智能无功补偿系统

智能无功补偿系统（共10篇）

智能无功补偿系统 篇1

摘要：对农网无功补偿装置的合理选择配置, 能够经济、有效地提高农网的电压质量, 减少线损, 增加电网有功功率输送, 提高农村电网运行的可靠性。

关键词：农网,低压配电,智能无功补偿系统

1 农村低压配电网及末端用户无功补偿现状

当前我国城乡供电网中, 0.4KV线路为主干线, 尤其是农村配电网, 供电半径大、负荷季节性强、用电时间集中, 所以功率因数非常低, 有的地区的功率因数低于0.6, 整个供电网长期处在无功不足的状态下运行, 造成线路损耗极大, 电压质量极差。根据国家对农村电网的要求, 将对农网进行大规模的技术改造, 其目的是提高农网供电的可靠性, 保证农网供电电压质量, 增加农网的经济效益。而农网技术改造的一项重要内容就是对低压配电线路实施无功补偿。从城网改造的效果看, 并联电容器的无功补偿装置以其性价比高, 稳定可靠, 已成为无功补偿市场的主流产品。

2 无功补偿配置优化思路

2.1 对于低压配电线路的无功补偿

主要采用分段和分散补偿及集中补偿方式, 确定相应的补偿容量, 优化设备的补偿位置, 提高电压质量。对供电半径较长的线路, 由于末端负荷的急剧增加, 补偿的重点也必须向末端移动。同时, 为了解决固定无功补偿装置易欠补或过补的缺点, 降低人员维护操作强度, 根据线路的电压、无功、功率因数等参数, 为多条功率因数低的线路在合理的地点安装智能无功补偿装置, 自动合理地控制并联电容器组的投切, 补偿无功, 从而提高线路的功率因数和电压质量。

2.2 对于用户的无功补偿

对于小用户的用电设备.须进行就地补偿, 如加装随机补偿电容器。改造之前, 大多用户都是用固定电容器组与用电设备的供电回路并联, 来改善电压质量, 提高功率因数的;现在的条件下, 应加装智能电容器来实现自动补偿。同时, 针对大用户也要配置自动无功补偿装置。但自动无功补偿装置中电容器的接线方式和投切策略是决定无功补偿不同侧重效果的关键因数, 须加以认真的分析研究, 才能经济高效地用好无功补偿系统。

3 无功补偿装置简介

无功补偿装置主要有电力电容器及电抗器, 微机控制器, 系统电参数测量模块, 触发控制模块, 通讯模块等五大部件组成。主回路中的电容器组有三角形和星形两种主要连接方式, 也可同时具有三角形和星形的混合连接方式, 还有电容器和电抗器串联组成的滤波器方式。

3.1 三相共补方式

三相共补是依据低压供电系统达到了三相基本平衡, 补偿电容器组采用三角形接法;以晶闸管作电容器组的投切元件, 以目标功率因数作为控制目标, 检测系统网的无功量的大小来控制并联的三相电容器组的投切。三相共补的优势是对三相电容器的单价比三个单相电容器组成的星形接法等效补偿来说, 价格成本要低1/3。

3.2 三相分补方式

该方式分别检测三相电网的无功量, 微机控制器根据各相无功量的大小及目标控制功率因数计算出各相需补偿的电容量, 以使三相的功率因数基本达到目标控制的功率因数。该方式下的单相电容器成星形连接。能将三相不对称负荷的功率因数补偿到基本一致, 因而避免了三相共补时会发生某一相过补或欠补造成的三相电压不平衡, 使供电电压质量得到保证。虽然该方式制造成本相对较高, 但在实际使用中却取得了较好的效果。

3.3 三相共分补混合补偿方式

该方式兼容共补与分补之长, 是目前最常用的补偿方式之一。该方式分别检测三相电网的无功量, 微机控制器根据各相无功量的大小及目标控制功率因数, 先算出3个单相具有的同等大小的补偿容量, 再除以3即为等效三角形接法的电容量, 做共补部分;再算出各相剩余的无功补偿电容量, 做分补部分;在控制器发出投切命令后, 触发控制模块根据“零压投, 零流切”进行一次性投切。

3.4 无源滤波器补偿方式

无源滤波器具有多个滤波支路, 滤波支路由投切元件、电容器、电抗器组成;不但能有效治理谐波, 同时也能进行无功补偿。

4 智能电容器简介

智能电容器集成了智能控制模块、快速投切开关和电容器保护, 设计结构精巧, 可以灵活配置, 特别适合农网用户对无功补偿的需求。智能电容器构成的无功补偿系统与常规电容器产品构成的无功补偿系统有很多的优势。

4.1 模块化结构

智能电容器为模块化结构, 体积小、现场接线简单、维护方便。只需要增加模块数量即可实现无功补偿系统的扩容。

4.2 嵌入投切开关模块

智能电容器内置投切开关模块。投切开关模块由晶闸管、磁保持继电器、过零触发导通电路和晶闸管保护电路构成, 实现电容器“零投切”, 保障投切过程无涌流冲击, 无操作过电压。开关模块动作响应速度快, 可频繁操作。

4.3 控制技术先进

控制物理量为无功功率, 采用无功潮流预测和延时多点采样技术, 确保投切无振荡。重载时, 无功得到充分补偿。

4.4 性价比高

体积更小, 功耗更低, 机箱内温升更低, 价格更廉, 节约成本更多, 使用更加灵活, 维护更加方便, 使用寿命更长, 可靠性更高的特点, 适应现代农网对无功补偿的改造要求。

5 农网无功补偿系统的实时监控

由于农村配电和用户及其分散, 一但无功补偿装置出现故障, 装置将长时间的处于不良工作状态, 无人值守的监控通信功能在农网改造中越发显得重要。所以, 选用的无功补偿装置应能由主站和本地设置、查询和上报无功补偿装置的报警信息功能:

1) 过压报警;

2) 欠压报警;

3) 谐波越限报警;

4) 缺相报警;

5) 轻载报警;

6) 零序电流超限报警;

7) 过温报警:电容器过温时装置能够定位并报警;

8) 电容器开关故障时装置能够定位并报警;

9) 负荷过载报警;并能在报警时的第一时间通过GPRS上传到管理人员的手机上, 便于及时维护。

参考文献

[1]张晓东.无功补偿在农网改造中的应用[J].电力电容器, 2003, 1 (1) .

智能无功补偿系统 篇2

关键词：电力自动化；智能无功补偿技术；应用

中图分类号：TM714文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0060-01

我国社会经济快速发展，各行各业用电量也逐渐的增多，这就给电力系统供电安全提出了更高的要求。随着科技的发展，我国的电力自动化技术也已经逐渐的成熟，但是在电力系统运行过程中，技术本身还有一些地方有待改进，对电力系统的运行有一定的影响，还在一定程度上制约了电力企业的经济发展。智能无功补偿技术正好能优化电力自动化的这一缺点，促进电力自动化系统的发展，为电力企业创造更多的经济利益，为电力用户创建良好的用电环境。

1无功补偿技术在电力自动化中的应用意义

随着我国社会经济的快速发展，以及科技水平的提升社会面貌发生了巨大的变化。在电力自动化领域，由于科技水平的提升也取得了较大的进步。在变电站、高铁等系统中，电力自动化系统得到了广泛的应用。但是在电力系统运行的过程中，单相牵引负荷会发生复杂的变化，会导致电力系统中无功功率升高，并在系统中注入负序以及谐波，对电力系统安全运行造成一定的影响，同时会降低系统资源的利用率，对电力企业的经济效益造成很大的影响。目前在电力自动化系统运行过程中，谐波、无功、负序这三个问题是表现最明显的问题。国外针对这几个问题，做出了很多的研究，但是我国由于人口多，用电量大，所以对电力自动化供电造成的压力很大，电力系统非线性因素造成的不可控问题也普遍严重。由于这些问题的存在，近年来，一些大型的电机厂发生了电力事故，对电力企业造成严重的经济损失。利用无功补偿技术，能够有效的缓解电力系统中非线性问题，促进电力自动化系统的安全运行，为电力企业带来更大的经济利益，对国家电力事业的发展有重大的意义。

