自动化控制系统中的无功补偿技术分析

自动化控制系统中的无功补偿技术分析

摘要：无功补偿技术是一种以无功为基础的新型补偿方法，它在电气系统中的应用非常广泛。目前，电气系统中的无功补偿技术还很少被采用，所以根据这种技术的优点，针对越来越难控制的电气设备，进行了自动控制的研究。

关键词：自动化；控制系统；无功补偿技术

引言

为降低电气自动化控制系统的无功功率，提高电能的综合利用效率，则需要针对无功功率进行有效处置。为此，技术人员可科学运用无功补偿技术，合理提高系统运行的功率因子，有效控制电力系统的能耗，推动电网的节能降耗运行。

1电力自动化

电力自动化是电网运行的关键，在实际的电网运行中，电力自动化的实现离不开计算机网络的支持。因此，相关人员必须熟练应用计算机和网络技术。从发电站到地区电网、街网，最终到消费者，涉及多种类型的电力系统和设备，如配电网、输电网、多级变电柜等。电力自动化是把各种电力设备连接起来，利用计算机技术监测电网运行，使其更好地运转。在实现电力自动化的过程中，可以选择控制部分可控的电子元件。目前，电力自动化主要包括发电厂自动化、配电自动化和电力故障处理自动化等。

2无功补偿技术的特点

（1）获得电能的方法多种多样。通过对现有的发电方式的分析，可以看出，电气的主要来源是发电机。而无功补偿技术就不同了，它不仅来自发电机，还包括了调相机和静态无功补偿。（2）电气供应区域的限制。以无功补偿技术为基础的长距离传输，需要电网和接收端的电压相差很大，但目前的情况会造成电网有功损失，从而影响到电网的节能工作。因此，在采用这种技术的电网中，尽量避免在实际操作中进行长距离地输电。从目前的这个观点来看，这种技术的使用存在着地域上的局限性。（3）对电压进行分散的控制。通过对相关资料的调研，发现目前电网的频率控制方式是以有功均衡为主。因为单一频率是整个网络的一种统一，为了更好地控制频率，必须要实现整个电网的有功均衡。由于各节点间的电压差别很大，在此背景下，要坚持对各节点的电压进行单独的控制，才能确保电网的电压稳定。

3电气自动化控制系统中无功补偿技术应用

3.1选取合适的智能无功补偿控制器

为了充分利用智能无功补偿技术，需要选用适当的智能无功补偿控制器。当前，不同的智能无功补偿控制器的功能各异，在电力系统中智能无功补偿控制器的选择不仅决定了系统的运行效果，还决定了系统运行的安全性和稳定性。综合来看，智能无功补偿控制器的应用功能比较强，其主要作用是调整电网的无功补偿，要确保其平稳工作，必须选用具有保护机制的控制器，这样既可以确保其自身的安全，又可以在一定程度上保障电力设备的安全，促使整个电网稳定运行。现阶段，智能无功补偿控制器的研究重点包括智能无功功率因数控制器和智能无功功率控制器的选择两方面。智能无功补偿控制器是一种经济、稳定、可靠的新型控制器，具有监测功能，内置的传感器可以监测系统运行状态，一旦检测到相关运行数据出现异常，就可以及时进行检修。比如，JKWS系列智能无功补偿控制器适用于交流0.4kV、50Hz的低压配电系统，采用嵌入式安装，外形尺寸为120mm×120mm×90mm，电源电压为220VAC±20%，50Hz±5%，电流变比为1～1000，谐波电压设置为1%～25%，环境温度为-20～+70℃，可直接设置过压保护、谐波电流、欠压保护、控制延时、通信参数等，并在LCD液晶显示屏实时显示有关参数。

