智能無功補(bǔ)償技術(shù)在電力自動(dòng)化的作用

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在電力系統(tǒng)中無功補(bǔ)償是一種通過建立電磁場的方式，保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)作的技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代電能消耗、負(fù)荷巨大的條件下十分重要，起到維持電網(wǎng)損耗與電力用戶電價(jià)繳費(fèi)平衡、合理的作用。但面對(duì)現(xiàn)代龐大的電網(wǎng)布局，依靠低壓無功補(bǔ)償設(shè)備來開展無功補(bǔ)償工作會(huì)遇到很多困難與限制，導(dǎo)致無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用效果不佳，這一條件下如果借助智能技術(shù)系統(tǒng)將區(qū)域內(nèi)所有電網(wǎng)線路全部集成，再進(jìn)行統(tǒng)一無功補(bǔ)償管理，就可以避免傳統(tǒng)設(shè)備下的種種問題，因此對(duì)智能無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究具有推動(dòng)電力行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)意義。

1智能無功補(bǔ)償技術(shù)基本概念與應(yīng)用重要性

1.1基本概念。在電力自動(dòng)化運(yùn)作當(dāng)中，其供電設(shè)備的電感、電容等原件會(huì)生成電磁場，受磁場影響就會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)中出現(xiàn)無功。無功的存在會(huì)電路內(nèi)形成電流，這種電流無法產(chǎn)生實(shí)際效果，但也會(huì)占用供電系統(tǒng)資源，使得供電系統(tǒng)負(fù)荷壓力增大，影響到系統(tǒng)運(yùn)作的穩(wěn)定性與安全性。這一條件下，通過智能無功補(bǔ)償技術(shù)在供電系統(tǒng)管理端設(shè)置智能技術(shù)系統(tǒng)，同時(shí)在電容、電感元件之間安裝無功補(bǔ)償設(shè)備，即可對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行智能無功補(bǔ)償管理，原理上首先利用智能技術(shù)系統(tǒng)來判斷電力系統(tǒng)當(dāng)前是否需要無功補(bǔ)償、設(shè)定補(bǔ)償參數(shù)，其次控制無功補(bǔ)償設(shè)備發(fā)出反向電流來抵消無功電流。由此可見，智能無功補(bǔ)償技術(shù)的核心功能在于抵消無功電流，相應(yīng)起到平衡供電電流、降低供電系統(tǒng)負(fù)荷壓力、減小電力設(shè)備工作損耗等作用。1.2應(yīng)用重要性。在功能上，智能無功補(bǔ)償技術(shù)與傳統(tǒng)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備類似，兩者均通過抵消無功電流來發(fā)揮能效，但隨著電力行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備不再適用，與智能無功補(bǔ)償技術(shù)相比存在性能上的差距，其中具體表現(xiàn)可以分為三類。1.2.1性能差距表現(xiàn)一。根據(jù)以往電力自動(dòng)化運(yùn)作中的低壓無功補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)用表現(xiàn)可知，該設(shè)備主要利用單一信號(hào)、三相電容器發(fā)出低壓電流來實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，這種補(bǔ)償方式在早期電動(dòng)機(jī)負(fù)荷條件下具有良好的適用性。但這種補(bǔ)償方式的補(bǔ)償額是固定的，因此面對(duì)現(xiàn)代電力用戶負(fù)荷的差異化表現(xiàn)，傳統(tǒng)設(shè)備經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)、欠補(bǔ)的現(xiàn)象，這種表現(xiàn)代表傳統(tǒng)設(shè)備存在補(bǔ)償精確性不足的缺陷。反之通過智能無功補(bǔ)償技術(shù)，因?yàn)橹悄苓壿嫷木_分析功能，可以依照實(shí)際需求來設(shè)定補(bǔ)償額或參數(shù)，所以對(duì)比之下智能無功補(bǔ)償技術(shù)的性能更具優(yōu)勢。1.2.2性能差距表現(xiàn)二。傳統(tǒng)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備在運(yùn)作中存在開閉需求，即無需進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)需要關(guān)閉，相應(yīng)需要無功補(bǔ)償時(shí)則開啟，這一條件下因?yàn)閭鹘y(tǒng)設(shè)備的開閉控制器一般為交流接觸器，所以受該控制器的運(yùn)作智能無功補(bǔ)償技術(shù)在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用文/盧芳芳（國網(wǎng)浙江省電力有限公司金華供電公司浙江省金華市321017）性能影響，傳統(tǒng)設(shè)備的低壓補(bǔ)償電流傳播速度會(huì)變得很慢，難以第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。同時(shí)，補(bǔ)償電流傳播速度緩慢會(huì)在投切過程中對(duì)電網(wǎng)帶來較大的磨損，直接影響電網(wǎng)電路的使用壽命。而在智能無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用中，一般采用智能真空開關(guān)與復(fù)合開關(guān)來管理裝置的開閉狀態(tài)，由此就解決了傳統(tǒng)設(shè)備補(bǔ)償電流傳播速度慢的問題。1.2.3性能差距表現(xiàn)三。傳統(tǒng)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備所提供的補(bǔ)償電流具有固定、單一的特征，面對(duì)現(xiàn)代電網(wǎng)負(fù)載超負(fù)荷狀態(tài)復(fù)雜化現(xiàn)狀，該設(shè)備并不能保障補(bǔ)償?shù)挠行?。而智能無功補(bǔ)償技術(shù)具有四種補(bǔ)償模式，分別為固定補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、三相共補(bǔ)、分相補(bǔ)償，且四者相互之間還可以進(jìn)行結(jié)合補(bǔ)償，因此面對(duì)現(xiàn)狀智能無功補(bǔ)償技術(shù)更為適用。

