中山市皇鼎水电安装工程有限公司
摘要：本文主要讲述了开发线路的必要性与重要性、配电网无功方案、补偿方式、控制策略和设计来分析；本文旨在与同行相互学习，共同进步，希望对日后的相关工作提供一定的借鉴作用。
关键词：必要性与重要性；配电网无功方案；控制策略
1.开发线路无功自动补偿装置的必要性与重要性
随着配电系统负荷日益增长，无功需求也相应增加，并越来越依赖于安装在配电线路上的并联电容器来满足无功需求。目前，我国配电网无功补偿通常在专用变压器低压侧侧进行。但大量分散的公用变压器低压侧不便于装设补偿装置，否则会由于管理困难而造成事故隐患。因此，配电网的补偿度就受到限制，使得配电网存在较大的降损空间。在配电网采用杆上无功补偿方式，即将户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上，以进一步提高配电网功率因数，达到降损升压的目的。
这种无功补偿方式与在各公用变压器低压侧分散补偿方式相比，有着补偿装置集中，设备利用率高，便于管理和维护的优点，而且能弥补公用变压器低压侧缺少无功补偿的缺陷，减少了大量无功的沿线传输，此外基本上不占用土地等资源。尤其是在线路较长以上功率因数较低以下的配电线路上。在负荷侧进行杆上无功补偿，其效益将相当明显。但如何确定补偿地点和容量，使线损或年支出费用尽可能少，同时又不会显著增加运行的维护工作量，达到安全可靠运行目的是一个有意义的课题。
2.配电网无功补偿的方案
2.1、变电站集中补偿方式
针对输电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿，补偿装置包括并联—山遗乙去色巫过乙主土七度这`电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是改善输电网的功率因数、提高终端变电所的电压和补偿主变压器的无功损耗方式。这些补偿装置一般连在变电站的母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点，但是这种方案对配电网的降损起的作用很小。
2.3、低压集中补偿方案
目前国内普遍采用的另外一种无功补偿方式是在配电变压器侧进行集中补偿，通常采用微机控制的低压并联电容器柜，容量在几十至几百千乏不等方式。根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。主要目的是提高专有变压器用户的功率因数，实现无功就地平衡，对配电网和配电变压器的降损有一定作用，也有助于保证该用户的电压水平。
3、柱上无功补偿方式
由于配电网中大量存在的公用变压器没有进行低压补偿，使得补偿度受到限制。山此造成很大的无功缺，需要由变电站或发电厂来填补。大量的无功沿线传输使得配电网损仍然高居不下。因此可以采用户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上或另行架杆进行无功补偿，以提高配电网功率因数，达到降损升压的目的方式。山于杆上安装的并联电容器远离变电站，容易出现保护不易配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境和空间等客观条件限制等工程问题。因此，杆上无功优化补偿必须结合以下实际工程要求来进行。
1）补偿点宜少。一条配电线路上宜采用单点补偿，不宜采用多点补偿。
2）补偿容量不宜过大。补偿容量太大将会导致配电线路在轻载时的过电压和过补偿现象另外杆上空间有限，太多的电容器同杆架设，既不安全，也不利于电容器散热。建议按重载补偿后电源节点功率因数不超过，和轻载时功率因数达到左右即可。
3）接线宜简单。最好是每相只采用一台电容器装置，以降低整套补偿设备的故障率。
4）保护方式也要简化。主要采用熔丝保护和氧化锌避雷器分别作为过流保护和过电压保护。
5）防止电容器安装后产生谐振现象显然，杆无功补偿主要是针对馈线上沿线的公用变压器所需无功进行补偿，因其具有投资小、回收快、补偿效率较高、便于管理和维护等优点，适合于功率因数较低且负荷较重的长配电线路。
4、无功自动补偿的控制策略