2电力自动化中无功补偿的应用现状分析

近几年，我国在无功补偿领域做了很多的努力，为了有效的控制电力系统非线性因素带来的不可控问题，加大了科研力度，并取得了一定的成绩。目前，我国掌握的无功补偿技术主要包括以下几种：

①真空断路投切电容器是一种无功补偿的设备，这种设备成本较低，操作简单。但是在进行合闸过程中容易产生较大的电压，导致设备损坏，另外，如果用这个设备进行频繁的投切，就会降低设备的使用寿命。

②可控饱和电抗器是通过调节电抗器的饱和程度，对整个电力回路的电流进行改变，能够使并联滤波器中产生的无功功率与感性电流进行相互抵消，并达到平衡点。但是在利用这个设备过程中会产生谐波，并且噪音较大，对设备造成一定程度的损坏。

③有源滤波器的利用，能够使电子设备中产生与负序电流相反的电流，进行相互的抵消，从而得到电源的相关要求。利用有源滤波器具有无功补偿快、调节迅速等优点，并不会产生谐波，但是这种设备成本较大，一些变电站无法进行配置。

④利用固定滤波器、电容器以及电抗器对电力系统运行过程进行调压，将这个设备连接到低压母线上，可以通过设备对低压侧母线电压进行调节，有效的降低无功功率。但是在这个过程中，需要加装晶闸管以及通断开关，这样才能够实现滤波的作用。

3智能无功补偿技术在电力自动化中的应用措施

3.1智能无功补偿方式的选择

在电力自动化中，应用智能无功补偿技术，对补偿的方式选择应该遵循以下几方面的原则：

①要坚持动态补偿与固定补偿向结合的方式。随着电力事业的发展，电力系统运行过程中负荷变化也越来越复杂，这就给无功补偿提出了更高的要求。传统的固定补偿已经不能满足日益发展的电力系统，智能补偿的方式要坚持固定补偿与动态补偿相结合的原则。

②实现智能无功补偿取药采取综合补偿的方式。越来越多的电气设备投入使用，使得电网中三相不平衡现象加剧，传统的三相共补已经不能满足目前的电力需求。采用单相补偿技术所用的成本较高。只有采用智能综合补偿的方式，共分结合，才能实现无功补偿的经济效益，并保证无功补偿的实用效果。

③快速跟踪补偿技术是一种新型的补偿技术，使其与稳定态补偿技术结合使用，是电力自动化无功补偿的一个重要的发展方向。

3.2电力自动化中智能无功补偿投切开关的选择

利用智能无功补偿技术，投切开关的选择也尤为重要，关系着无功补偿的效率以及电力系统运行的稳定性。目前补偿投切开关包括以下几种：

①固态继电器是一种常用的投切开关，利用这种设备能够在得到相关条件后迅速做出反应，并且投切过程中不会对电网造成冲击，设备的使用寿命较长。但是利用这种设备，会产生谐波，并且噪音较大，会造成一定的耗损。

②一体化智能开关。这种投切开关是将固态继电器与接触器并联使用，综合这两种设备的优点，不仅能够快速的投切，还能有效的降低能量耗损。但是这种开关的成本较高，在大范围推广中收到限制。

③智能一体化真空开关。这种设备采用低压真空技术以及永磁技术，实现了电容过零投切，并且成本适中，可靠性强，使用寿命也相对较长。

3.3智能无功补偿技术对无功控制措施

智能无功补偿技术，利用计算机采集三相电流、电压，并对电力系统中的无功变化进行跟踪，将无功功率转化为控制物理量，投切的限量需要参考电力用户设定的功率因素，并力模糊控制理论为依据，选择合理的电容器组合。进行无功补偿的过程，需要根据三相中各部分的无功功率大小，智能化的选择电容组合，并结合取平补齐的原则，这样能够有效的提升无功补偿的精度。具体的措施包括：

①科学的设置电压限制条件。在电力系统运行中，可以设置相应的禁切、禁投值，并且要根据无功功率来对投切限制值进行设定。

②合理的设定投切的延时功能，并且实现对延时时间的控制调节，这样能够及时的跟踪补偿情况，并将跟踪补偿值设置为0。

4结语

综上所述，电力企业随着我国社会科技的发展而快速发展，各行各业对电力需求量也逐渐的增大，这就给电力企业供电稳定安全性提出了更高的要求。电力系统运行过程中，负荷变化越来越复杂，非线性因素造成的不可控问题对电力系统的安全性造成影响，制约了电力企业的发展，采用智能无功补偿技术，有效的解决了这一问题，促进了电力企业的发展。

参考文献：

[1] 许伟.关于智能无功补偿技术在电力自动化中的探讨[J].电子世界,2011,(10).

[2] 金永旺.对无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[J].科技致富向导,2012,(12).

[3] 孙静,孙红亮.浅谈电气自动化中无功补偿技术的应用[J].现代企业教育,2012,(8).

[4] 王李杨.浅析无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].价值工程,2011,(2).

[5] 高泳平.无功补偿技术在输配电网电气自动化中的应用[J].企业技术开发，2013,(13).

[6] 吕守向.浅析无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].科技风,2014,(7).

智能无功补偿系统 篇3

1 传统的低压无功补偿设备的特点及缺点

设置无功补偿电容器是补偿无功功率的传统方法,目前在国内外均得到广泛的应用。设置并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点,但传统的无功补偿装置,其阻抗是固定的,不能跟踪负载无功需求的变化,也就不能实现对无功功率的动态补偿。而随着电力系统的发展,对无功功率进行快速动态补偿的需求越来越大,所以就产生传统的动态无功补偿同步调相机,但损耗和噪音都较大,进行维护复杂,相应速度慢,在很多情况下已无法适应快速的无功补偿控制要求。

2 静止无功补偿装置的特点

电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用,将使用晶闸管的静止无功补偿装置推上了电力系统无功功率控制的舞台,它可以对电力系统中无功功率进行快速的动态补偿,可以实现以下功能:对动态无功负载的功率因数校正,改善电压调整率,提高电力系统的静态及动态稳定性,阻尼功率震荡,降低出现过电压,减少电压闪烁,减少电压及电流的不平衡,以上这些功能虽然是相互关联的,但实际上的静态无功补偿装置只能以其中一项或几项为直接控制目标,其控制策略也因此不同,在不同的应用场合,对无功补偿的容量的要求也不一样,所以使用及维护比较复杂,没有统一性。

自从20世纪80年代提出三相电路瞬时无功功率理论,该理论在许多方面得到了成功的应用。该理论突破了传统的以平均只为基础的功率定义,系统地定义了瞬时无功功率、瞬时有功功率等瞬时功率量。随着计算机和微电子技术的发展,采用傅里叶分析的方法来检测谐波和无功电流。这种方法根据采集到的一个电源周期的电流值进行计算,最终得到所需的谐波和无功电流,有源电力滤波器有源滤波器是解决电力系统谐波问题的新型方案,是谐波治理领域的最新成果。通过测量电路获得接入点电压、负荷电流、设备输出电流、补偿后的系统电流、电容器电压等信号,利用测量所得信号检测出负荷电流的各次谐波分量和不平衡分量,考虑到控制必然存在误差,为了提高补偿的效果,再检测出补偿后系统电流的各次谐波分量和不平衡量,与负荷的各次谐波分量和不平衡量叠加,这就是设备的输出电流参考信号,进而控制系统的数字信号处理器根据电流参考信号计算出对逆变器的PWM控制脉冲,并通过控制电路驱动逆变桥的电子开关器件,从而输出相应的各次谐波分量和不平衡分量,实现补偿功能。有源电力滤波器具有响应速度快,具备连续补偿和动态跟踪补偿能力,谐波滤除率高,还能有效抑制电网本身的谐振,还可以兼顾无功补偿和三相平衡,改善供电质量,提高功率因数,节约能源,降低损耗减轻供电设备负荷,从而取得明显的经济效益。

