浅论配电系统中智能低压无功补偿技术

【摘 要】 本文对传统无功补偿技术的特点及缺点进行了简要阐述，并对智能无功补偿技术中的投切开关技术和智能无功补偿控制器等做了详细分析。通过采用智能低压无功补偿技术，电网中的电压质量得到显著提高，电能损耗情况得到明显改善，给现代电力行业带来了可观的经济效益。

【关键词】 智能 电压质量 无功补偿 投切开关 功率因数 配电监测

1 引言

在我国，电力行业越来越表现出高电压和大容量的特点。与以前地方性的小电网不同，我国电网系统逐渐形成了大区域联网的形式，由此表现出对先进电网系统节能技术越来越迫切的需求。除此之外，由于当今电力系统都采用大规模和大容量的形式，这就对电力系统自身的稳定性提出了非常高的要求。面对上述电力系统的发展状况，传统的低压无功补偿技术已经无法满足电力行业的要求，现代智能低压无功补偿技术受到了电力行业越来越广泛的认可。智能低压无功补偿系统不仅兼具传统无功补偿技术的特点，还具有对电能综合配电和谐波检测等功能。

2 对传统低压无功补偿技术的特点和缺点分析

传统低压无功补偿技术通常采用无功补偿电容器的形式，这种无功补偿设备在结构上比较简单，便于使用，而且在费用上也有一定优势。但是这种补偿方法也有其自身的缺陷，主要表现为以下几个方面。（1）传统低压无功补偿技术只对单一的信号进行检测，采用三相电容器对三相电源同时补偿。该补偿方法对负载为电动机类的三相负载作用比较明显，然而对负载为家用电器等单相设备而言就会出现补偿不当的情况，因为单相用电设备不需三相电源全补，从而导致欠补或者过补等情况的发生。（2）传统低压无功补偿技术一般将交流接触器作为投切开关。交流接触器在进行投切响应时反应不灵敏，而且接触器进行投切动作时其自身会产生冲击电流，这些冲击电流不仅影响了电网的电能质量，同时也大大降低了接触器的使用寿命，从而造成开关故障的频繁发生，增加了电网维护成本。（3）传统的低压无功补偿技术只对电网电压、电流以及功率因数进行控制，投切开关技术一般采用循环或编码投切方式。这种补偿技术显然考虑的方面比较有限，他不仅无法对系统配电进行有效监测，类似于电压平衡以及区域的无功优化因素会大大影响其对电网的控制效果。

3 智能低压无功补偿技术分析

3.1 对投切开关技术的特性分析

智能低压无功补偿技术的投切开关主要有三种：第一种是以过零触发可控硅为控制单元的开关电路，应用可控硅使得其投切动作非常迅速，并且对电网不产生涌流等影响。除此之外，这种开关稳定性很强，持久耐用。但是这种电子开关自身会产生功耗而且会对电网产生谐波污染。利用过零触发可控硅的投切开关是目前智能低压无功补偿技术应用比较广泛的一种投切开关。第二种是基于机电一体化技术的复合型投切开关，这种开关采用固态继电保护器与交流接触器相并联的方式，不仅继承了可控硅投切开关的特性而且解决了功耗过大的问题。该种投切开关将会越来越多的占据今后电网投切开关市场。第三种为低涌流真空开关，这种开关具有控制结构，能够对电网电压和电流以及功率因数进行有效监控，同时工程师可以对相位角进行设置，使投切开关的各个部分同时合闸，这样可以有效防止开关各个元件发生串联现象，也就避免了开关的保护问题，这种开关设计方式具有广阔应用前景。

3.2 对综合配电监测技术的性能分析

在电网系统中，综合配电监测主要是对配电变压器的各种电气参数进行测量，并且将这些参数进行存储发送，通过应用综合配电监测技术，可以详细掌握电网配电运行情况。综合配电监测技术的主要功能有以下三点：（1）该技术可以对电网配变电的各种数据进行监测，包括电压、电流、有功和无功功率、投切开关的状态以及是否存在故障等。（2）该技术可以对电网的各种数据进行记录，并且进行累计统计，比如统计电网有功无功电量和当月累计用电量等。（3）该技术可以对数据进行查询分析，并将分析结果处理成管理人员需要的格式。

另外，综合配电监测系统大多与相应的处理软件相结合，由此工作人员可以通过远程操作来对电网的电能情况进行分析管理。

3.3 采用智能无功补偿控制器

智能无功补偿控制器对电网的无功功率进行控制，根据现代模糊控制理论对电容器进行合理组合，并按照客户事先设定好的功率参考来进行智能投切。基于现代智能控制理论的无功补偿控制器不仅可以对电网无功功率进行及时有效补偿而且可以对电网监测数据进行存储通讯，之后对这些参数进行整理分析。智能无功补偿控制器还与相关的后台软件进行结合，对监测数据进行显示打印等处理。智能无功补偿控制器可以对电网每一相电压按照“取平补齐”的规则进行智能补偿。

智能无功补偿控制器可以对电网电压进行科学限制，管理者可以对控制器设置电压保护值（过压和欠压）。电网处在低谷高电压时控制器相应进行禁投设置，电网处于高峰低电压时控制器进行禁切设置。控制器还可以对电网进行缺相保护，并对缺相时间进行存储记录。

3.4 电能质量以及在线谐波的监测分析

智能低压无功补偿技术还可以对电网的电能质量进行监测分析。对电网电能的谐波含量、功率因数以及电压闪变等因素进行在线监测，并通过相应装置进行电压以及扰动波形进行捕捉记录。基于DSP的设备处理器可以对电网中的各项配电参数进行在线监测，并且根据快速傅里叶算法对参数进行谐波分析。通过系统的相关功能对整个电网的用电情况进行统计分析，由此可以对电网容量进行有效优化。

4 结语

智能低压无功补偿技术能够对电网功率进行合理补偿，使管理者对电网的运行情况进行分析管理，降低非正常耗电并且及时有效地对电网故障进行判断，在保证电网安全稳定的同时极大提高了其经济效益。基于上述种种特性和优点，智能低压无功补偿技术在我国电网系统中会得到越来越广泛的应用。

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