对无功补偿技术在电气自动化中的应用分析

对无功补偿技术在电气自动化中的应用分析

Summary：目前电气自动化设备应用带来的主要问题在于快速跟踪无功补偿和谐波治理的问题更加突出。由于系统当中经常会出现谐波，且导致负荷稳定性下降，传统的静态无功补偿技术已经无法发挥有效作用，因此动态化的无功补偿技术将成为一种可行的技术途径，根据系统的负荷状态进行快速跟踪，并滤除谐波无功以保障电力系统功能的安全、经济运行。Keys：无功补偿技术；电气自动化应用；高压系统引言：前我国电力行业得到了迅猛发展，尤其是电气自动化技术也得到了快速发展和完善，随着我国社会经济和科学技术日益发展，在高铁、变电站当中无功补偿技术得到了极其良好应用，需要相关人士针对于电气自动化当中谐波、功率因素等方面问题进行深入研究，这样才能够促使无功补偿技术发挥更加理想效果。本文主要是关于无功补偿技术相关特点、概念及作用研究，以供相关专业人士进行参考和借鉴。1电力自动化中智能无功补偿技术1.1基础知识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。1.2技术特征智能无功补偿技术特征体现在三个方面：（1）电磁互感会影响设备电压，如现代电力设备以电磁感应原理为实现基础，而发电机组线圈在失去发电机组运行中，发电转子凭借磁感线切割运行生成交流电，此时设备就会受到电磁互感的直接影响；而变压器通过电磁感应实现电压传输；因此，在电网运行中设备电压会受电磁感应影响，从而造成对智能无功补偿的影响。（2）电能损耗受设备运行功率影响，如电力设备在电网运行中，其电阻抗、电容器、电容抗和电感器均会产生谐波，并生成无功功率，进而引发电力损耗；在谐波控制中需要应用智能无功补偿装置提高设备有功功率，降低其损耗。（3）无功功率与智能无功补偿紧密关联，即无功功率管理影响电力系统运行效率、质量，而进行科学管理则可以控制电网运行中的电压，达到调节功率因数目标，从而补偿无功功率。1.3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无功补偿技术现状随着当前社会经济和科学技术发展，国内电气化程度正在日益提升，同时，各种现代化技术得到了广泛的普及。在城乡网络改造建设的过程当中，相关工作人员通常都会采用无功补偿控制器以及配电综合测试仪等方式，通过这些方式能够有效保障电气电压稳定性、可靠性，同时促使电能输送质量和效果得到全面提升。当前无功补偿技术在实际应用过程中，通常都比较侧重于低压系统当中应用。高压系统应用过程当中会受到较大的局限性。所以需要相关人士能够针对于高压无功补偿技术进行更加深层次的研究，这样才能够促使无功补偿技术能够在高压系统当中得到良好的应用。在供电系统当中，电能质量是评价供电系统的重要的一大内容。其中，电压也会对于电能的质量造成重大的影响，同时，由于功率因数导致系统当中无功状况大幅度的增加，电网也同样会由于无功情况而受到影响。3无功补偿技术在电气自动化中的应用3.1分布式发电系统目前的分布式发电系统是解决能源问题和环境问题的一种有效途径，发电机承担着在整个系统当中机械能转化为电能的工作任务。分布式发电系统当中所使用的一般是异步发电机，且很多自动化系统当中都会使用异步发电机。因为其耐用程度较高，结构简单，没有比较复杂的励磁系统，不会产生严重的发电机震荡、失步问题。异步发电机本身对原动机的要求比较低。在无功补偿技术的支持下，为了保障异步发电机的独立运行，提升带载能力与电压稳定性，就需要从异步发电机等效电路入手。其中异步发电机的电压稳定性研究过程当中，负载变化是最为常见的工作情况，其中包括了正常的负载切换也包括意外状态引起的负载扰动现象。由于异步发电机会受到输出端电压负载影响，因此我们需要分析异步发电机的等效电路。在正常运行的状态下定子侧的频率并不是完全不变的，我们从异步电机的等值电路出发，并根据等值电路的参数得到回路阻抗值。异步发电机在正常运行时定子和转子的频率都不是基值频率，所以为了要获取等值电路数据就要展开频率折算。3.2TSC无功补偿仿真TSC无功补偿仿真基于Matlab实现，使用自带的模块代替编写程序并且将模块连接成为系统框图。对于已经搭建好的系统模型，在设置好参数之后就可以将系统模型自动转换为数学模型，然后计算系统输出。TSC主电路主要包括几个不同的部分，系统电源为单相交流电压源，而阻感性负载由单相桥式电路与负载支路构成，TSC补偿支路可以作为功率测量模块。按照所需要补偿容量大小的判断，从而决定给哪些补偿支路触发信号。而其中的交流电压源和阻感性负载的系统自带模块、功率测量模块和控制模块由专门的元器件搭建而成。3.3配电线路无功补偿技术配电线路的无功补偿技术基本原则是利用分支线路的无功功率平衡对分支线路的无功消耗进行补偿，减少分支线路向主干线索取无功。补偿点可以选择负荷比较大的分支线，而对于一些小分支或是个别的配电变压器，则可以将其视为主干线上均匀分支的符合，按照实际的工作需求确定补偿点、补偿容量后展开自主补偿。可以看到的是线路补偿容量是根据配电变压器的空载无功损耗确定，此时即便用户补偿设备投入不足，线路处于欠补偿状态，也可以基本达到补偿无功需求量水平。电力用户进行的无功补偿则围绕两个方面的工作展开，一是通过无功补偿在内部供电网络的线损降低至最低限度以获取最大化的节电效益，二是通过补偿达到国家规定的功率因数标准。电容器组容量会根据用户的实际需求来决定，并且采取分组补偿模式降低事故率。将计划安装的电容器划分为若干组之后可以装设在车间配电母线之上以形成多组分散补偿体系。必要时可以进行个别补偿方案，即电容器会随着电动机进行同时投入与退出，电动机本身的无功损耗基本上可以得到补偿，配电网络内部的无功损耗大幅度降低，对于一些异步电动机来说具有比较明显的效果。不过对于一些小型的异步电动机，由于其在保护控制方面的难度比较大，其应用也会受到限制，此时为了避免电动机在退出运行时因电容器放电产生过电压，会将电动机的补偿容量进行规划，因为电动机在长时间带负荷运行状态下必然会处于欠补偿状态。结语：分析表明，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。Reference：刘磊.配电网无功补偿及谐波治理技术研究及应用[D].山东大学,2019.钱凯.金坛10kV农村配网无