新型低压智能无功补偿装置的应用

新型低压智能无功补偿装置的应用

赵跃 张雄

(

桂林五环电器制造有限公司 广西 桂林 541004）

摘要：近年来，随着我国电力事业的稳步发展，电力规模日渐扩大，电力系统中应用了越来越多新型的装置和技术，提升了供配电的稳定性，尤其是新型低压智能无功补偿装置基于其功能多样性和可靠性，使得在当下的电力工程中得到了广泛的应用。与常规的无功补偿装置相比，新型低压智能无功补偿装置兼具实时监测、故障诊断等功能，在未来的电力工程领域势必得到更为良好的应用。基于此，本文详细分析了新型低压智能无功补偿装置的构成与功能，提出了其具体应用，对该装置的推广和应用具有重要的意义。

关键词：低压智能；无功补偿装置；应用

近年来，伴随着经济社会领域电力需求的增加，电网规模逐步扩大，系统构成越来越复杂，无功补偿装置在电力系统中的应用可以大大提升电力稳定性，但随着电力事业的现代化发展，再加上人们对供配电质量要求的提高、智能化技术的发展，常规无功补偿装置的弊端日渐凸显，市场上逐步兴起了一种新型的低压智能无功补偿装置，这一装置兼具多种功能，性能优势突出，越来越受到电力企业的关注，未来具有巨大的市场潜力。

1.传统无功补偿分析

电网的运行过程中，无功补偿装置起着不可替代的作用，传统的无功补偿装置应用中，根据其构成，包含了三角性的堤岸电容器、投切电容器专用接触器、热继电器和保护熔断器、低压无功补偿控制器。在电力工程领域的无功补偿装置应用，需在柜体内部进行各种零件的组装，柜体的体积偏大且其中的线路极为复杂，安装的技术难度较大，且后续的操作和使用也相对困难，且运行和使用的过程中常常会出现各种的安全问题，无法保障电力系统运行的安全性和稳定性。总之，传统的无功补偿电容器内，一般只配备有一个控制器来负责投切的控制，一旦控制器出现了问题，无功补偿装置被迫中断。

2.新型低压无功补偿技术基本概述

现阶段，我国的电力自动化取得了一定的发展成效，供电设备的电感、电容等基本元件往往会同步产生电磁场，在电力系统的运行中，因为存在磁场的作用，也就导致电力系统中常常会出现无功情形。事实上，无功的存在加剧了电路中的电流产生，而该电流会占用一定的供电系统资源，导致系统的负荷压力显著增大，无法保持电力系统的可靠运转。而低压智能无功补偿装置在应用于电力系统以后，也就在系统内形成了智能化模块，在电容、电感元件之间的无功补偿装置，可以发挥该装置的作用，具体的原理就是通过装置中的智能化模块来进行电力系统中是否需要无功补偿，并根据所采集到的信息来进行相应的补偿参数设定，通过反向电流的发出来对无功电流加以适当抵消^[1]。因此，电力工程领域的新型低压智能补偿装置应用，可以实现对无功电流的抵消，起到平衡供电电流、减小电力损耗的作用。

3.新型低压智能无功补偿装置的构成

现阶段的电力工程领域，新型低压智能无功补偿装置的出现和应用主要面向的是地、县供电企业配电网，是智能化时代的技术产物，该装置系统架构中包含了终端设备、通信网络和主站这几层，具体构成如图1所示。CPU测控单元、晶闸管复合开关、保护装置、两台或者一台低压自愈式电力电容器是装置内的重要构成，终端设备层内包含了智能电容器和通信管理单元，主要安装于配电房中，设备不仅可以起到无功补偿的作用，还能够进行数据采集和状态监测，在根据相应的数据分析得到异常情况时，立即进行预警信息的反馈和发送^[2]。通信管理单元兼具通信、管理和存储多重功能，是智能电容器和通用分组无线服务技术网络的连接节点，可以在配电网电容器的运行过程中实时存储全部的信息。作为在终端设备层和主站中间的部分，通信网络层为上下层之间的信息传输提供了便捷。主站层主要负责的是各类信息和数据的处理，根据数据处理结果来进行相应的指令下达。

图1低压智能无功补偿装置系统架构

4.新型低压智能无功补偿装置的功能

4.1无功实时补偿功能

在配电网中的低压智能无功补偿装置运行中，经由对电网三相电压、三相电流信息的采集，也就可以进一步对电网有功功率、无功功率和功率因数加以精准计算，结合这些计算结果来决定是否需要投切电网电容器组。因此，低压智能无功补偿装置最为基础性的特征就是其突出的无功实时补偿功能，这一功能存在以下几个方面的特点：（1）投切开关中存在晶闸管、继电器和过零触发导通电路、晶闸管保护电路等多个构成部分，完全可以在装置运行中实现对配电网电压和电流的过零投和过零切；（2）开关动作和响应异常快，完全可以满足频繁操作和控制的要求，且使用时的功耗相对较小，分相补偿控制的实现相对简单^[3]。

