电气自动化中无功补偿技术及其应用探究

电气自动化中无功补偿技术及其应用探究

Summary：随着工业生产规模的日益扩大，工业生产对于电能的要求越来越高，这就需要工厂供配电系统不断优化升级。优化的关键点在于降低供配电系统的能源损耗，提高其运行效率。无功补偿技术对于配电系统优化升级具有重要意义。基于此，以下对电气自动化中无功补偿技术及其应用进行了探讨，以供参考。Keys：电气自动化；无功补偿技术；应用探究引言如今，人们生产生活对电能需求量不断增加，电力系统建设规模不断扩增，复杂度也随之增加，电气设备运行中面对更为复杂的环境及本体非线性因素增多，直接增加了电气控制难度，电气设备自动化发展情况得到全社会的关注。1电气自动化工程控制系统的现状分析随着时代的发展，对于电气自动化发展的要求也越来越高，电气自动化的未来的发展前景十分可观，我国社会的持续进展也让人们意识到电气自动化工程控制系统在社会经济发展中有非常重要的地位，因时代的需求，对电气自动化发展的要求也越来越高。电气技术水平明显提升，也进一步推动了电气行业的发展进程，但就整体应用情况来看，我国电气技术水平与西方国家相比还是存在一定的差异性。人们越来越能意识到电气自动化的重要作用，对它的应用也越来越多，只有不断的创新和研究，促进电气自动化的发展，才能研制出更好的产品满足时代的需求。特别是进入21世纪，企业市场的竞争力度不断加大，对电气自动化技术的应用标准越来越严格，基于电气自动化技术演化的电气自动化工程控制系统也需进一步优化完善，从而促进企业的可持续发展，作为企业来说，需要做好电气自动化工程控制系统应用工作，推动企业全面发展。2无功补偿方式无功补偿技术在工厂配电系统中的应用可以通过多种方式实现，要基于不同无功补偿方式的特点及工厂的实际补偿需求来确定无功补偿技术的实现方式。（1）高压集中补偿方式。这种方式是将无功补偿装置安装在变压器的高压母线上，能够实现高压母线上无功损耗的降低，该补偿方式接线简单。（2）低压集中补偿方式。这种方式是将无功补偿装置安装在变压器的低压母线上，能够实现低压母线上无功损耗的降低，该补偿方式接线简单。（3）分布式补偿方式。这种方式的实现需要根据实际情况来确定，无功补偿装置通常情况下都会配置在工厂变电所的低压配电线路上或者低压配电母线上，具体的配置情况需要根据负荷的实际分布情况来确定，这种补偿方式的自动化程度较高，在大型工厂中的应用较为普遍。（4）就地式补偿方式。这种方式的针对性很强，补偿效果好。当某工厂存在能耗大，负荷平稳的设备时，可以直接将无功补偿设备配置在这个设备附近；这种方式也具备一定的局限性，设备成本高，且不具备普遍性，在应用时还需要与其他补偿方式相互配合。四种无功补偿方式的特点如表1所示。无功补偿方式优点缺点高压集中补偿方式安装方便、稳定可靠、利于控制对控制性能和补偿精度要求很高低压集中补偿方式安装方便、稳定可靠、利于控制对控制性能和补偿精度要求很高分布式补偿方式对变压器、配电线路的补偿作用显著补偿容量小、维护难度大就地式补偿方式成本低、便于维护、安装简单用电设备较少时，补偿装置利用率低表1四种无功补偿方式特点3电气自动化中运用无功补偿技术的意义3.1减少成本投入现代电力企业在日常运营管理时，电气自动化处于重要地位，加大资金投入力度是实现电气自动化的基础。在无功补偿技术的协助下，企业在发展电气自动化时能减少成本投入，主要得力于该项技术能降低电路内的无功功率，这不仅能显著增加电路功率的转化率，还能增加功率因数。当功率因数提高时，变压器的实际运转效率也会有很大提升。在这样的工况下，电气设备不会对变压器提出过高的要求，提升设备运转效率。设备在这种情况下进行运输变电装置方面的支出。3.2有利于变压器选型工厂供配电系统是否采用无功补偿技术，直接影响到变压器的选型，如果不采用无功补偿技术，则无功功率会比较高，导致视在功率也比较高，那么就会要求变压器的容量较大。