3 采用智能型无功控制策略

采集三相电压、电流信号,跟踪系统中无功的变化,以无功功率为控制物理量,以用户设定的功率因数为投切参考限量,依据模糊控制理论智能选择电容器组合,智能投切是针对星—角结合情况。电容投切控制采用智能控制理论,自动及时地投切电容补偿,补偿无功功率容量。根据配电系统三相中每一相无功功率的大小智能选择电容器组合,依据“取平补齐”的原则投入电网,实现电容器投切的智能控制,使补偿精度高。

1)科学的电压限制条件:可设定的过、欠压保护值,可设置禁投(低谷高电压)、禁切(高峰低电压)电压值,具缺相保护功能,以无功功率为投切门限值;

2)可设置投切延时:延时时间可调(既可支持快速跟踪无功补偿,也可支持稳态补偿),同组电容投切动作时间间隔可设置,对快速跟踪补偿可设置为零。

4 集成综合配电监测功能

综合配电监测功能集配电变压器电气参数测量、记忆、通信于一体,是一套比较完整的配电运行参数测量机构,是低压配电电网中考核单元线损的理想手段。它能随时为电网管理人员提供所需要的各类数据,是为电网的安全运行和经济运行提供可靠的管理依据,是配电电网自动化系统的基本组成。

5 集成电压监测功能

根据电压检测仪标准进行采样与数据统计处理,便于用户考核电压合格率,可用于电压监测考核。

6 集成在线谐波监测功能

较好一点的监测终端采用DSP作为CPU,应用FFT快速傅立叶算法,可精确计算测量出电压、电流、功率因数、有功及无功电量等配电参数,还可以分析1~3次谐波,从而实现在线的谐波监测功能,该数据可根据用户要求在后台软件上进行分析处理。

7 通信

某些功能较先进的监控终端充分地考虑了设备的可持续性使用,采用标准的RS232、RS485接口,可根据用户要求特殊配置Modem、现场总线(Profibus)等,与配网自动化系统有机结合。3无功补偿新技术在新兴行业的应用新能源汽车在能源使用成本、环境保护效益方面比传统汽车有许多优点,新能源汽车行业有广阔的前景,该行业也跨入产业化阶段,并将成为中国汽车产业“十二五”规划中的重中之重。作为国家节能减排的重要组成部分,新能源汽车更是被列为加快培育和发展的七大战略性新兴产业之一,将继续在资金和政策层面给予重点支持。国家在基础建设方面,给新能源电动汽车建立了相应的充电站。充电站中配备的大功率充电机为整流型非线性负载,在其给汽车充电的同时也给配电系统造成了严重的谐波污染,对充电机进行谐波治理,使新能源汽车从充电到行驶,都使用清洁能源,有源电力滤波器对充电机产生的谐波进行就地补偿,有效地滤除充电站中充电机所产生的谐波,使谐波对变压器及其它负载的影响降到最低,减少谐波对电气设备的破坏,减少电气测量仪表计量的不准确等,使电能质量得到提高,总体提升设备的运行效率和电力能源使用效率,还可以达到节能降耗的目的,优化线路的电力品质,减少谐波危害,保护设备运行,节约用电。

8 配电网无功补偿的降损节能效应

配电网无功补偿对配电网经济运行起着很重要的作用,其降损节能主要表现以下几个方面:一是提高供电设备的效率,降低功率损耗和电能损耗;二是提高供电电压质量,减少电能使用浪费,指导电能消耗合理分配,帮助用户进行节能规划并实现持续节能。

9 结论

按照上述方案实施无功补偿和电压调节,使无功功率得到了自动实时补偿,通过智能变配电系统的监控画面,数据库返回的各种信息,及时了解用电系统的运行状态,通过无功补偿控制器监视用电系统电能质量帮助用户有效的管理负荷,减少非正常耗电,可以有效的获得故障的位置、原因及故障电流等多种参数,帮助用户快速排除故障,减少停电损失。电能质量涉及国民经济各行各业和人民生活用电,优质电力可以提高用电设备效率,增加使用寿命,减少电能损耗和生产损失,电能质量关系到电力可持续发展,也关系到国民经济总体效益,是实现节约型社会的必要条件之一。

参考文献

[1]王兆安,杨君,等.谐波抑制和无功功率补偿[M].2版.北京:机械工业出版社,2005,10.

[2]陈允平.工业PC机控制的晶闸管开关型基波无功分相补偿[J].电源世界,2001(6):15-18.

[3]宋云辉.湖南农机,2008(7).

浅谈电力系统无功补偿 篇4

【关键词】电力；系统；无功补偿

1.引言

在社会的发展过程中我们可以发现，电力对于我们的生活的影响是愈来愈重要不可或缺，尤其是对现代的工业来说，这就对电力部门有着更高的要求，不仅是需要在用户的数量上能够得以解决，还要对于用电的质量上得到提高，在电力的系统当中无功率的不足会直接导致功率因数以及电压降低，这对于电力的设备有着损坏的威胁，更严重的是能够造成电压的崩溃以及大面积的停电，这对于电网的安全以及用户的用电都有着重要的影响。

2.电力系统中无功补偿的作用及其原理

无功补偿的全称是无功功率补偿，它在电力供电系统当中能够对电网的功率因数起到提高的作用，从而降低供电的变压器以及输送线路的损耗以达到对供电环境的改善和提高供电的效率，故此电力系统中的无功补偿的装置是一个非常重要的环节设置。

在交流的电力系统当中，由电源供应的负载功率分为无功功率以及有功功率，无功功率与有功功率相比是较为抽象的，无功功率是在电路当中磁场和电场的相互交换，它在电路的设备当中是维持和建立磁场的电功率的，对外并不做功而是以其它形式的能量存在，只要是建立磁场那么有电的磁线圈的电力设备就会消耗无功，在正常的供电情况下既要对电源取得有功还要取得无功，倘若是无功不足那么将会不能正常的建立磁场，这样就会致使电压下降，对设备的正常使用产生影响，单是从高压输电线以及发动机的供给无功是有限的，满足不了实际的需要，这就需要设置一些无功补偿的方式进行对无功功率补偿以便于对设备的无功需求，总体来讲无功补偿就是把感性功率和容性功率的负荷相并在一个电路当中，这时候就能使能量在两者间相互的进行交换，由此便可以使得感性负荷所需的无功功率经由容性负荷的无功功率得到补偿[1]。

3.在我国的电力系统中无功补偿的状况

在我国近些年的电力发展过程中对于电的用量开始迅速的增加，电网中的无功功率也不能得到平衡，在当前的电力系统中的无功补偿方式主要有并补装置和同步调相机以及并联电抗器这几种。

首先是并补装置，其中的并联电容器这是在无功补偿的领域当中最为常用的一个装置，但是它只能补偿固定的无功，尽管是运用了电容器的分组投切，相比于固定的电容器来说更有着优越性，更能对负载的无功动态变化进行适应，尽管如此它也还是属于一种有级的无功调节，在无功的平滑无极的调解上还不能实现。

其次是同步调相机的装置，它是属于早期的一种无功补偿的装置，虽然它在动态补偿上有着优势但是响应较慢，在运行以及维护上比较复杂，大多为高压侧集中补偿，在目前已经是很少使用了。

最后是并联的电抗器装置，在当前所使用的并联电抗器的容量是固定的，除了能够吸收系统的容性负荷之外，还用以抑制电压[2]。

虽然在这些装置上都有着各自的作用并且起到了效果但是还有问题存在，主要表现在补偿方式、谐波、无功倒送、电压调节方式的补偿设备上，下面分别作出说明：其一在补偿的方式上的问题，在当前的电力部门进行无功补偿的时候只注重补偿功率的因素而不注重对降低电力系统网的损耗；其二是谐波的问题，因为电容器对谐波有着一定的抗拒能力，倘若是谐波的含量过于庞大时对电容器的寿命就会有着重要的影响，还有就是电容器对谐波有着放大的作用，故此使得系统的谐波得到更加严重的干扰；其三是在无功倒送上的问题这在电力的系统当中是不允许的尤其是处在负荷的低谷时候，无功倒送会造成电压的偏高；其四是在补偿的设备上出现的问题，在有的关于无功补偿的设备是根据电压来对无功投切量进行确定的，而无动量的变化就是引起线路电压的波动的主要原因，但是电压的水平是根据系统的情况来裁决的，这就会造成无功补偿的欠缺和过补的情况发生。

