摘要：介绍一种工厂电网静止无功功率补偿的系统方法，说明系统无功率补偿优于个别无功率补偿。系统主机每十分钟分配一次各补偿调节器的无功分量给定值，静止无功补偿调节器每三分钟调节一次本域电网无功分量。
关键词：静止无功补偿；电网；无功补偿器
静止无功功率补偿方式减少了工厂到供电局间的无功损耗，提高了电网的总体功率因数，而电业部门只考查工厂总的功率因数并由此计算无功电量，因而多被采用。但电网内部无功损耗并未减少，而这部分无功损耗在工厂用电量中相当大。
低压分组补偿技术是在低压变配电站的二次侧采用电力电容进行无功功率补偿。这种补偿技术属就近补偿.无功电流流动距离短.有效地减小了无功损耗，提高了局部电网的功率因数。它要求各变配电站都安装补偿电容器组.因此补偿电容容量略大且只能补偿局部网，对全厂总的无功功率情况不了解，有一定的局限性。就地补偿技术是在用电设备旁就地安装补偿电容器，使供电线路中无功电流流动距离最短.无功损耗最小，补偿效果最好。但对某些用电设备和在某些使用条件下，不宜采用这种补偿方式或要求提高补偿电容器的质量指标。它与其它补偿方式比较，要求安装的补偿电容容量大.投资也大且不易管理与维修。
一、无功补偿原理
对一个电网质量的评价是多方面的。一家工厂供电网的质量可由以下几个指标评定:从外部观察，电网总的功率在电力部门规定值之内；从内部观察，各变电部分二次侧的无功功率足够小；尽可能减少无功功率在线路中的流动量和流动距离，尽可能降低无功损耗；无功功率补偿系统的经济效益。
在工厂电网中采用补偿技术是有效利用电能源的一个重要方面利用补偿技术实现电网内部无功功率最小化是人们追求的目标。随着补偿技术的不断完善和微机信息技术的发展，我们可以建立一个补偿系统来达到这一目标。本文所述工厂电网的补偿系统以低压变配电站补偿调节器为基础，各补偿调节器协调工作，实现全电网的无功功率最小化。该系统应考虑以下几点:采用分布式结构，在电网的各低压变配电站配置补偿调节器，以减少无功电流的流距。没太补偿调节器都有一台控制器控制，其补偿指标由系统管理计算机分配；内部采取串行通讯连接，各补偿调节器的数据。系统由一台pc微机进行管理。静止无功功率补偿系统可以扩展成电网信息监控系统，来发挥更大的效益。
1.1无功功率补偿方式
（1）同步调相机；早期无功补偿的装置中，同步调相机是其中最为典型的一种。同步调相机虽能够完成动态的补偿；但其响应的速度慢，且对其的运行、维护较为复杂。目前，电力系统中使用该装置进行无功功率的补偿已较为少见。
（2）并补装置；无功补偿的领域中并联电容器是应用最为广泛的一种无功补偿装置，但该装置中电容补偿仅针对固定无功进行补偿。并补装置采用的是电容分组投切且能够更好的应用于监测负载无功动态的变化；但该装置属于有级无功调节中的一种，无法满足无功平滑无级调节。
（3）并联电抗器；我国目前所使用的电抗器多为固定容量。电力系统中主要用此将容性负荷吸收，并抑制系统中的过电压。并联电抗器也可用来抑制系统中的谐波；其中，抑制谐波次数超过5次时，电抗率的取值应在4%-6%之间；当抑制3次及其以上时，需去13%才能满足抑制要求。
1.2无功功率补偿中存在的问题
电力系统运行过程中，采用以上几种无功补偿方式，在其补偿工作中取得一定的效果。但同时也存在一些问题，从而影响到电网运行的安全和可靠。
电力行业电力系统中无功功率补偿技术的应用，仍采用的是就地补偿的原则。在无功补偿过程中，虽能改善功率因素，但电能的耗损仍未得到解决。电力系统中不允许进行无功的倒送；尤其是负荷低谷时，若进行无功倒送，则会出现电压过高的现象[2]。部分无功补偿装置无功的投切量主要依靠电压来确定，而线路电压水平主要是根据电力系统运行情况而定，因此，在进行补偿时常会出现欠补或过补等现象。
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二、静止无功功率补偿系统的结构
补偿系统由一台PC微机和若干台补偿调节器组成。作为补偿系统管理计算机，通过串行远程通信接口与各补偿调节器联结成总线结构的补偿系统。每个补偿调节器将检测到的功率因数、有功功率、无功功率、补偿电容投人情况等汇集到系统管理计算机。该计算机根据电网中无功功率分量分布情况、各变配电站的距离、补偿电容投人情况、全厂补偿电容容量分布情况再计算出各调节器的无功功率补偿指标，并分别发送给补偿调节器。补偿调节器按照计算的补偿指标进行调节，使本域内无功功率补偿最优，同时为减小全电网的无功功率分担任务。
补偿调节器的结构由单片计算机、电流测量电路、电压测量电路、功率因素相位差角测量电路、模/数转换器、远程通讯接口及功率驱动电路等组成。按照设定的周期601^将测得电网负载电流、电压及电流电压相位差角p送人单片计算机，算出功率因数cosp和无功功率0、有功功率P。通过远程串行通讯线发送到系统管理计算机，调机器每10min接受一次系统管理计算机发来的定值。
作为补偿调节器的目标量。每2min补偿调节@输出一次调节信号，投人/切除出补偿电容器以完成调节本域电网无功功率的目的。在调节过程中，用无功奋率作为调节量可以防止电网轻载时的过调和重载时的欠调，也防止了在电网轻载时补偿电容器的投人/切除振荡。同时以COS<p作为辅助调节量，可以防止在调节时电流电压相位差角已超前仍在补偿（即过度无功功率补偿）情况。
三、结束语
电力系统中无功功率补偿技术的广泛应用不仅能够减少污染、节约成本，而且还能提高电网运行的经济以及社会效益，改善电压的质量。但由于无功功率补偿技术存在一定的问题，因此，在运行过程中应根据实际情况进行改进，使无功补偿技术的作用充分发挥，从而确保电网运行的安全和可靠。现代工业的发展，一方面许多非线性动态负荷产生了电压闪变和谐波污染，另一方面许多生产的自动化设备对电能质量的要求越来越高。这就要求采取有效的措施来减少系统的谐波污染、电压闪变等电能质量问题，并减小系统异常对用户供电质量的影响。此外，电力工业正逐步走向市场竞争，电力公司为保证在市场竞争上立于不败之地，必将要采取有效的措施来提高供电质量。而静止无功补偿技术在解决上述问题时显示出其优越性。从经济角度考虑，电网中加入无功补偿可以减少线路中的无功流动，从而降低线路的能量损耗和改善电能质量。从技术角度考虑，无功补偿技术未来的发展主要是以电力电子逆变技术为核心，将无功补偿与谐波抑制同时考虑。此外电子有源滤波器日益得到完善，由于电力有源滤波器在滤除谐波的时候与电力系统不发生谐振，因此将电力有源滤波与ASVG相结合，以消除传统的ASVG设备中并联无源滤波器所产生的谐振问题也是无功补偿技术发展的一个方向。
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论文作者:宋旭龙
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/7/6
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