2智能無功補(bǔ)償技術(shù)在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用

2.1濾波器。濾波器是智能無功補(bǔ)償技術(shù)的常用裝置，一般包括固定濾波器、有源濾波器兩種，兩者可以根據(jù)實(shí)際情況單獨(dú)使用，也可以相互結(jié)合使用。在應(yīng)用效果上，濾波器主要通過諧波來抵消無功電力，具有速度快、穩(wěn)定性高、可調(diào)節(jié)的性能優(yōu)勢，且在智能技術(shù)下可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與跟蹤補(bǔ)償模式，可見其具有較高的應(yīng)用價(jià)值。例如某地區(qū)電力企業(yè)就采用了有源濾波器來進(jìn)行無功補(bǔ)償，在運(yùn)行了1年以后將電網(wǎng)無功損耗數(shù)據(jù)作為指標(biāo)，對(duì)比于1年以前的損耗數(shù)據(jù)可知，有源濾波器的使用成功降低了電網(wǎng)無功損耗23.1%。此外，在濾波器應(yīng)用中需要注意成本問題，即適用于智能無功補(bǔ)償中的濾波器設(shè)備大多都造價(jià)不菲，面對(duì)現(xiàn)代電網(wǎng)線路曠闊的布局，如果全部采用濾波器來進(jìn)行無功補(bǔ)償，很可能會(huì)帶來較大成本，因此不建議直接將濾波器應(yīng)用于大面積無功補(bǔ)償當(dāng)中，相應(yīng)可以采用少量濾波器與電抗、電容相結(jié)合的方案來實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，即將濾波器安裝在低壓線上，通過濾波器控制對(duì)電抗、電容進(jìn)行管理，同時(shí)配置好晶閘管進(jìn)行線路開斷管理，這一條件下即可進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)壓，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。2.2真空斷路投切電容器。真空斷路投切電容器是一種電流傳輸控制設(shè)備，在智能無功補(bǔ)償技術(shù)中同樣常見。真空斷路投切電容器的引用方式較為簡單，即直接將其安置在低壓線上，再通過智能系統(tǒng)與信號(hào)裝置來進(jìn)行遠(yuǎn)程控制就能實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，同時(shí)該設(shè)備的造價(jià)低廉，因此受到了廣泛應(yīng)用。但值得注意的是，真空斷路投切電容器雖然操作簡便、造價(jià)低廉，但其存在較大的電能損耗問題，且容易影響到電路安全，即真空斷路投切電容器本身運(yùn)作需要電能支撐，相應(yīng)受該設(shè)備電能需求影響，會(huì)帶來較大的電能損耗；在真空斷路投切電容器運(yùn)作當(dāng)中，電路電閘的電壓會(huì)頻繁的瞬時(shí)增大，這一現(xiàn)象可能會(huì)損害電路，甚至造成電力設(shè)備損壞。2.3可控飽和電抗器?？煽仫柡碗娍蛊魇且环N通過電抗飽和度調(diào)節(jié)手段對(duì)電力傳輸情況進(jìn)行控制的設(shè)備，控制過程中根據(jù)智能技術(shù)系統(tǒng)得出的補(bǔ)償額來設(shè)定調(diào)節(jié)度，由此實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，同時(shí)還可以降低電能消耗問題。但實(shí)際情況上，可控飽和電抗器的應(yīng)用并不常見，原因在于該設(shè)備運(yùn)作中會(huì)出現(xiàn)電流強(qiáng)度持續(xù)提升的問題，導(dǎo)致電能頻率、電磁效應(yīng)不斷變化，由此會(huì)帶來噪音污染，因此該設(shè)備不受推崇。但值得考慮的是，可控飽和電抗器的應(yīng)用不像以上兩種設(shè)備一樣存在性能上的缺陷，因此在噪聲可控的條件下，建議采用可控飽和電抗器。