4.电力系统中无功补偿在技术上的发展趋势

当今我国正在走可持续发展的道路，并且大力的对节约型社会进行倡导，在我国节电、节能的事业正处在蓬勃的时期时，对于在电力系统无功补偿的技术革新也有着重要的要求，无功补偿的装置在当今有着很大的市场。在二零零九年的时候一些经济振兴的计划给我国的电力行业带来了发展的机会，这主要是表现在两个方面，其一是供方对用方进行了补贴，在这个政策之下企业也在成本上得到了实惠，其二是在地方的政府上政绩与节能已经是有了密切的关系，在这方面的补贴达到了百分之三十以上，在近些年來我国在无功补偿市场上的发展尤其迅速，在相关产品上的质量以及数量都有着很大的提高[3]。

在我国的早期的无功补偿的装置是同步补偿器以及并联电容器，这些大多是用在高压侧进行集中补偿的系统方面，到现在为止，并联电容器还是当下最为主要的一种补偿方式得到了广泛的应用，只是在控制器方面得到了更新和发展；在同步补偿器方面其实它的实质就是同步电机，在成本上比较高而且安装也比较的复杂，维护上也很困难，这在使用上就有着诸多的限制。

随着时代的不断进步科技的发展，我国的电子技术也在迅速的崛起，这就使得电子技术与无功补偿得到了结合，主要是表现在以下的几个方面：

第一就是在投切电容器的开关上的结合，我们都知道电力的半导体的开关的响应时间比较短，故此能够对电容的投切角度进行选择以达到零电压的投切，防止了涌流的发生，在电容器的可靠性以及系统的稳定性上都得到了提高，在当今使用的并联电容器的补偿装置的输回路就是利用了这个技术手段[4]；

第二就是在无功补偿的无功输出的调节开关上的结合，它可以实现对无功的连续性的调节对无功的敷在变化进行快速的跟踪，在这其中静止型的无功补偿器是典型的代表；

第三是在电力电子的变流技术上的结合，它把变流器当做无功的电源来对无功的输出或输入进行调节，从而起到补偿负载无功的重要作用，最为典型的代表是静止调相机以及有虑源波器。

5.结语

在当今社会迅速发展的过程当中，电力市场的发展以及运营的模式在不断的革新和普及，人们对于电力的供应质量的要求也在进一步的提出要求，所以这就带来了电压的综合控制问题，电力系统中的无功补偿能够有效的促进这一问题的解决，它不仅能够对于电网功率的因数以及电压的质量问题得到很有效的解决还能够在合理的使用之下提高电网在经济运行上的水平的提高以及电网系统自身的安全。

参考文献

[1]龙彪.电力系统中无功补偿的重要性及其主要方式分析[J].科技与企业，2013（24）：26-27.

[2]任东贤.无功补偿技术在企业节电中的运用[J].机电信息，2012（27）：32-33.

[3]黄晓燕.无功补偿技术在低压配电网中的应用[J].科技资讯，2012（19）：35-36.

[4]蒋晨达.电力系统无功补偿的意义及发展趋势[J].湖南工业职业技术学院学报，2011（05）：29-30.

作者简介：

王成启（1986—），男，山东济宁人，助理工程师，现供职于青岛远洋船员职业学院。

智能无功补偿系统 篇5

在电力系统运行管理中, 其基本目标就是优质、安全和经济地向电力用户供应电能。电压是衡量电能质量的一项重要指标, 电压过低、过高都不仅会影响到电气设备的寿命和效率, 而且还会危及电力系统的稳定及安全运营。无功功率平衡是保证电压稳定的重要手段, 国内电网无功功率控制所采用的方式主要有变电站软件VQC、无功电压控制装置SVQC等, 随着无人值守变电站的建设和数字化变电站技术的发展, 无功电压调节在电网正常运行中越来越显得重要, 而AVC对降低网损, 提高电压质量和统筹系统资源配置等有着重要的作用。目前已经有很多国家 (如法国、意大利、西班牙等欧洲国家) 根据其实际情况, 采用不同的方式实现其功能。我国部分地区也在大力的尝试AVC系统, 如我国的湖南省采用经济压差来实现全局的无功优化, 以每条线路电压降落纵分量为目标来达到最优的状态。在电力系统中电压和无功功率有着密切的关系, 但是, 它们综合的整合比较复杂。实现电压无功能控制的目标首先是保持无功平衡和电网的稳定;其次, 是保持供电电压在一定的规定范围内正常供给;还有一个功能是使得在电压符合要求的基础上降低电能的损耗。通过本文对国内电网已经引入的自动电压控制 (AVC) 系统作一初探, 介绍其特点和存在的若干个问题, 可为解决AVC系统不足之处提供借鉴, 并将AVC系统与电压无功控制装置 (VQC) 进行对比论述。

1 AVC系统工作原理

深圳电网AVC系统基于南瑞OPEN-3000平台, AVC系统与调度中心主站EMS平台一体化设计, 从PAS网络建模获取控制模型, 从SCADA获取实时采集数据, 据电网无功电压实时状态进行在线分析、计算, 通过SCADA远程通道下达遥控命令, 实现了全网的无功电压优化控制的闭环运行。AVC系统是按照电压的等级进行分层, 按照管理区域进行分区, 当然通过电网结构分层分区也是可以的。AVC系统数据库模型定义了厂站、控制设备、电压临测点等层次记录, 通过网络建模建立记录之间的静态关联。AVC系统与EMS平台是一体化设计, 采用增量模型更新技术, 自动建立AVC临控点和控制设备模型并自动验证, 实现了智能建模。图1为AVC自动电压控制的简图。

2 AVC系统特点及深圳电网AVC系统现况

2.1 AVC系统特点

1) 该系统使用了独立于EMS系统的方式设计, 这使得EMS系统和AVC系统之间只是共享数据, 并没有直接的关系, 在不影响EMS系统的工作情况下很方便地加入和退出, 而独立的AVC确保了系统的稳定性和可靠性。

2) 在AVC系统的实际运行过程中每5 min就获取一次数据, 首先通过潮流的计算实现核对, 确定后进行全网无功控制。在该过程中, 通过变换电压水平来实现不同模式的AVC功能, 达到了传输给子站的信息的可行性和准确性。

3) 该系统从接受数据到输出数据, 再到优化计算完成了一次向子站的发送控制信息, 占的CPU时间小于15 s, 是该AVC主站设计的一大优点。

2.2 AVC系统现况

深圳地区有110 k V变电站163个;220 k V变电站42个;500k V变电站4个。直至2011年, 有40个220 k V片网的159个变电站接入AVC系统闭环运行。

3 深圳电网AVC系统主要存在的若干问题

1) AVC系统通过引入保护信号实现对设备的可靠闭锁, 比如针对主变分接头“滑档”和电容器连续投切不成功等, 增设了闭锁功能, 但此功能容易造成部分正常设备误闭锁, 从而影响到AVC系统正常运行。

2) 根据逆调压原则, 深圳电网AVC系统全局参数设置中, 10 k V电压在负荷高峰期为10.2~10.6 k V, 负荷低谷期为10.1~10.5 k V。因此, 在负荷高峰低谷边界点会出现过调现象, 也就是说在同一时间内系统会发出大量指令, 而指令需要排队下发执行, 如果等待时间过长, 则会导致遥控拒动。

3) 电压预判不精确, 导致电压校正控制模式与AVC区域无功优化控制模式相冲突, 造成主变分接头或者电容器频繁出现循环动作, 甚至使10 k V母线电压越限。

4) 采用区域电压控制模式时, 常通过投切220 k V变电站电容器来调节该区域内其他10 k V母线电压, 但这会使本站10 k V母线变化大, 导致本站电压预判不准而越限。

4 AVC系统优化改进

1) 实现5 min计算一次, 并且15 min发送一次优化的措施, 确保发生数据异常时使用下次的数据。

2) 算法上采用非线性的远对偶内点法, 实现算法的鲁棒性和收敛性。

3) 在采取优化之前, 先对状态估计的数据采取一次潮流计算, 若潮流计算是不收敛, 则认为此结果是不可信的。在这种情况下将不再进行优化计算。而二级电压控制则依照原始的曲线完成信息控制。