3.2真空断路器投切技术

为实现电气自动化控制系统的无功补偿预期效果，可契合系统运行的特点，进而合理采用真空断路器投切技术。在该技术实际应用时，不需要设定相关的放电装置，主要是利用电容器组的运行，使得高压母线中的电压互感器完成电阻放电，进而使得电网运行的功率因数得到有效提升。在高压电网运行时，为避免电容器被击穿问题的出现，应当在电容器组配置时，合理设置熔断器，进而实现对电网系统运行的有效保护。电气自动化控制系统运行阶段，为避免电容器组与线路电感之间由于串联，进而产生一定的谐振现象，对电网的整体运行造成负面影响，工作人员则需要对合闸的频率进行灵活控制。通过对高压母线、高压线路、电力系统、配电线路等完成针对性的无功补偿，使得电力系统的功率因数得到有效提升，保证电能利用效率得到质的提升。

3.3电气设备运行电流电压参数自动采集

为了实现对电气设备的自动控制，建立了补偿控制模型，并能实时地采集装置的电压、电流，从而使电气装置的工作状况得到准确地反映，从而为以后的电容器投切模式的控制做出基础。过去，电气装置的取样方法都是采用测量电压与电流的相位差值来表示功率因数，这样的取样方法只能在电压、电流都是正弦型时才能保证取样值的精确度。为了解决这个问题，本文提出了一种基于三相线路的瞬时无功检测方法来测量电气系统在运行中的电流、电压等参数。利用以上介绍的无功补偿装置，可以提供必要、及时、准确的无功功率资料，从而实现输入电容器的容量描述。在输入电容器容量后，电气装置的功率因数发生变化，必然导致电流、电压的变化。这种变化能够及时地反映电气系统的工作状况。在采集的时候，将工业级RS-485和DL.T645通信协议引入到无功补偿器中，形成了一个组网结构，用来采集和传送电气装置的电流、电压。

3.4晶闸管控制电抗器TCR无功补偿技术

鉴于电气自动化控制系统运行的特殊性，在对系统产生的无功功率进行补偿时，为达到预期功率因数的补偿目标，可合理运用TCR无功补偿技术。在该技术应用时，主要是设定一组与线路并联的电容器、电控器，并基于晶闸管的运行，实现对电控器的控制。为保证电抗器发挥出一定无功补偿作用，则需要将电抗器的容量与电容器保持一致。由于电抗器运行时，受控于晶闸管，使得电抗器的感性无功电流存在一定的变化。若工作人员关闭晶闸管后，电抗器没有电流通过，而在电容器组的运行喜爱，则可以达到该套补偿装置的最大功率因数补偿量。若工作人员在导通晶闸管后，电抗器产生的感性电流，将完成对电容器部分电流的抵消，使得无功补偿容量相对减少。由此可见，在TCR无功补偿装置运行时，晶闸管的导通角度越大，将使得电控器的电流增大，导致无功补偿量逐渐减少。在晶闸管处于全通的状态时，此时电抗器与电容器产生的电流全部抵消，使得TCR无功补偿的容量降为零。在TCR无功补偿系统运行时，若晶闸管的导通角处于90°以内时，此时电抗器的电流为非正弦波形，并携带一定的谐波成分。为实现对电气自动化控制系统的无功补偿目标，则需要对无功补偿装置设计方案进行合理优化，如固定电容器组进行设计时，可将其设计为滤波器形态，保证电容器组运行时，可对电流中的少量谐波进行有效过滤，保证电网系统整体运行的安全性与可靠性。

结束语

综上所述，采用智能无功补偿技术进行线路自动控制，要明确系统结构，合理地选用智能无功补偿技术设备和智能投切开关，加强对智能无功补偿技术的控制，并进行适当的降压补偿，以使智能无功补偿技术真正发挥其作用。智能无功补偿技术在电力自动化建设中具有举足轻重的地位，将进一步推动电力行业的发展，促进电网的稳定运行。因此，电力公司必须把握好智能无功补偿技术在电力自动化中的应用，及时跟踪电网无功的变化，从而提高电网的供电质量。

参考文献

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