自动化无功补偿技术的应用

白小川

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摘要：随着科学技术的不断往前迈步，许多新兴的先进的技术在各个领域得到运用，并且这些合理及时的应用为国家和社会带来了许许多多的效益有的也为人民群众带来了切切实实的方便与利益。这些科学进步带来的红利，相当快的辐射到了社会经济的方方面面，让我们对于科学的进步与利用有了一个更加科学而又全面的认识。先进的科学技术的应用，不仅在提高效率和保证安全性方面显而易见，另外在节能减排、节约资源、推动绿色可持续发展、提高资源利用率等方面有着很大的作用。文章旨在对这些新兴技术的应用以及应用后所产生的效果，进行进一步的探究与讨论。

关键词：自动化；无功补偿技术；应用

引言

近年来，随着中国电气技术水平的提高，供电能力与供电质量显著提升。与此同时，随着电力系统规模的扩大以及设备接入数量的增多，系统运行状态受到电压波动、谐波增大等因素的影响，稳定性较差。在这一背景下，无功补偿是改善供电环境与提高供电效率的重要技术举措，也为谐波治理等问题提供了可行的解决途径。

1无功补偿技术的基本原理及实现方式

1．1电气自动化中无功补偿技术的基本原理

在电气工程中的相关设备运行过程中，通常用视在功率来表示电气相关设备的容量，这个容量一般是设备可以转换的最大功率，所有设备在进行功率输出过程中，不仅有有用功率，还有因为各种损耗产生的无功功率。所谓的有功功率就是转换成所需要提供消耗的热能、机械能等其他形式的能源，无功功率产生的能量一般不能被消耗，主要是由于设备的摩擦或者产热等因素产生的能量损耗。在我国目前普遍发展的无功补偿技术中，就是通过对电网中产生的无用功率进行充分的利用，尽量减少无功功率的消耗。

1．2电气自动化中无功补偿技术的实现方式

一般在电气设备的电路中，能量的转换主要是通过两种不同的容性功率的转换实现的，如果容性负荷输出无功功率，则能实现对感性负荷的补偿。一般在电力系统的相关设备中安装一些无功补偿的设备，就可以在一定程度上降低能耗、提升输出功率。我国现阶段电气自动化无功补偿的实现主要通过以下几种方式:①集中补偿，通过并联的方式把电容器安装在高压、低压输电线路之中;②分组补偿，在并联的电路中，把电容器装在车架电平或者变压器的低压一侧;③单台电动机补偿，通过将并联的电容器和单台的电动机相互连接的方式达到补偿的效果。

2无功补偿技术在电气自动化中的具体应用

2.1有源滤波器

有源滤波器是在提供电源条件下，由电流互感器采集线路电流信号，对信号加以谐波分离计算后获取谐波参考信号与开关信号，再通过信号控制单相桥，获取与线上谐波信号相匹配的谐波电流，这一谐波电流与负序电流方向正好相反，起到抵消线上谐波电流的作用。在电气自动化系统中，这类补偿装置有着不易出现谐振现象、调节速度快、完全吸收系统内谐波的优势，但装置价格较为高昂，且单套装置容量有限，不适用于大容量场景。

2.2静止无功发生器

静止无功发生器属于有源形补偿装置的一种，应用到脉冲宽度调制、电压电源逆变等新型技术，采取并联方式或经由电抗器把自换相桥式电路接入到系统当中，对电路交流侧端所输出的电压幅度、电压相位等参数进行调节控制，或是调整交流侧输出电流值，从而起到吸收以及提供无功功率的作用。根据实际情况来看，在电气自动化领域，静止无功发生器具备快速动态响应、双向补偿、占地面积小、无级调节、电容电抗容量要求宽泛的优点，可以跟踪负载冲击电流和跟踪补偿谐波电流，综合性能远超过传统无功补偿装置。例如，从无级补偿角度来看，传统补偿装置普遍采取有级补偿方法，设立3～10个级别，各级别的无功千伏安波动较大，每增减一级时变动数十无功千伏安，而静止无功发生器可以从0.1无功千伏安起进行补偿，在实质意义上做到了精确补偿。而从响应速度角度来看，静止无功发生器可以在5ms内完成响应动作，由额定容性无功迅速转换到额定感性无功。