4) 监控AVC系统运行, 如果AVC系统出现异常停机或者挂起时, 通常执行系统的自动启动操作。

5) 对数据先进行容错的处理。因为在EMS的更新过程中, 会出现数据采集不完整等, 在这样的情况下, 按照默认的数值来处理。

5 VQC原理及其与AVC的比较

通过以上论述, AVC系统的工作原理及其特点已经很清楚。那么AVC系统与电压无功控制装置VQC装置控制系统有哪些区别呢?VQC装置控制方法一般采用投切电容器组和改变主变分接头档位来改变系统的电压和无功。在国内运行的电压无功综合控制装置 (VQC) 大多是九域图理论 (图2) , 是按照测量电压及无功控制法的控制原理设计的。

5.1 九域图控制法原理

调节有载调压变压器分接头及投切电容器, 使系统尽量运行于区域9。各区域的控制规则如下:区域1:电压越上限, 调分接头降压;区域2:电压越上限, 无功越上限, 先切电容组, 如电压仍越上限则降压;区域3:电压合格, 无功越上限, 切电容;区域4:电压越下限, 无功越上限, 先升压, 如无功仍越上限, 切电容组;区域5:电压越下限, 升压;区域6:电压越下限, 无功越下限, 先投电容, 若电压仍越下限则升压;区域7:电压合格, 无功越下限, 投电容;区域8:电压越上限, 无功越下限, 先降压, 如无功仍越下限, 投电容组;区域9:电压与无功均合格, 为稳定工作区, 不调节。

5.2 AVC与VQC的比较

从本质来讲AVC系统与VQC装置都是电压、无功自动控制设备, 变电站端电压无功控制原理是相似的。而VQC只是AVC功能的一部分, AVC系统可以实现VQC的全部功能, 并且可以部署到集控站和调度主站, 实现全网和区域电压、无功自动控制策略。但是, AVC与VQC相比有很多的优势, VQC装置安装在变电站, 其无功的调节和电压只能在局部调节, 没办法达到电网全局的最优。而在调度端安装的AVC已经在很多地区广泛的使用。AVC是从整个电网的角度, 通过利用电网的实际运行数据, 让控制代价为最小, 达到全网的最优, 来改善各个节点间的电压, 同时减少了网损, 使得变电站从单独控制变为集中控制, 电网无功从就地补偿、就地平衡变为优化补偿、分层平衡。该工作极大地提高了电网的安全、经济运行水平和运行质量。

国内在省级电网实施AVC的任务始于湖南省, 该项目于2000年开始至2003年4月完成, 主要成果是建立了湖南电网AVC的主体框架, 即建成了省调中心AVC主控系统和4个AVC子站 (包括2个发电厂子站和2个变电所子站) 。该系统采用了省调决策层与厂站执行层两层体系结构;运用了实时网络灵敏度分析技术;提出了以电压为核心的七区控制图。

6 结语

基于EMS的AVC系统集经济性和安全性于一起, 可以实现在安全约束下的闭环经济性控制。改AVC可以实时的监控电网无功电压的情况, 实现在线的优化计算, 分层的调节控制变压器分头接头和控制电网无功电源, 实现电网安全电压条件下的无功潮流运行, 满足电压质量为优和网损最小。

AVC是电力系统自动调度的关键功能, 大大地降低了调度工作中的劳动强度, 实现了电压调度过程的自动化, 同时提高了电压的质量, 保证了社会对高质量电能的要求。

参考文献

[1]王顺江, 王宏.电网AVC系统相关问题的探讨[J].科技创新导报, 2011 (20) .

[2]周招鹤, 刘康军.电网AVC系统存在的问题及改进措施[J].电工技术, 2010 (10) .

[3]周双喜, 刘明波, 李端超, 等.电力系统电压稳定及电压无功优化控制研讨会会议资料[C].广东省电机工程学会电缆系统专委员会, 2005.

智能无功补偿系统 篇6

在当今科技迅猛发展的环境下, 智能建筑将是推动国民经济增长的又一新的动力, 甚至衡量着当地的经济和科技水平。尽管智能建筑的前景乐观, 但是一个非常棘手的问题却横在智能建筑发展的道路上。智能建筑中会产生过多的无功功率和谐波, 严重干扰了供配电系统的正常工作, 致使用电得不到安全可靠的保障, 并且影响到了智能建筑配电系统以外的用电设备。这些无功功率和谐波来自于智能建筑中大量的电子与电气设备和其他的一些非线性负荷所形成的谐波源。其引发的各种事故和故障, 严重妨碍了人民的生活和地区的发展建设。虽然当今国内已经重点研究了谐波抑制技术和智能建筑技术, 但却少有人去研究智能建筑中无功和谐波带来的污染和事故以及如何去解决这一问题, 国内外相关学者开始认识到了这一领域研究的欠缺。针对这一问题, 本文从理论和技术上来研究和探讨。

1 智能建筑中配电系统的负荷特征及无功和谐波成因

1.1 智能建筑中供配电系统的负荷特征

(1) 配电系统中, 用电负荷占总容量70%左右的是大量的单相设备, 单相供电就会有以下缺点, 中性点容易产生偏移, 并且三相相差不再对称 (三相相位之差不再是120°) , j相负荷分布不平衡。

(2) 用电设备绝大部分是非线性负荷, 其中一类是呈电感性的非线性负荷, 如含有电感镇流器的照明设备等。这两类非线性负荷组成智能建筑中主要的谐波源。另一类是含开关电源在内的非线性负荷 (电压型的谐波源, 是一个容性负载) , 例如:PC、电信设备、打印机、含有电感镇流器的照明灯具、建筑智能化设备、电视机等。

(3) 上述两类非线性的负荷形成的谐波源, 含有很高的谐波量。研究表明, 个人电脑、空调、彩色电视机的谐波含有率高达100%、17%和130%。国外对谐波源的研究分析指出, 谐波的重要来源是智能建筑。其中日本的调查研究结果显示, 民用建筑产生的谐波污染占总的谐波量的40.6%。而且这些非线性的负荷功率因数低, 大部分在0.8以下, 有的甚至还不到0.5, 因此需要吸收大量的无功功率。由于这些非线性的负荷含有大量的谐波, 功率因数低, 造成智能建筑中配电系统的电能质量下降。

(4) 大部分用电设备如通信设备、办公自动化设备、楼宇智能化设备等对供电质量要求比较高, 尤其是对谐波很敏感。

1.2 智能建筑中无功和谐波的成因

智能建筑产生谐波主要有两个原因, 一个原因是配电变压器可以构成一个谐波源, 并且电网自身也含有一定量的谐波, 这种谐波通过网侧影响到配电系统;另一个原因是大量的非线性负荷所, 造成供应和配送电系统的电压和电流失真, 从而产生谐波;在智能建筑的用电负荷中, 阻感性负荷占的比例非常大, 它要能正常工作必须吸收无功功率。而且电力电子装置等非线性的负荷 (周波变流器、相控整流器等) 工作时基波电流相位相对于电网电压有些滞后, 因此也消耗了很多的无功功率。另外, 谐波源也是要消耗无功功率的。

2 智能建筑中配电系统无功和谐波的危害及不良影响

对配电系统来说, 智能建筑中产生的谐波电流和谐波电压, 都是污染, 一方面会破坏楼宇中的电子设备、电气设备及楼宇智能化系统的供配电环境, 另一方面会危害到配电系统以外的系统及设备。谐波干扰是造成智能建筑电能质量下降最严重的因素。谐波电流要是直接用于电网而不加治理的话, 此时供电变压器低压侧的负荷由于谐波电压升高将会受到相互干扰而无法正常工作, 另外供电变压器还会把谐波电压递到高压侧, 以致其他用户受到干扰。近来, 智能建筑中各种不间断电源、开关电源用量越来越大, 开关电源广泛应用在个人电脑、彩色电视机及其他各种家用电器, 给智能建筑带来了越来越严重的谐波污染, 各类事故和故障由于谐波的污染不断发生, 生产、生活和国民经济由此遭受了严重的损失, 因此人们已经开始广泛关注谐波危害的严重性。谐波的危害主要集中在以下几点:

(1) 使电动机产生脉动转矩、噪声、附加功率损耗, 以致发热。谐波电流会使变压器的线圈发热, 损耗增加并产生噪声, 加速绝缘老化, 进而寿命缩短。

(2) 使照明设施的寿命缩短, 尤其会对灯光源产生影响。美国IES照明手册指出, 电压升高5%, 则照明灯寿命降低47%。

(3) 谐波会干扰了漏电保护器、继电器、短路器、熔断器等保护装置, 以致误动或拒动。

(4) 电流表、电压表、电能表等仪器仪表会产生测量误差, 严重时误差可超20%。

(5) 谐波电流会降低配电线路的输电能力, 增大损耗。尤其是三相配电系统中, 3次谐波将形成零序电流, 在中性线上叠加进而使中性线电流过大, 甚至超过相电流, 引起线路、电压畸变以及变压器过载, 因电流过大甚至损坏设备和线路, 乃至发生火灾事故。

(6) 对邻近通信线路造成干扰, 包括谐波电流的电磁干扰和谐波电压的静电干扰。尤其会影响通信系统, 降低语音或者图像的清晰度, 严重的时候导致信息丢失, 系统失效。在电力线载波系统中, 谐波的影响会使系统产生错误动作。

(7) 谐波容易使用于补偿电网无功功率的并联电容器产生并/串联谐振。

3 供配电系统谐波的治理现状及存在的问题

3.1 谐波抑制方法及问题

谐波被抑制主要有两种方法, 一是改造电力电子装置本身, 使其不产生谐波, 且使功率因数接近于1;二是设计谐波补偿装置, 这适用于各种谐波源。

传统的谐波补偿方式采用LC无源滤波器, 由电抗器、电阻器和滤波电容器组合而成, 具有结构简单、前期投资少以及运行费用低、可靠性高等优点, 所以运用广泛。但LC滤波器存在一些问题难以解决:

(1) 谐波电流过大时易使无源滤波器过载, 滤波器会因此受到损坏, 引发事故。

(2) 对规定频率点的谐波进行滤波效果比较好, 对其它频率谐波滤波效果一般。

(3) 系统的运行状况取决于无源滤波器的滤波效果, 当电网系统阻抗和频率变化时, 滤波效果难以保证。

(4) 对特殊的谐波或系统阻抗和频率的变化, 可能与电网阻抗产生串联或并联谐振现象, 造成电压波形失真、谐波电流被放大, 导致流过无源滤波器的电压和电流过大, 很有可能损坏无源滤波器, 使电网变的不稳定。

有源电力滤波器可能是解决谐波污染最有效的途径, 因为它在近几年得到了很好的发展。对补偿对象中谐波电流的大小进行检测并产生一个和谐波电流极性相反、大小相等的补偿电流来抵消谐波电流, 使电网电流只含基波分量, 这就是有源电力滤波器的基本原理。有源电力滤波器能对电网谐波采取动态跟踪补偿, 补偿特性受电网阻抗变化影响很小, 谐波放大的危险性不存在, 另外储能元件容量很小, 这些都是无源电力滤波器所不具备的。虽然已有类似产品在日本与美国投入实际运行, 但是, 不得不说有源电力滤波器还处于工业应用的初期阶段。然而我国还只是在研制阶段, 实验室研究与工业化实验是相关研究的现状。在目前我国的工业领域, 有源电力滤波器还没有得到广泛运用。

3.2 无功功率补偿方法和问题

电网用户中, 和网络元件一样, 大多数负载都需要消耗无功功率。电网无功的需求将越来越大如果电网容量增加的话, 系统的运行电压在无功电源容量不足的情况下将会难以保证。一个降低网络传输能力的因素是电网的功率因数和电压的降低会使得不能充分的利用电气资源。所以, 如果供配电网络的无功补偿问题得到解决, 电网安全运行就会得到保障, 电网的损耗就会降低, 并且达到节约能源的目的。

(1) 同步调相机是较早使用的补偿无功功率的装置。它不但对固定的无功功率可以进行补偿, 而且能补偿变化的无功功率。虽然它有以上优点, 但却有着损失较高, 反应速度慢, 价格昂贵的缺点。

(2) 最近几年发展很快静止无功补偿装置已在电力系统之中广泛应用。晶闸管控制电抗器+固定电容器是其典型的代表。晶闸管投切电容器已经得到了广泛的应用。它的特点是响应速度快, 补偿装置产生的无功功率可以连续调节, 并且和同步调相机相比更便宜。但是TSC只能分组投切, 而且要想连续调节无功功率必须和晶闸管控制电抗器配合使用。TCR和TSC配合使用, 能够在一定程度上抑制负序电流, 因为这种组合采用分相控制方式, 可以平衡三相不对称负载。但其有一个缺点是因闸管控制电抗器装置采用相控原理, 虽然基波的无功功率可以动态调节, 但同时大量的谐波却产生了。

(3) 还有一种比静止无功补偿装置更先进的无功功率补偿器, 那就是静止无功发生器, 它通过不同的控制, 既可以呈电容性, 又可以呈电感性, 分别是通过发出无功功率和吸收无功功率实现的。有一种使输入电流接近正弦波的方式, 那就是采用PWM控制。但遗憾的是其只能补偿无功功率, 因此功能太少。

(4) 使用并联电容器也可以对无功功率进行补偿。当与同步调相机调节效果接近的时候, 并联电容器方便灵活, 并且费用比同步调相机少很多。它的缺点为只能补偿固定的无功功率, 当系统有谐波的时候, 还可能发生并联谐振, 使电容器烧毁。

4 结语

智能建筑技术和谐波抑制技术是当今国内外的研究热点, 对于智能建筑谐波和无功的危害、不良影响以及综合治理问题, 虽已引起许多学者关注, 但没受到足够重视。本文正是针对智能建筑配电系统谐波和无功的综合补偿这一课题, 从理论和技术上进行了深入研究, 分析了供配电系统谐波的治理现状及存在的问题, 针对谐波的抑制方法和无功的补偿方法提出了建议。

参考文献

[1]张瑞武.智能建筑的系统集成及其工程实践.北京:清华大学出版社, 2000

[2]陈龙.智能小区及智能大楼的系统设计.北京:中国建筑工业出版社, 2001

[3]吴竞昌.供电系统谐波.北京:中国电力出版社, 1998

[4]王兆安, 杨君, 刘建军.谐波抑制和无功功率补偿.北京:机械工业出版社, 1998

智能低压无功补偿技术 篇7

(1) 固定补偿与动态补偿相结合;三相共补与分相补偿相结合;稳态补偿与快速跟踪补偿相结合。

(2) 采用先进的投切开关, 主要有以下几种:过零触发固态继电器;机电一体化智能复合开关;机电一体化智能型真空开关。

(3) 电容投切控制采用智能控制理论, 自动及时地投切电容补偿, 实现电容器投切的智能控制。科学的电压限制条件, 可设置为投切延时。

(4) 集成综合配电监测功能。该功能集配电变压器电气参数测量、记忆、通信于一体, 是一套比较完整的配电运行参数测量机构。

(5) 集成电压监测功能, 根据电压检测仪标准进行采样与数据统计处理。

(6) 集成在线谐波监测功能。

(7) 具体通信方式有以下几种:手工抄表;直接通信;与FTU通信。

无功补偿智能控制研究 篇8

本文讨论采用鲍威尔 (power) 算法优化在当前节点无功补偿容量的确定过程中, 因电压、电流、负载峰值等因素的影响, 会导致GA初始值的生成过程中产生的次优解或非合理解 (或称作“噪声”) , 即该文提到的基于Power-GA算法的无功补偿智能控制算法 (PGA-IRPC算法) 。为方便论述本文将文献[1]中提出的基于power和GA的家庭无功补偿智能控制算法定义为RGA-IRPC算法。