4.2在线监测功能

在线监测同样是新型低压智能无功补偿装置中的突出功能，这一功能是在智能化技术的基础上实现的，因为装置内的在线监测系统中为GPRS通信方式，具体的通信作业进行中，公共全球移动通信系统是载体，而现场RS-485总线、红外线等通信方式为辅助，完全可以在整个通信作业进行中，实现对大用户、公用配电变压器、居民用户等的管理和控制，保持了供配电过程中的用电监测。在线监测功能具备以下特点：（1）智能录入配电变压器台账信息，有关人员只需要在系统内输入非常少的数据量就可以保障台账信息录入的及时性和准确性，降低了工作人员的工作强度和压力，充分反映了四合一终端“即装即用”的便捷性优势；（2）人机界面设计更为科学，界面上存在有丰富的图形和图表，用户和管理人员可以直接根据人机界面中的图像和图表显示情况，直观获得关于电网运行的状态和数据信息；（3）电压监测更具实时性，有关人员可以直接根据相应的数据采集和分析来进行配电变压器、无功补偿装置运行状态信息的实时监测，实现参数调整和指令发送；（4）对变形器运行工况信息的全面统计和分析，尤其是负载率、不平衡率、电压合格率、用电可靠性和电容器无功补偿容量等的获取，给变压器的运行控制提供了切实的参考；（5）严格根据标准规范来进行的数据库设计，使得系统中的前置通信、后台服务和人机界面等均可以在完整、准确的数据库基础上得以优化，使得系统的集成性特征更为明显；（6）数据挖掘，因为在电力系统的运行过程中，相应模块可以自动采集和分析相应的数据，对历史事项、历史数据的加工和处理，可以给电力系统的决策提供支持；（7）具备自诊断和免维护的特点，基本上不需要安排专人负责日常的维护工作；（8）其中存在有路由器、硬件防火墙或者专用网络安全隔离设备，在实现实时监督的同时也提升了网络安全性

^[4]。

4.3故障自身诊断与告警功能

新型低压智能无功补偿装置同样兼具故障诊断和告警的功能，因为在装置内存在智能化模块的设计，该模块可以在装置使用的过程中自动对过电压、欠电压和缺相等异常情况加以监测，并且可以根据所采集到的电容器组三相电流情况，对无功补偿装置异常工况加以智能化判定，包含了短路、过电流和过负荷等故障的识别^[5]。一旦智能化模块诊断出装置存在有故障的情况下，补偿装置的相应模块会自动将所获得的故障信息反馈给其他模块，经由通信单元将故障时间段内的异常信息上传到主站，主站接收以后快速进行故障的定位，并安排相应人员来进行故障的处理。

5.新型低压智能无功补偿装置的应用

以江门供电局中的新型低压智能无功补偿装置应用为例，在具体的应用过程中，有关人员首先确定了需要补偿的补偿点与无功容量，随后进行了这一装置的配置，在电网运行中发挥了该装置在多方面的功能。

5.1无功补偿点及补偿容量的确定

在低压智能无功补偿装置的应用中，采用配电网节能规划分析软件PSAS来进行分析，研究对象选取的是江门配电网昆阳线和南岗线这两条比较具有代表性的10kV线路，具体的研究中，主要是通过利用该软件进行无功补偿的仿真计算，其中，昆阳线全长16.071km，全线范围内总共布设有18台公用变压器，总容量2800kV·A，专用变压器19台，总容量8065kV·A；南岗线长14.051km，全线范围内公用变压器和专用变压器分别有10台和57台，总容量分别为2305kV·A、11750kV·A。

根据最终所得到的方针结果，相关人员在对江门配电网实际运行特点加以全面分析时，在南岗线上选取了A、B、C3个补偿点，这三个补偿点原有无功补偿容量分别为0、90、210kvar，而在使用了低压智能无功补偿装置以后，新增无功补偿显著增大，分别为200、190、210kvar。在昆阳线上选取D补偿点，该补偿点上的原有无功补偿量和新增无功补偿量分别为210kvar、790kvar。

5.2无功实时补偿功能的实现

当在昆阳线和南岗线中所选取的4个补偿点上根据其所需的无功补偿容量，利用新型低压智能无功补偿装置来进行适当的优化设计以后，两条线路上各个补偿点的电压如图2、3所示。结合对图2、3的根系，在使用新型低压智能无功补偿装置之前，这两条线路上各个节点的电压值普遍偏低，而在使用了新型低压智能无功补偿装置以后，各个节点的电压值显著提升，且并未超出规定限值，电压质量有所增强^[6]。新型低压智能无功补偿装置投入使用以后，昆阳线和南岗线的无功优化结果如表1所示，发现投入该装置以后，两条线路的线路损耗和网损费用都大大减小，具备技术可行性和经济合理性的要求。

图2无功补偿优化前后南岗线电压

图3无功补偿优化前后昆阳线电压

表1昆阳线和南岗线的无功优化综合效果

5.3在线监测功能的实现

为发挥新型低压智能无功补偿装置的在线监测功能，该昆阳线和南岗线的新型低压智能无功补偿装置各配备一台四合一终端，在运行的过程中，该终端就可以对线路的电流、电压、有功功率和无功功率等各种参数和指标加以实时监测，监测的过程也就是故障诊断和识别的过程。

结束语：

近年来的电力工程领域，新型低压智能无功补偿装置的补偿优化效果极为突出，大大提高了电网运行的可靠性和稳定性，未来的各个配电网中，要加大新型低压智能无功补偿装置的应用，充分发挥该装置在补偿优化等方面的突出作用。

参考文献：

[1]单文灵.新型智能低压无功补偿装置的研究与设计[J].建筑工程技术与设计,2017,000(009):3182.

[2]高翠芳.智能无功补偿装置在低压配电工程中的运用探究[J].微计算机信息,2018,000(021):152+155.

[3]何锋,章建华,沈丽雯,等.公变低压智能无功分散补偿装置的配置与应用[J].浙江电力,2016,035(003):18-21.

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