2.3在回路电流平衡中的应用

无功功率补偿技术，可以很大程度上起到平衡电流的作用。比如在电网工程中发挥的用于平衡电流的实例和原理。我们都知道，对于传统的电网运营都是采用有功率的输送当时，回忆起我们在高中课堂里所学习到的电路知识，我们可以发现，在运用传统的功率补偿方法进行电力运送时，所输送的电流电压值越小在输送的过程中所损失的功率越大，因此国家大力推动发展高压输电技术，建设了大量的高压、特高压输电设施用以输送电流减少电流资源在输送过程中造成的功率损失。但如果应用无功功率补偿技术，就能大大降低电流的输送过程中造成的功率损失。因为这种依靠电容感应来传输电力资源的，并不会在传送运输的过程中产生大量的资源浪费，减少了大量的资源投入成本。

3无功补偿技术在电气自动化中的应用策略

3.1应用新型潮流控制器

在早期电气自动化项目中，主要配置无源滤波器、有源滤波器、真空断路器等作为无功补偿装置，实际无功补偿效果与预期效果存在出入。例如，无源滤波器存在通带内信号能量损耗、偶尔引起电磁感应、不适用低频域、负载效应明显的缺点。有源滤波器存在可靠性差、不适用于高压与大功率场景、通带范围受有源器件限制的缺点。对此，可选择配置综合潮流控制器作为无功补偿装置，控制器由2个电压源变换器所组成，保持共用直流侧电容关系，首台变换器经由第二台变换器并联接入电气自动化系统，负责向系统提供无功功率和向第二台变换器提供有功功率。相比于传统无功补偿装置，综合潮流控制器同时具备串联补偿以及电压调节等多项使用功能，即可以实现对线路无功功率和有功功率的迅速、精准、独立控制，起到预防系统振荡和强化线路输送能力的作用，同时，所提供无功功率由装置本身产生，不会在系统运行期间消耗额外的有功功率。

3.2在配电线路中的应用

配电线路当中应用无功补偿技术，能够极大的提升电气自动化的运行效率，从而对分支线路进行无功补偿，配电线路当中采用无功无偿技术的时候，应当充分利用配电变压器对分支线路进行综合全面的分析，进一步了解无功损耗状况，全面了解和掌握无功耗损的具体结构，从而进一步确定补偿容量，工作人员应当尽可能选择相对适合的分支线路。补偿设备在实际运行过程中，配电线路会处于补偿状态，工作人员应当针对具体的时间节点以及具体电压变化状况进行科学合理的判断，确定电容器投入过程以及具体用量，从而进一步实现最优补偿。

3.3在无功功率补偿中的应用

电气自动化的无功功率补偿技术，应用场景十分宽泛，几乎存在于电气自动化系统的方方面面，可以说是电气自动化系统的臂膀和触手。这一技术逐渐替代了电路系统中传统的以有功补偿的为主要供电方式的重要地位。由于传统供电技术存在供电质量不高、供电精准度不够、供电能力有限等各种致命的缺点，严重拖慢了行业的良性发展。而无功补偿技术凭借其小巧、精准、灵敏、供电质量好等特点，大多开始被应用到电路系统的连接处和一些实现功能的核心技术领域。如大量的无功补偿技术被广泛应用到，对精密程度需求更高的传感器中。传感器是实现各种自动化功能的关键部件，因此往往需要非常精密的供电技术来进行支撑才能达到所需要的灵敏。同时，这一技术的应用也为行业技术的发展带来了许许多多的突破点，取得了许多优秀成果。

结语

综上，电气自动化系统中的无功补偿技术的应用，给我们带来了切切实实的便利，也解决了许多行业面临的问题，给行业的发展带来了很大的突破。相信这一技术的不断发展和创新，将给我们的生活带来更多的惊喜与便捷，给社会创造出更多价值，带动国家制造业的发展。从业者应该在此基础上，牢固掌握好专业知识，培养相关能力，在已有技术的基础上，开阔视野勇于创造，实现价值。

参考文献

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