3智能無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

3.1技術(shù)形式選擇。結(jié)合以上分析可見，智能無功補(bǔ)償技術(shù)具有三種應(yīng)用形式，且每種形式都有自身的優(yōu)劣表現(xiàn)，因此必須根據(jù)實(shí)際條件來選擇對(duì)應(yīng)的技術(shù)形式，同時(shí)因?yàn)椴煌夹g(shù)形式可以相互結(jié)合，所以在選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)慎重考慮，此舉有利于無功補(bǔ)償效率的提升。例如以現(xiàn)代常較為常見的智能無功補(bǔ)償技術(shù)形式組合“固定補(bǔ)償-跟蹤補(bǔ)償”為例可見，該組合形式在智能系統(tǒng)的支撐下可以保障無功補(bǔ)償?shù)木_性與效率性，根據(jù)檢測可知其補(bǔ)償功率因數(shù)較高，說明應(yīng)用中的能源消耗較少、補(bǔ)償設(shè)備功效充分發(fā)揮。另外，根據(jù)現(xiàn)代電力自動(dòng)化發(fā)展趨勢來看，電網(wǎng)的復(fù)雜性只會(huì)越來越高，代表著未來用電量、負(fù)荷變化速度與波動(dòng)等會(huì)不斷提升，這一條件下通過合理的技術(shù)選型與組合，可以保障電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)某杀就度牒侠?、補(bǔ)償性能優(yōu)異，且面對(duì)復(fù)雜的補(bǔ)償需求不會(huì)出現(xiàn)不適用的現(xiàn)象。3.2智能無功補(bǔ)償控制器合理配置。智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用中，為了盡可能降低技術(shù)電能消耗，有必要使用控制器來管理補(bǔ)償設(shè)備的開閉、狀態(tài)，同時(shí)考慮到該項(xiàng)技術(shù)中的一些非獨(dú)立功能，例如采樣、運(yùn)算及元件保護(hù)功能等，因?yàn)檫@些功能需要在控制器基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)，所以必須配置控制器。但現(xiàn)代智能無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用中存在很多不同型號(hào)、類型的控制器，而不同的控制器在功能、性能、價(jià)格方面都有差異，相應(yīng)當(dāng)控制器配置錯(cuò)誤，可能會(huì)導(dǎo)致智能無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用存在缺陷，例如某電力企業(yè)在智能無功補(bǔ)償應(yīng)用中就選擇了固定補(bǔ)償控制器，而其轄區(qū)內(nèi)電力用戶數(shù)量眾多，使得固定補(bǔ)償控制器無法滿足所有補(bǔ)償需求，可見其技術(shù)應(yīng)用存在功能缺陷。這一基礎(chǔ)上，在智能無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用中就必須重視控制器的合理選擇與配置，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況、需求來進(jìn)行選擇。此外，現(xiàn)代智能無功補(bǔ)償控制器可以分為三類，為了便于選擇與配置，下文將對(duì)兩類控制器的優(yōu)劣特征進(jìn)行分析。3.2.1功率因數(shù)控制器。功率因數(shù)控制器是一種操作較為簡便的控制器，在智能技術(shù)支撐下具有直接讀取電力數(shù)據(jù)的表現(xiàn)，同時(shí)控制邏輯簡潔、清晰，功能上也較為完善，這是該控制其的優(yōu)點(diǎn)特征。而在缺點(diǎn)特征上，其存在易振蕩的性能缺陷，容易導(dǎo)致讀取數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。3.2.2無功功率型控制器。無功功率型控制器在穩(wěn)定性上有突出的優(yōu)勢表現(xiàn)，同時(shí)數(shù)據(jù)展示直觀性良好，便于人工查閱、管理，且支持自動(dòng)設(shè)置、允許模式，這是該控制器的優(yōu)點(diǎn)特征。而在缺點(diǎn)特征上，因?yàn)闊o功功率型控制器與智能技術(shù)終端之間主要采用ModbusRS485實(shí)現(xiàn)通信，所以會(huì)導(dǎo)致成品質(zhì)量差的問題。3.2.3動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制器。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制器的優(yōu)點(diǎn)就是可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制，且具有良好的抗干擾能力，在現(xiàn)代智能無功補(bǔ)償技術(shù)當(dāng)中較為常見。