智能低壓無功補償技術(shù)書籍

　　電力電子技術(shù)、智能控制技術(shù)和信息通信技術(shù)的不斷發(fā)展，帶動了許多電力新技術(shù)、新設(shè)備的不斷出現(xiàn)，近年來隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的進(jìn)行，智能無功補償技術(shù)在各地低壓配電網(wǎng)的公用配變被廣泛應(yīng)用，它集低壓無功補償、綜合配電監(jiān)測、配電臺區(qū)的線損計量、電壓合格率的考核、諧波監(jiān)測等多種功能于一身；同時還充分考慮了與配電自動化系統(tǒng)的結(jié)合。

１　傳統(tǒng)的低壓無功補償設(shè)備的狀況：

　�。�1）采集單一信號，采用三相電容器，三相共補

　　這種補償方式適用于負(fù)荷主要是三相負(fù)載（電動機(jī)）的場合，但如果當(dāng)前的負(fù)載主要為居民用戶，三相負(fù)荷很可能不平衡。那么各相無功需量也不同，采用這種補償方式會在不同程度上出現(xiàn)過補或欠補。

　�。�2）投切開關(guān)多采用交流接觸器

　　其缺點是響應(yīng)速度較慢，在投切過程中會對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊涌流，使用壽命短。

　�。�3）無功控制策略

　　控制物理量多為電壓、功率因數(shù)、無功電流，投切方式為：循環(huán)投切、編碼投切。這種策略沒有考慮電壓的平衡關(guān)系與區(qū)域的無功優(yōu)化。

　�。�4）通常不具備配電監(jiān)測功能

２　目前應(yīng)用的智能無功補償設(shè)備狀況：

　　1）補償方式

�。�1）固定補償與動態(tài)補償相結(jié)合

　　隨著社會的發(fā)展，負(fù)載類型越來越復(fù)雜，電網(wǎng)對無功要求也越來越高，因此單純的固定補償已經(jīng)不能滿足要求，新的動態(tài)無功補償技術(shù)能較好地適應(yīng)負(fù)載變化。

�。�2）三相共補與分相補償相結(jié)合

　　新的設(shè)備尤其是大量的電力電子、照明等家居設(shè)備，都是兩相供電，電網(wǎng)中三相不平衡的情況越來越多，三相共補同投同切已無法解決三相不平衡的問題，而全部采用單相補償則投資較大。因此根據(jù)負(fù)載情況充分考慮經(jīng)濟(jì)性的共分結(jié)合方式在新的經(jīng)濟(jì)條件下日益廣泛應(yīng)用。

�。�3）穩(wěn)態(tài)補償與快速跟蹤補償相結(jié)合

　　穩(wěn)態(tài)補償與快速跟蹤補償相結(jié)合的補償方式是未來發(fā)展的一個趨勢。主要是針對大型的鋼鐵冶金等企業(yè)，工藝復(fù)雜、用電量大、負(fù)載變化快、波動大，充分有效地進(jìn)行無功補償，不僅可以提高功率因數(shù)、降損節(jié)能，而且可以充分挖掘設(shè)備的工作容量，充分發(fā)揮設(shè)備能力，提高工作效率，提高產(chǎn)量和質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)效益大。

　　2）采用先進(jìn)的投切開關(guān)

３　目前采用的投切開關(guān)主要有以下幾種。

　�。�1）過零觸發(fā)固態(tài)繼電器

　　其特點是動態(tài)響應(yīng)快，在投切過程中對電網(wǎng)無沖擊、無涌流，壽命較長，但有一定的功耗和諧波污染，目前運用比較普遍。

　�。�2）機(jī)電一體化智能復(fù)合開關(guān)

　　該開關(guān)是由交流接觸器和固態(tài)繼電器并聯(lián)運行，綜合兩種開關(guān)的優(yōu)點，既實現(xiàn)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應(yīng)用較少。

　�。�3）機(jī)電一體化智能型真空開關(guān)

　　該開關(guān)采用低壓真空滅弧室及永磁操作機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)電容過零投切，還可適應(yīng)電容器串聯(lián)電抗器回路的投切，壽命長，可靠性高，目前正在實現(xiàn)商品化。

