和触头震动现象。交流接触投切电容时，输电线路总电流波形如图2所示。这种复电效应会极大的影响电容器的补偿含量，快速的消耗电力容器的容量，在这种工作状态下，电力容器在受到强烈的外部干扰时，会产生高温，烧毁电力容器，造成電力瘫痪。

3.4投切开关

以用途出发，确定投切开关的无功补偿装置功能，由于其重点在于控制设备断路实现对无功功率的抵消与降低，所以要分类型实施应用：（1）过零触发固态继发器类型与设备投切速度关联，速度快，对无功功率抵消率高且设备受损率低;速度慢，则相反。造成此现象的原因来自投切开关对电网的冲击而生成的谐波。（2）机电一体智能真空开关类型，主要是在低压真空条件下对电容器回路进行控制，不会产生电压差，设备受损率低。效果优于过零触发固态继发器类型。（3）机电一体复合型智能开关类型，它由改造过零触发固态继发器类型而来，主要是通过并联交流接触器与固态继电器实现，本质上属于优势联合，能够保障投切速度高、设备受损率低的应用效果。（4）实际应用中要求以电力系统综合为主，按照类型、特点、优势进行合理选用。

3.5控制器

首先，电力设备元件、系统参数和智能无功补偿系统存在差异;因此，控制器的选择十分关键。具体如下：（1）注重控制器与智能无功补偿指挥系统匹配度，确保其使用范围、无功功率、无功补偿装置、线路的适用性。（2）能够保障线路运行稳定性且不产生不良影响，并具备实现故障自检、自我保护功能。（3）产品选择时应进行质量检查，保障其抗干扰性、性能、质量。

结语

电力系统的运行中存在诸多非确定性的影响因素，而要对其风险进行科学、合理、有效的控制，则应该注重智能无功补偿技术的应用。这样，不仅可以在整体上保障电力系统运营管理的安全可靠与稳定性，也能够降低自动化设备运行产生的无功功率造成的成本投入与资源消耗，从而实现其社会效益与经济效益，以及生态效益的全面提升。建议在新时期根据电力企业自动化发展情况，做好智能无功补偿技术的研究与应用推广。

参考文献

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