由于无功负荷是不断变化的，需要有一部分补偿电容能够自动投切，以达到最佳补偿效果。补偿电容器自动投切判据目前并无统一的准则。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于无功补偿点的情况及调控目标不同，有以下几种方法哪，按功率因数大小控制、按电压高低控制、按时间控制、按电压时间控制、按电压无功综合控制等，这些控制策略各有其适用的环境及优缺点。
4.1、按功率因数控制
按功率因数控制是电网无功控制的传统方法之一，根据功率因数自动投切并联电容器组，若功率因数低犷卜限则投入电容器，高于上限则切除电容器。`与负荷较轻时，功率因数叮能较低，但此时无功缺额并不很大，较小的无功功率变化会引起功率因数较大的变化，存在动作频繁的问题，严重时甚至造成投切振荡。在低压补偿系统中简便易行的办法是在相电压由正变到负的过零点采集相电流的值即无功电流最大值，并按无功电流的大小调节补偿电容器的级数，但在中性点非直接接地的配电网中相电压不易采集，故此种检测方法行不通。
4.2、按母线电压高低投切
有功功率的波动一般对电网电压影响较小，无功功率对电网的电压影响较大，因此，补偿电容也作为调压的常用手段。在对电压要求严格的地区，有时仅以电压高低作为自动调节的判据。在电压低于电压下限时投电容，电压高于电压上限时切电容。为避免投切振荡，此处要至少保证。其中，为投切电容造成的电压变化值。当负荷变化时，也会随之变化，但不会变化很大，应取为投切电容器造成的最大电压变化值。
4.3、按时间序列控制
根据日负荷曲线，将每天分为多个负荷时段，根据不同时段负荷的特点投切并联电容器。该方法只适合于负荷较稳定的情况，且负荷时段的划分必须随季节和负荷的变化进行调整。
4.4、按电压时间综合控制
在按时间控制的基础上，将电压也作为判断参数，在各个时段内，如果电压超过上下限，也对电容器进行投切。该方法能够实施监测电压的变化，并对每天各个时段的控制进行预测，但同按时间控制一样，存在准确性差，参数需不断调整等缺点。
4.5、按电压无功综合控制
采用电压无功综合控制策略，即利用电压、无功两个判别量进行综合调节，以保证电压在合格范围内，同时实现无功基本平稳。该控制方案克服了单以电压作为调节判据所造成的无功补偿效果差的缺陷，消除了按功率因数或无功功率控制时未考虑电压调节的缺陷。电压无功控制方法为电压小于电压下限时投电容电压大于电压上限时切电容电压合格且无功小于无功下限时，切电容电压合格并且无功大于无功上限时，投电容电压、无功都合格，不动作。按电压无功综合控制时，电压和无功两个目标函数存在互相冲突的区域，并且，与按无功控制相似，在负荷较重时也存在电容投切频繁的问题。下面对此进行分析，在电压无功二维平面中，按电压上下限和无功上下限将整个平面分成一共个区域。在其中的区，即电压合格，无功超上限，控制策略为投电容，投入电容后，无功减小，电压也升高，此时，运行点就会进入区，区的策略为切电容，切除电容后又回到了区原来的位置，在区又投电容器，这样造成了投电容一切电容一投电容这样的投切振荡。因此需要采取办法予以解决。
5、智能控制器的软件设计
智能控制器硬件作用的发挥程度取决于软件设计的合理性，因此要求软件必须高效、准确、功能语句简单、执行速度快、可靠性高，且便于管理。基于控制器的硬件结构，本文设计了软件结构，以实现对补偿电容器的合理控制，并能显示、存储、传输必要的信息，实现人机交互。控制器的软件要满足下述具体要求
1）数码管显示电量数据，并可通过按键调整参数
2）采集、调理各输入信号，测量并计算出线路电压、电流、功率因数、有功功率和无功功率等
3）从数据库中取无功负荷样本进行无功功率的预测
4）通过输出继电器控制真空接触器按电压无功综合控制方式对补偿电容进行合理控制
5）监测设备和线路的运行状态，在各种故障情况下执行保护功能
结束语
无功补偿装置的应用对于提高电网的电压质量和降损节能具有重要意义。配电网中，无功补偿装置主要是可投切的或固定的并联电容器。无功补偿的效果除取决于补偿容量外，还与控制方式及控制策略有关。
参考文献：
[1]程浩忠，吴浩电力系统无功与电压稳定北京中国电力出版社，
[2]陈晰电力系统稳态分析北京中国电力出版社，
[3]王兆安，杨军，等谐波抑制和无功功率补偿北京机械工业出版社，
论文作者:黄景华
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/7
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