但缺點(diǎn)特征上，通過長時(shí)間的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)該控制器容易出現(xiàn)延時(shí)現(xiàn)象，即出現(xiàn)無功補(bǔ)償需求時(shí)，該控制器往往需要較長的時(shí)間才能對(duì)補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行控制，說明其性能上有一定缺陷。3.3技術(shù)基本結(jié)構(gòu)框架配置。智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用具有三個(gè)基本結(jié)構(gòu)，即硬件結(jié)構(gòu)、通信結(jié)構(gòu)與軟件結(jié)構(gòu)，這三個(gè)結(jié)構(gòu)中的核心分別為傳感器、通信渠道/換能器、智能邏輯，因此要落實(shí)必須對(duì)三者進(jìn)行合理配置，以構(gòu)建技術(shù)基本結(jié)構(gòu)框架。下文將對(duì)三者的配置基本要求、作用進(jìn)行分析。3.3.1傳感器。傳感器是智能無功補(bǔ)償技術(shù)中實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化系統(tǒng)信息采集功能的核心硬件，主要安裝在電力系統(tǒng)的各個(gè)配件或線路上，但因?yàn)椴煌娏ο到y(tǒng)配件與線路在信號(hào)類型上存在差異，所以必須采用對(duì)應(yīng)功能與型號(hào)的傳感器，這是傳感器配置的基本要求。此外，在傳感器配置策略上，建議先圍繞電力自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行分析，由此確認(rèn)信息檢測需求，后根據(jù)需求配置傳感器，且保障傳感器數(shù)量即可。3.3.2通信渠道/換能器。在通信結(jié)構(gòu)中通信渠道/換能器是核心構(gòu)件，可實(shí)現(xiàn)信號(hào)通信、信號(hào)格式轉(zhuǎn)換功能，前者可使傳感器采集到的信息傳輸?shù)街悄芙K端，后者可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以供終端計(jì)算機(jī)讀?。ㄒ?yàn)閭鞲衅鞫说男盘?hào)格式為電信號(hào)，無法被計(jì)算機(jī)設(shè)備直接讀取，所以通過換能器可以講）。在配置上，首先通信渠道需要在“傳感器-換能器”處設(shè)置信號(hào)傳輸通道，通信協(xié)議用設(shè)備自帶協(xié)議即可，同時(shí)在“換能器-智能終端”處也設(shè)置一個(gè)通信傳輸通道，通信協(xié)議上建議采用I/O通信協(xié)議。其次在換能器配置上，要將其安裝在“傳感器-智能終端”之間，切更靠近傳感器。此外，考慮到實(shí)際工作中可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)干擾問題，因此在以上配置基礎(chǔ)上建議采用抗干擾措施來保障智能無功補(bǔ)償技術(shù)通信的質(zhì)量。3.3.3智能邏輯。智能邏輯建議采用大數(shù)據(jù)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，即大數(shù)據(jù)技術(shù)本身就是一種智能技術(shù)形式，可以作為智能無功補(bǔ)償技術(shù)的終端系統(tǒng)來生成智能邏輯，并將邏輯應(yīng)用于無功補(bǔ)償工作中。這就是智能邏輯的配置基本要求。大數(shù)據(jù)技術(shù)生成智能邏輯的原理為“神經(jīng)元結(jié)構(gòu)”，該結(jié)構(gòu)可以在預(yù)設(shè)知識(shí)庫基礎(chǔ)上對(duì)傳感器傳來的所有信息進(jìn)行深度分析，由此對(duì)信息進(jìn)行分類、識(shí)別與決策，這樣就產(chǎn)生了智能邏輯。

4結(jié)語

綜上，智能無功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)比于傳統(tǒng)低壓無功補(bǔ)償技術(shù)具有明顯優(yōu)勢，因此有必要在電力系統(tǒng)自動(dòng)允許中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)來進(jìn)行無功補(bǔ)償，以保障電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定、能耗最小化。但為了使智能無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用合理，本文闡述了該項(xiàng)技術(shù)的三大應(yīng)用形式與注意事項(xiàng)，根據(jù)分析可以讓技術(shù)與實(shí)際條件相互吻合，起到保障能效的作用。

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作者:盧芳芳 單位:國網(wǎng)浙江省電力有限公司金華供電公司