摘要：为确保电力系统运行的可靠性和稳定性，在其设计中应该对无功补偿自控的实现引起高度重视。文中简要阐述了无功补偿在变电设计中的重要性，介绍了电力设计中无功补偿自控的实现方式，并对多种无功补偿自控方案比较以及应用要点进行了深入探究，希望能够为无功补偿自控的实现提供科学依据。
关键词：电力设计；无功补偿；自动控制
1无功补偿在变电设计中的重要性
异步电动机和变压器等电力系统中普遍的用电设备都属于感性负荷设备，这些设备在运行的过程中需要无功功率的提供。生产无功功率基本上是不需要任何能量的，但是无功功率在沿着电力系统的输电网络进行传播的过程中就会产生非常大的有功功率的消耗和电压的损失。为了避免这种情况的发生，最大程度上的减少无功功率在输电线路输送过程中的损耗，有效的增大配电设备的工作效率应该采用“分级补偿，就地平衡’，的无功补偿设备配置方式，对无功补偿设备进行合理的配置。通过对于无功补偿装置合理的分配以及改变电网的无功潮流分布，可以极大程度的减少有功功率和电压在电力输送过程中的损耗，达到改善居民和企业用电质量的目的，同时也能减少供电单位的经济损失。在无功补偿装置设置的过程中应该具体的从电网电压、有功分配、调相调压、系统稳定性、有功分派、限制谐波电压、暂时过电压和潜供电流等方而来考虑无功补偿装置的地点设置问题、控制方式问题、接线形式问题，以及保护措施和技术条件等问题。
2电力设计中无功补偿自控的实现方式
2.1电子式
电子式自动补偿控制方案设计是由多个分立元件构成的，而由分立元件所构成的自动控制系统主要涉及到以下几部分，如：相位、电流检测单元、无功运算、电容器、投切单元等。但是，此种补偿控制方案存在着很多的缺点，如：元件多、体积大、线路维修十分复杂、使用周期短等、此外，有些企业因不能及时修复设备，只是进行手动控制，因此，该方式在当前的无功补偿自控中已经很少应用。
2.2单片机控制技术的无功补偿方案
此方案主要包括两种控制技术，即基于ATmega16单片机控制技术的无功补偿方案及基于ADuc812单片机控制技术方案。其中，基ATmega16单片机的控制技术的系统的组成包括信号调理模块、控制补偿模块、液晶显示模块以及键盘等多个部件组成。部件中的芯片ATmega16是一种结构较强且消耗功率较低的微型控制器。这种控制器的指令集十分先进，且单位时间内完成的指令效率极高，其数据吞吐率可达1MTPS/MH，，这样就有效缓解了系统在功率消耗和速度维持这两方面的矛盾。与此同时，ATmega16单片机的AVR内核中设置的指令集十分全面，拥有32个常用工作寄存器，这些寄存器均与运算逻辑单元进行一次性连接，使得一条指令在一个单位周期内完成对两个独立寄存器的访问成为可能。这种结构的合理性在于对提升代码效率方面作用极大，并能够达到10倍于普通控制器的数据吞吐率。这些优势主要得益于芯片运算能力强和完善的快速检测、实时补偿及配变检测等实用功能。
AVR对信号的处理流程为：首先对A/D转换器向外输送的信号进行样本采集，并将样本信号实施FFT算法的运算处理，主要是计算功率因数、电压及电流等指数；接下来对电压情况进行判断，及时发现电压过大或电压亏欠的问题，避免电流低于零的现象；然后将得出的结果作为依据，认真分析，从而对电容器的去留做出判断；最后要计算出无功功率应获得补偿的额度，从而发出投切或输出等相应指令。
2.3基于PLC控制的无功补偿自控方案
PLC是以微机技术为基础发展起来的新一代工业控制装置。图1所示的电气结构图是在传统继电器接触器自控系统基础上改造的基于PLC控制技术的无功补偿自控方案。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆原系统的主回路、相角检测电路、输出电路、稳压电源继续采用，而加、减法电平转换与延时电路、时钟脉冲发生器、可逆计数器、清零电路、译码器等硬件电路的控制功能用PLC实现。由于相角检测电路的输出信号较弱，不足以驱动PLC的输入，所以该信号要经放大处理后，作为PLC的输入信号。根据系统的控制要求，利用PLC的软件实现自动控制[3]。原输出电路中的三极管开关电路，用PLC的输出继电器实现。由于受到PLC输出点容量的限制，加入中间继电器作为输出电路。
在该控制流程中，采用模块化、结构化设计，层次分明，结构清楚。检测模块随时采集用电系统的相角信息，随后与给定参数进行比较，如不满足要求，及时投入或切除补偿电容器，保证用电系统的功率因数满足设定要求。
3多种无功补偿自控方案比较以及应用要点
3.1多种无功补偿自控方案的比较分析
在经过以上分析之后，我们得出：不同的自动补偿控制都有一定的缺点、其中，电子式自动补偿控制方案的响应速度是非常满的，而且线路设计十分的复杂、而对于单片机控制技术的自控补偿方案来说，系统的抗干扰性又非常差，特别是难以保证中、高压无功补偿稳定性除此之外，越高的电压等级，其辐射范围出现故障的影响范围就会越大、但是，基于PLC技术的自动补偿方案设计却有很多的优势，如：可扩展的范围大、可靠性极强、抗干扰能力好、维护便捷等、因此，它便成为电力系统和成套无功补偿装置的首个设计方案。
3.2无功补偿技术在应用中的解决措施
3.2.1加强用户侧的管理力度
通过加强用户侧的节能和管理力度，让用户充分意识到无功补偿技术在电力设计中的重要性作用，树立正确对待无功补偿技术与电能损耗关系的意识，可以从很大程度上从内部减少传输线路中电能的损失。
3.2.2确定无功补偿的实际容量大小
在确定电力设计中无功补偿的实际容量大小时，应该充分认识到各地区实际情况的不同，同时，电力系统中变电站的调节也存在差别。在此基础上，采用无功补偿技术对变电站的低负荷、变压器加以无功补偿，并借助电力行业的最新工艺、装置及技术，合理配置补偿容量。此外，还需要加强工作人员的技能培训工作，尽量减少和预防无功回送现象的发生。
3.2.3有效补偿配电网低压一侧的电容器组
在这方面，需要重视无功电流传输时流经的变压器及线路所导致的功率和电能的降低情况，而对于共用变压器机组负荷较大的，需要考虑是否在配电网低压一端配置电容器组，实行有效补偿。
4结语
电力能源是支撑人类社会和文明持续发展的最主要保障资源，在社会的发展过程中应该对电力系统的设计和应用引起足够重视。而在当前的电力设计中，无功补偿自控设计是其中最主要的一种，其直接关系到整个电力系统运行的可靠性和安全性，因此，在其设计中工作人员应该对其实现方式以及具体应用进行详细对比和分析，确保其应用的高效性。
参考文献：
[1]余健敏.电力变电设计中的无功补偿技术探讨[J].中国高新技术企业，2015（03）.
[2]聂宁.变电设计中无功补偿装置的设计方式探析[J].通讯世界，2015（05）.
[3]卢玉锦，谢运祥，陈坤鹏等.基于87C196实现的快速无功电流检测[J].国外电子元器件，2014（8）.
[4]高亢.对无功补偿技术在电力设计中中的应用分析[J].科技资讯，2011（12）.
论文作者:张华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/29
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