摘要：近几年，我国在电气自动化行业有了飞速的发展，由于电气自动化设备中单相电力牵引负荷变化的复杂化和非线性因素的增强，无功补偿技术在电气自动化中应用非常迫切。因此，本文先是分析了无功补偿技术在电气自动化应用中的重要性和作用，然后概述了在应用电气自动化中的无功补偿技术时，介绍了我国常用无功补偿装置，对电气自动化中的无功补偿技术进行分析探讨。
关键词：电气自动化；无功补偿技术；供电
近年来，由于电网存量的增加，对电网无功要求也与日俱增。无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。在电力系统中，无功要保持平衡，否则，将会使系统电压下降，严重时会导致设备损坏、系统解列。此外，网络的功率因数和电压降低，使电气设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。因此，解决好网络补偿问题，对网络降损节能有着极为重要的意义。
1无功补偿及其特点
无功补偿称无功支持服务或无功电压控制服务，指发电机组（或无功补偿设备）向电网注入或吸收无功功率，以维持系统正常运行时节点电压波动水平在允许范围内，在电力系统故障后提供足够的无功支持以防止系统电压崩溃的服务。电力系统中各种用电设备吸收的无功功率，大多数与所加电压有关。在额定电压附近，无功功率随电压上升而增加，随电压下降而减小。
与有功服务相比，无功服务的特点是：（1）分析的复杂性。有功的费用主要是发电费用，而无功的运行费用很小，但投资费用很大，分析起来比有功复杂。在商业化运营电网中，由于电网电压的控制需要各参与者共同承担，即发电厂和用户都应满足自己的电压和功率因数限制，同时由于无功调整的地域性和多样性，使得无功的最优定价问题比有功电价复杂得多。（2）手段的多样性。有功只能由发电机提供，而无功除发电机提供外，还可以由调相机和静止无功补偿器甚至输电线路等无功源提供。（3）控制的分散性。与频率控制需要有功平衡类似，电压控制需要无功的平衡。单频率是全网统一的，依赖于全网的有功平衡，而电压是各节点不同的，必须依赖于该节点的电压控制。（4）供应有地域性。由于远距离输送无功需要发电和受电之间有较大的电压差，并且会引起有功功率的损耗，很不经济，所以无功功率不适于远距离传输而具有就地平衡的特点。
2电力负荷功率因数分析
2.1无功功率分析
在电力系统电网中，大部分的用电设备通常参照电磁感应原理进行工作，比如，利用磁场，电力系统中的变电器可以改变其电压，同时将能量传输出去，使电动机正常转动，对机械负荷具有一定的带动作用。磁场周围所产生的磁场能通过获取，在能量转换中，变压器及电动机可以建立相关的交变磁场，使一定时间内所释放的功率等同于所获取的功率，通常将这种功率称为感性无功功率。
2.2负荷自然功率因数分析
自然功率因数又称为自然功率数，主要指在未给予任何补偿的条件下电力系统中供用电设备本身所具有的固定功率因数。也可以说电力系统中供用电设备在未给予无功补偿前，其本身所具备的有功功率与现有有功功率的比值是自然功率因数，未给予补偿的自然功率因数通常在1.6～0.9之间。电力系统中的电负荷主要为综合性的用电负荷，其中涉及多个不同种类的用电设备，因此其反映出来的自然功率因数，与电力系统中的多个用电设备有着非常密切的关系，用电设备的负荷率及相关特性在一定程度上决定自然功率因数。
2.3提高电路中功率因数的方法
电力系统中用电设备功率因数与设备的无功功率有着密切的关系，用电设备无功功率的降低可以提高用电设备的功率因数。若用电设备处于空载状态或者轻载状态，则其所具备的功率因数往往比较低；若用电设备处于满载状态，则其所具备的功率因数往往比较高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此在用电设备运行中，应尽可能地减少或者避免设备处于空载状态或者轻载状态，选择正确的设备容量。在电力系统电感性负载的两侧，连接相应的电容器，可有效提高电力系统中电路所具备的功率因数。在电力系统电感性负载的两侧，连接相应的电容器，对电路中无功功率的减少有着重要的作用。电容器可以补偿电感中无功功率，因此可以将电容器称为补偿电容。同时，电容器对用电设备的运行无任何不良影响，对用电设备所需的电流、电压以及功率因数无任何改变作用。
3无功补偿容量和安装位置的优化
3.1计算机监控配电网补偿电容器的方案
时控方式和电流控制方式是控制补偿电容器的2种基本方式，它们各有优缺点。SCADA功能在电力系统中的应用，提供了采用计算机监控补偿电容器的控制方式。计算机根据SCADA系统所采集到的有效数据、实际出口的电流和时间，来控制电容器的投切。此方式更精确、科学；而且调节灵活、可靠，并可监视电容器的运行状况。
3.2系统的硬件配置
选用新型的计算机作为中央控制系统，配备无线通讯监控系统与SCADA主机相连，用于监控配电网上各补偿点的投切装置。每个补偿点均装设数字无线接收器1台，并与自锁式继电器连接，作为补偿电容器的操作开关。同时还要配有计数器，记录操作次数。每台接收器都由9位滑动开关设定的编码，可设定512个补偿点，基本上能满足县级电网补偿点的要求。监控电容器计算机的指令可借助SCADA系统的音频振荡器和发射器发出。
3.3对无功补偿新的要求
传统的无功收费方法是按功率出数进行考核和奖惩，对功率因数达不到规定值要求的进行经济惩罚。这种方法既没有给出合理的费用补偿办法，也没提供无功价格随无功需求波动而变化的经济信号，不利于调动各方参与系统无功/电压调整的积极性。在电力业放松管制后，电压/无功支持被纳入辅助服务之一。运行费用低的特点，通常无功的价格应包括容量价格和电量价格。其中容量价格是为了实现无功补偿设备的投资回收和无功备用的价值回收，电量价格则是为了补偿无功设备的总运行费用。
3.4系统的软件配置
计算机控制电容器系统的主要软件功能：调整SCADA系统软件，设定SCADA系统的周期性数据转入暂存区。系统数据库按变电所、馈出线、配电网中电容器的顺序依次设定。数据库中每组补偿电容器附有冬、夏两季与负荷电流和时间对应的电容器投切关系表。同时还存储有各补偿点的负荷电流上、下限范围。当从SCADA系统传入数据后，电容器监控系统将此数据与补偿电容器投切关系表进行对比，以决定是否需要投切电容器。
3.5分散补偿电容器组的分布
为了使主干线少传输无功负荷，应尽量减少主干线的汇流密度，从而达到降损的最大效益；同时也为防止电压过高致使电容器过高发热，配电网的主干线，尤其是其前中段不宜装设电容器。为了防止电压过低而影响电容器的有效出力，配电线路的末端也不宜装设电容器。应视具体线路的电压监测情况，分散安装在各大小分支线上。安装点的电压水平应不超过电容器额定电压值的1.05倍，一般应位于分支线长度的1/3～2/3之间。
结束语
无功补偿技术是电气自动化中的关键技术之一，在整个电力系统中具有明显的作用，它不仅能够帮助提高电气自动化运行的效率，还能够有效地节约能源，改善能源浪费的状况。其具有广阔发展前景，所以，我们需要对无功补偿技术进行不断地研究与开发，解决存在的难题。
参考文献
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论文作者:苏润,杨震,任磊,贺一飞,李振新
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
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