2 补偿装置、节点的确定

为便于比较, 本文选取文献[1]中提到的、相同的补偿装置、节点等基本实验条件。即, 采用MRC和电容组作为本文补偿装置的实验基础装置;采用家庭有源独立补偿方案作为补偿节点选取的依据, 选取配电柜作为补偿节点物理位置。为防止过多的有功损耗, 本文选取的具有无功补偿功能的电容器组和电抗器组均安装在节点位置。即本文设计的无功补偿智能控制流程为:由变电器出发, 至电缆, 至节点位置, 最后至终端用户。

3 补偿容量计算

3.1 算法基本思想

针对鲍威尔算法本身的采用的是共轭向量机制, 属于时间复杂度为O (nn) 的复杂问题, 本文提出采用双重遗传算法来优化遗传算法初始值的选取过程, 降低文献[1]中的RGA-IRPC算法在初始值选取过程中的时间复杂度。并且, 双重遗传算法可以有效地将初始值选取而产生的算法迭代过程与为计算无功补偿容量产生的遗传算法迭代过程整合在一起, 从而一定程度上降低了, RGA-IRPC算法在计算无功补偿容量过程中的时间和空间复杂度。

3.2 无功补偿主要流程

无功补偿智能控制流程主要包括:首先产生初始群体 (即第一重GA算法) ;其次, 采用第二重GA算法进行个体适应度计算;再次, 判断是否满足收敛条件 (即) ;然后, 对上一步不满足条件的依据第二重GA算法依概率进行复制、杂交、变异操作;最后循环判断上述收敛条件, 并最终获取终端无功补偿容量初始值的最优解。

第一重:首先, 将补偿容量上限设定为, 下限设定为 (为方便论述符号选为与文献[1]相同) 。其次, 利用GA算法获取终端无功补偿容量的初始值。再次将节点位置的终端无功补偿无功功率设定为Qci, 且满足如下关系:

3.3 算法对比讨论

但是, 本文算法并不是在所有情况下均优于RGA-IRPC算法。原因有二:一方面, 文献[1]中提出的RGA-IRPC算法是结合了power算法的GA算法, power算法本身采用了穷举策略, 因此在小样本、小影响因子的情况下, 穷举策略的power算法会比第一重GA算法运算速度更快;另一方面, 由于power算法采用了穷举的方式, 因此它获取全局最优解的几率是100%, 而本文提出的第一重GA算法在计算终端无功补偿容量初始值方面是在满足一定阀值的条件下高概率生成局部最优解。

在没有限制条件的前提下, 两种算法不能简单说优劣。但是, 在研究终端无功补偿智能控制的过程中, 不可能总是研究小样本、小影响因子的情况, 对于大数据条件下的研究更具有常态化视野。因此, 本文提出的基于双重GA的终端无功补偿智能控制算法具有更为广阔的普适性。

4 结论

虽然采用鲍威尔算法可以获取无功补偿容量确定过程中初始值的最优解, 但是其O (nn) 级时间复杂度影响了终端无功补偿智能控制过程中的应用范围, 也就是说, 随着电压、电流、负载峰值等因素的复杂程度的提升, 随着用户终端数目的增多, 随着无功补偿容量影响因素数目及数据量的不断扩大, RGA-IRPC算法在初始值选取过程中越来越“乏力”。因此本文提出了基于双重遗传算法的无功补偿智能控制思路, 算法初始值选取既能获取全局最优解而且还能够降低文献[1]中算法在此过程中的时间复杂度。

本文的不足之处还在于:由于篇幅的限制本文没有对文献[1]中已经论述过的“目标函数的确定”、“补偿容量的计算”等重复性内容进行展开论述。

摘要：我国学者有关终端无功补偿智能控制的相关研究主要集中在针对非线性问题的启发式算法的研究过程, 正如文献[1]所言, 通过鲍威尔算法可以规避因电压、电流、负载峰值等因素的影响而导致的无功补偿容量确定时应用遗传算法容易获取局部最优解的问题。但是, 鲍威尔算法本身采用的是共轭向量机制, 属于时间复杂度为O (nn) 的复杂问题, 即使其改进算法也是一个O (n2) 问题, 这并不利于对于大数据的求解。

关键词：遗传算法,鲍威尔算法,无功补偿

参考文献

[1]刘宁宁, 王佐勋.基于遗传算法的家庭无功补偿智能控制与仿真[J].齐鲁工业大学学报 (自然科学版) , 2015, 2:66-70.

[2]吴军, 王深, 吕霞.智能低压无功补偿算法及控制策略的研究[J].农业科技与装备, 2010, 12:40-43.

智能无功补偿系统 篇9

【关键词】电力系统运行；无功优化；无功补偿；应用

0.引言

随着人们用电量的增加，接入电源和输配电线路越来越多，加大了电力系统的负荷。电力运行中常有无功功率产生，使得供电效率下降，网损大幅增加，不利于系统的稳定运行，时间一久，必会给电力企业带来重大损失。因此，如何减少网损、提高输电效率、实现经济运行是电力企业当前重点考虑的问题。

1.无功优化和无功补偿的原则

寻找合适的补偿点是进行无功优化和补偿的前提条件，补偿点的选择往往要遵循几个原则：①结合网络结构固有的特性，选择适宜的中枢点，能够对其余节点的电压进行有效控制；②按照就地平衡原则，选择的节点应以无功负荷较大者为先；③无功分层平衡原则，因无功功率的电压等级可能不同，为实现电力系统的经济运行，应避免它们之间的相互流动；④对无功补偿度有要求，不得低于部颁标准0.7的规定。

2.无功优化

电力系统结构庞大，有很多变量、约束呈现多样化，且具有非线性，加上计算困难，对无功优化造成很大的阻碍。很多算法在计算时，都是先将非线性模型转化为线性，然后求解，如具备综合性的线性规划内点法，灵敏度较高的无功优化潮流等。其计算原理是借助泰勒级数，将非线性规划进行展开，对二阶及以上的项，通常要予以忽略，以保证建立起合适的线性化模型，最终求得优化解。因为在计算中忽略了二阶及以上的项，上述计算方法的收敛性较差。为此，有人提出利用罚函数思想和线性规划相融合，便是带惩罚项的无功优化潮流算法，虽能起到一定的作用，却仍难以彻底改变收敛性较差的情况。

因为线性算法存在着很多不足，又提出了一些运用非线性算法，混合整数规划、约束多面体法和非线性原-对偶算法等，虽然在理论上能够求得最优解，但计算量较大，甚是复杂，需要消耗大量时间和精力，且收敛性也没有良好的保障。

在计算机计技术的推动下，人工智能技术有了很大进步，以此为基础开始了许多新的算法的研究，包括遗传算法、模拟退火算法、Tabu搜索法以及人工神经网络等，其中有些算法已经应用于实际中，且效果很好。此类算法遵循寻优原则，采用的是随机搜索的方式，实现从局优收敛到问题的全优解，因为能够避过局优陷阱，最终求得全优解，此类算法的作用日益凸显，广受重视。其不足之处主要有以下几点：①无功优化属于非线性问题，其规划多收敛于局部最优解，而全局最优解的求法还需要进一步解决；②如今，电力系统多实现了自动化，并朝着智能化发展，因此，无功优化必须具备良好的实时性，而在有限时间内避免不收敛，仍需加强研究；③无功优化的目的是减少网损，求解中可能会出现母线电压接近电压上限的情况，此时如果缩小电压约束范围，很容易造成不收敛，或经过反复修正才能求出解。因此，如何在保证电压质量的前提下实现系统的经济运行，是当前要重点考虑的问题。

此外，有些问题过于复杂，若只采用一种方法，很难取得较好的效果，此时需考虑一些混合方法。在无功优化中同样如此，例如将具备全局搜索能力和局部搜索能力的算法有机结合，或许能有不一样的收获。也有人提到过分阶段进行优化，即先借助随机搜索法对性能较优的变量进行计算求解，再借助启发式算法求最优解。还有一些算法，则是根据各种算法的特点达到取长补短的效果，如模拟退火算法和遗传算法相结合。