如果采用无功补偿技术，则无功功率会比较低，导致视在功率也比较低，那么就会要求变压器的容量较小。小容量的变压器优势显著，能耗较低，采购价格也比较便宜，能够进一步控制生产经营成本。4电气自动化中无功补偿技术及其应用探究4.1自动采集电气设备的电流电压参数电气自动化控制过程中，在构建出补偿控制模型后，可以实时自动采集设备电压与电流，通过观察电压及电流参数改变情况明确电力设备的运行状态，为后期电容投切方式控制提供可靠依据。既往多通过测量电压与电流之间的相位差去表示电气设备的功率因数，以上这种传统采样方式具有一定局限性，仅能在电压与电流都是正弦基波的情况下才能确保采集数据的高精准度。为规避以上问题，本课题运用三相电路瞬时无功功率检测法去测量电气设备运行中的电压及电流值。具体采集时要合理运用无功补偿器，其能及时、精准地获得无功功率数据，利用该数据阐述投入电容容量。电容容量被投入后，若电气设备的功率因数出现改变，则电流与电压均会改变，基于以上变化，能较客观地呈现出电气设备的实际运行状态。采集参数时，将工业标准的RS-485通信接口及DL·T645通信协议引进无功补偿器内，建立健全组网结构，提升电气设备运行中的电流、电压参数的采集及传输效率。如图1所示。图1自动采集电气设备的电流电压参数原理图4.2并联混合有源滤波器根据使用情况来看，早期型号的有源滤波器存在容量小、难以抑制大功率非线性负载所形成谐波的局限性，实际补偿效果并不理想，应用场景有限。对此，可选择在电气自动化系统中配置新型的并联混合有源滤波器，由DSP电路模块、信号采样电路、无源滤波电路等部分组成，把有源电力滤波器视为受控电流源，在附加电感流入基波无功电流中时，仅在有源滤波器中通过谐波电流，确保有源滤波器不承受谐波电压，使并联混合有源滤波器可以被应用于大容量场景中提供无功补偿。如图2所示。同时，为维持稳定运行工况，也可选择在并联混合有源滤波器中加装熔断器，在检测到过电流等故障问题时，在短时间内脱离有源滤波器，由剩余的附加电感、无源滤波器继续执行补偿动作，避免在有源滤波器在脱离时对电网或电气自动化系统运行造成剧烈冲击。图2并联混合有源滤波器原理图4.3应用新型潮流控制器在早期电气自动化项目中，主要配置无源滤波器、有源滤波器、真空断路器等作为无功补偿装置，实际无功补偿效果与预期效果存在出入。例如，无源滤波器存在通带内信号能量损耗、偶尔引起电磁感应、不适用低频域、负载效应明显的缺点。有源滤波器存在可靠性差、不适用于高压与大功率场景、通带范围受有源器件限制的缺点。对此，可选择配置综合潮流控制器作为无功补偿装置，如图3，控制器由2个电压源变换器所组成，保持共用直流侧电容关系，首台变换器经由第二台变换器并联接入电气自动化系统，负责向系统提供无功功率和向第二台变换器提供有功功率。相比于传统无功补偿装置，综合潮流控制器同时具备串联补偿以及电压调节等多项使用功能，即可以实现对线路无功功率和有功功率的迅速、精准、独立控制，起到预防系统振荡和强化线路输送能力的作用，同时，所提供无功功率由装置本身产生，不会在系统运行期间消耗额外的有功功率。图3新型潮流控制器(UPFC)，可有效提高计算程序的收敛特性结束语随着我国现代化进程的加快，对电气自动化方面的要求也更加严格，相关单位在电气自动化工程控制系统中，需要做好整体规划工作，融合先进的科学技术，切实提高电气自动化工程控制系统运行的稳定性，国家也要做好引导工作，在政策上给予一定的支持，相关单位机构做好侧向协调工作，降低新技术的研发成本，提高设计人员和操作人员的整体水平，推动我国电气行业的可持续发展。Reference[1]边茂洲.探析电气自动化中无功补偿技术要点[J].科技与创新,2022(10):42-44+48.[2]周晓麟,兰位龙,徐拥华.无功补偿技术在电气自动化中的应用探讨[J].电子测试,2021(07):102-