　　3）采用智能型無功控制策略

　　采集三相電壓、電流信號，跟蹤系統(tǒng)中無功的變化，以無功功率為控制物理量，以用戶設(shè)定的功率因數(shù)為投切參考限量，依據(jù)模糊控制理論智能選擇電容器組合，智能投切是針對星—角結(jié)合情況。電容投切控制采用智能控制理論，自動及時地投切電容補償，補償無功功率容量。根據(jù)配電系統(tǒng)三相中每一相無功功率的大小智能選擇電容器組合，依據(jù)“取平補齊”的原則投入電網(wǎng)，實現(xiàn)電容器投切的智能控制，使補償精度高。

　�。�1）科學(xué)的電壓限制條件

　　可設(shè)定的過、欠壓保護(hù)值，可設(shè)置禁投（低谷高電壓）、禁切（高峰低電壓）電壓值，具缺相保護(hù)功能，以無功功率為投切門限值。

　　（2）可設(shè)置投切延時

　　延時時間可調(diào)（既可支持快速跟蹤無功補償，也可支持穩(wěn)態(tài)補償），同組電容投切動作時間間隔可設(shè)置，對快速跟蹤補償可設(shè)置為零。

　　4）集成綜合配電監(jiān)測功能

　　綜合配電監(jiān)測功能集配電變壓器電氣參數(shù)測量、記憶、通信于一體，是一套比較完整的配電運行參數(shù)測量機(jī)構(gòu)，是低壓配電電網(wǎng)中考核單元線損的理想手段。它能隨時為電網(wǎng)管理人員提供所需要的各類數(shù)據(jù)，是為電網(wǎng)的安全運行和經(jīng)濟(jì)運行提供可靠的管理依據(jù)，是配電電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基本組成部分。主要功能如下：

　　（１）實時監(jiān)測配變?nèi)�相�?shù)據(jù)：電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率（1～3次諧波）；

　�。ǎ玻├塾嫈�(shù)據(jù)記錄、整點數(shù)據(jù)記錄和統(tǒng)計數(shù)據(jù)記錄功能，累計計量有功、無功電量；

　�。ǎ常┎樵兘y(tǒng)計分析功能并根據(jù)輸入條件生成各種報表、曲線、棒圖、餅圖。

　　一般都配有相關(guān)的后臺處理軟件，大多數(shù)可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多機(jī)操作與數(shù)據(jù)共享。

　　5）集成電壓監(jiān)測功能

　　根據(jù)電壓檢測儀標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采樣與數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理，便于用戶考核電壓合格率，可用于電壓監(jiān)測考核。

　　6）集成在線諧波監(jiān)測功能

　　較好一點的監(jiān)測終端采用DSP作為CPU，應(yīng)用FFT快速傅立葉算法，可精確計算測量出電壓、電流、功率因數(shù)、有功及無功電量等配電參數(shù)，還可以分析1～3次諧波，從而實現(xiàn)在線的諧波監(jiān)測功能，該數(shù)據(jù)可根據(jù)用戶要求在后臺軟件上進(jìn)行分析處理。

　　7）通信

　　某些功能較先進(jìn)的監(jiān)控終端充分地考慮了設(shè)備的可持續(xù)性使用，采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232、RS485接口，可根據(jù)用戶要求特殊配置Modem、現(xiàn)場總線（Profibus）等，與配網(wǎng)自動化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合。具體通信方式有以下幾種，或是其一或是多種方式的結(jié)合。

　　手工抄表：有線、無線、電卡等多種抄表方式。

　　直接通信：與配電自動化系統(tǒng)接口，為用戶提供了多種解決方案以適應(yīng)不同的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)與子站或主站的直接通信。

　　與FTU的通信：可通過FTU實現(xiàn)一點對多點采集，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳并與配電自動化系統(tǒng)接口與集抄系統(tǒng)的通信，通常采用載波或直聯(lián)。

　　8）模塊化結(jié)構(gòu)

　　當(dāng)前應(yīng)用較廣的模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)，將電容器、投切開關(guān)、保護(hù)集成在一個單元內(nèi)，形成多種容量規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化單元，其特點是結(jié)構(gòu)與功能的模塊化形成滿足不同用戶要求的系列產(chǎn)品，同時還便于各種裝置在使用現(xiàn)場的維修與調(diào)整。

　　總之，隨著科技的快速發(fā)展進(jìn)步，高科技企業(yè)的增加，電力企業(yè)在如何更好地滿足用戶不斷提高的需求的同時，還要對用戶電網(wǎng)進(jìn)行更全面的管理、監(jiān)控，在這個過程中，將有各種新技術(shù)、新設(shè)備發(fā)展起來，未來的無功補償技術(shù)將會更加經(jīng)濟(jì)有效。