3.无功补偿

3.1概念

在交流电的实际运行过程中，必然会有电能消耗，流经混合性负载时，不做功的那部分电能就是无功功率，其功率因数很小，电能要想得到充分利用，需进行无功功率补偿，简称无功补偿。在电力系统中，无功补偿装置占据着很重要的地位，能够提高功率因数，减少变压器等各种损耗，从而营造良好的供电环境，使供电效率有所提升。补偿装置一旦选择不当，非但起不到降低损耗、提高电网质量的作用，还有可能引起供电系统出现异常。

3.2无功补偿存在的问题

无功补偿工作有很大的难度，如大量的无功潮流需要从发电厂传至高压输电站，然后再传输给低压变电站，传输距离较远；谐波过多，虽然电容器能够抵消掉一部分，但电容寿命仍会受到影响。电容器自身具有放大作用，若不能减少谐波数量，极有可能增大谐波的强度；变电站因自身条件有限，难以通过负荷的变化调整相关的容量装置，一旦负荷较高，则功率因数会大大降低，而负荷较低时，又很容易出现过补偿的情况。

3.3无功补偿的应用

①不管是变压器还是输电线路，一旦有负荷电流经过，就会有电能耗损，产生一定的功率，当功率因数较低时，说明需要的功率较多，相应的线损程度也越严重。所以，应注重无功补偿装备的安装，应将其装在受电端，以实现降低无功功率损耗的目的。降低损耗，提高功率是最为常用的方法。一般而言，公用的变压器负荷都很大，在配变低压侧安装电容器进行无功补偿时，需对此方法进行全面的考虑。

②变电站应具备足够的对无功进行调节的能力，负荷处于高峰时，保证功率因数能够达到0.98，对容量的调节则需要具体而定。变电站产生的无功补偿应以变压器和变低侧负荷所产生的无功补偿为基础，为有效避免无功倒送情况的发生，必须科学合理地对补偿容量进行配置。加大宣传的力度，强化用户的意识，使他们意识到无功补偿的重大意义，即通过无功补偿能够减少耗损，从而节约开支费用。

③利用电容器和电抗器组成一个简单的谐滤波器，实际设计时，安装人员需掌握其实际功率，确保运行时能够真正的提高功率因素，降低负序作用。真空断路器容易操作，而且成本低，应用范围广，但在使用中也有缺点，如当工作人员合闸后，电容器上常会形成过高的电压，以至于影响到整体效果。

4.结束语

随着电网事业的发展，电力企业面临着很大的供电压力，无功优化和补偿技术就显得尤为重要，在电力系统中发挥着积极作用，有利于减少损耗，提高运行效率，进而维护电力系统的稳定安全。该技术具有很大的潜力，在未来发展中随着高科技的进步应做进一步改善。 [科]

【参考文献】

[1]崔瑜.电力系统无功优化与无功补偿研究[J].中小企业管理与科技，2011，23（19）：213-215.

[2]郑莹.无功优化和无功补偿在配电系统上的应用[J].广东输电与变电系统，2010，217（3）：121-122.

[3]王文平，冯咏梅.浅谈电力系统的无功优化和无功补偿[J].内蒙古石油化工，2008，26（11）：190-191.

配电网智能无功补偿装置的设计 篇10

关键词：配电网,无功补偿,装置,设计

本文对现有智能无功补偿装置的不足, 结合配电网的特点, 设计包含两组电容器的动态无功补偿装置, 采用计算机技术实现自动控制, 能够有效弥补传统无功补偿装置的不足, 同时两组电容器共用一套保护装置, 采用GPRS进行实时无线通信, 将所采集的数据信号传输给上位机, 有效地解决了长距离新路传输不稳定的问题。

1无功补偿理论及技术评价

无功功率 (reactive power) 主要是指电场中, 用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率, 凡是有导线的电气设备, 要建立磁场都需要消耗无功功率。通常情况下, 用电设备需要从电源侧获取无功功率。一旦电网中的无功功率需求量增加, 用电设备就无法获取足够的无功功率来建立电磁场, 从而影响用电设备的正常运行, 而且还会加大电力线路的电压损失。由此可见, 无功功率对供电系统中有着非常重要的作用, 需要我们借助无功补偿技术可以有效的降低供电变压器及输送线路的损耗, 有助于提升电能的使用效率。在无功补偿技术方面主要采用的是同步调相机和并联电容器, 同步调相机属于旋转设备, 在动态补偿过程中会产生较大的损耗好噪声, 技术方面比较落后, 而并联电容补偿方式则较为灵活, 但是只能补偿固定无功, 目前在我国较为常见。

对于无功功率的补偿原理, 主要是针对感应电动机和变压器, 通过减少无功功率的需求量来提高电气设备的自然功率因素。通常情况下, 感应电动机和变压器在空载或者轻载时具有较低的功率因数和效率, 所以必须要限制或者避免感性负载的空载或者轻载运行。可以通过适当控制运行电压来减小无功用电, 提高功率因数。无功补偿装置是供电企业常用的降低线损措施, 该技术主要借助无功补偿设备提供一定的无功功率, 从而提升配电网系统的功率因数, 降低电能损耗。无功补偿技术投资少, 见效快, 而且能够有效地改善电网电压的质量。

2智能无功补偿技装置的设计

在智能无功补偿装置优化设计过程中, 需要满足高质量的电压, 确保配电线路及用户侧所有的运行电压在额定值附近, 功率因素和各, 对工企业以及用户的功率因素进行考核, 灵敏度满足要求, 在保证电压和功率因素正常的情况下还应该对灵敏度进行校验, 尽量减小网络损耗。本文研究的配电网智能无功补偿装置采用一体化式设计, 具体包括高速主控芯片、快速采集主板、GPRS无线数据传输至上位机控制系统、控制系统需要支持扩展的九区图数据模块。一体化补偿装置可以实现两组并联电容器进行控制。下面就对智能无功补偿装置的设计进行详细分析:

2.1硬件设计

配电网智能无功补偿装置的硬件设计主要以检测和控制为目标, 系统主控制单元以智能单片机为核心, 完成对配电网线路损耗的采样、计算、输出、自检以及通信传输等功能。控制器则主要包括由智能单片机为核心的控制单元, 对电网电压和电流进行采样的数据单元, 数字相位计单元, 执行驱动器单元, 键盘和显示单元以及通信单元组成。其中, 键盘是用来设定智能无功补偿装置控制参数的, 例如电压极限, 功率因数等, 可以选择手段运行或者自动运行方式。控制器带有标准的RS232串行通讯接口, 可以和上位机进行轻松互联。数据采集通道是完成电平转换隔离, 量值检测的输入通道, 来自互感器的交流电压、电流信号经过数字相位仪进行相位比较获取相位差。

2.2软件设计

配电网智能无功补偿装置的软件主要是一种实时功能处理软件, 能够迅速的回复指令和发送控制信号。在该设备中, 智能单片机软件采用C196语言进行编写, 采用模块化设计, 具体包含主程序模块、采集程序模块、各种电量的计算程序模块、键盘显示程序模块以及通信程序模块等。配电网智能无功补偿装置在实际运行过程中, 先进性自检和初始化工作, 然后开放串行中断, 扫描键盘, 进入处理模块, 进行参数设定。最后采集电流、电压数据并进行计算, 并将计算数据上传至控制系统。通过客户端系统界面, 能够准确清晰的反应电网线路以及电气设备的运行状态, 为工作人员提供准确的数据信息。同时, 还实现配电网无功优化补偿以及调度优化、配电网理论损耗、补偿电容器最优配置与运行故障预警功能。

3总结

综上所述, 线损是供电企业技术水平考核的重要指标, 线损水平的好坏能直接反映一个供电企业的技术水平和管理能力, 因此在现代化电网建设过程中, 降低电能损耗就成为人们关注的焦点问题。本文主要分析了配电网智能无功补偿装置的优化设计, 首先就无功补偿的基本原理进行简要阐述, 然后对智能无功补偿装置的软硬件设计进行了详细分析, 为日后的研究提供理论基础。

参考文献

[1]李科丛, 于雪庭.10k V配电网无功补偿优化与应用分析[J].科技创新导报, 2015 (05) .

[2]刘晓松.配电网无功补偿技术及其应用分析[J].电子制作, 2014 (16) .