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電力電子技術、智能控制技術和信息通信技術的不斷發展,帶動了許多電力新技術、新設備的不斷出現,近年來隨著城鄉電網改造的進行,智能無功補償技術在各地低壓配電網的公用配變被廣泛應用,它集低壓無功補償、綜合配電監測、配電臺區的線損計量、電壓合格率的考核、諧波監測等多種功能于一身;同時還充分考慮了與配電自動化系統的結合。
1.傳統的低壓無功補償設備的狀況:
(1)采集單一信號,采用三相電容器,三相共補
  這種補償方式適用于負荷主要是三相負載(電動機)的場合,但如果當前的負載主要為居民用戶,三相負荷很可能不平衡。那么各相無功需量也不同,采用這種補償方式會在不同程度上出現過補或欠補。
  (2)投切開關多采用交流接觸器
  其缺點是響應速度較慢,在投切過程中會對電網產生沖擊涌流,使用壽命短。
  (3)無功控制策略
  控制物理量多為電壓、功率因數、無功電流,投切方式為:循環投切、編碼投切。這種策略沒有考慮電壓的平衡關系與區域的無功優化。
  (4)通常不具備配電監測功能
2.目前應用的智能無功補償設備狀況:
  1)補償方式
 (1)固定補償與動態補償相結合
  隨著社會的發展,負載類型越來越復雜,電網對無功要求也越來越高,因此單純的固定補償已經不能滿足要求,新的動態無功補償技術能較好地適應負載變化。
 (2)三相共補與分相補償相結合
  新的設備尤其是大量的電力電子、照明等家居設備,都是兩相供電,電網中三相不平衡的情況越來越多,三相共補同投同切已無法解決三相不平衡的問題,而全部采用單相補償則投資較大。因此根據負載情況充分考慮經濟性的共分結合方式在新的經濟條件下日益廣泛應用。
 (3)穩態補償與快速跟蹤補償相結合
  穩態補償與快速跟蹤補償相結合的補償方式是未來發展的一個趨勢。主要是針對大型的鋼鐵冶金等企業,工藝復雜、用電量大、負載變化快、波動大,充分有效地進行無功補償,不僅可以提高功率因數、降損節能,而且可以充分挖掘設備的工作容量,充分發揮設備能力,提高工作效率,提高產量和質量,經濟效益大。
  2)采用先進的投切開關
3.目前采用的投切開關主要有以下幾種。
  (1)過零觸發固態繼電器
  其特點是動態響應快,在投切過程中對電網無沖擊、無涌流,壽命較長,但有一定的功耗和諧波污染,目前運用比較普遍。
  (2)機電一體化智能復合開關
  該開關是由交流接觸器和固態繼電器并聯運行,綜合兩種開關的優點,既實現了快速投切,又降低了功耗。目前主要由于成本及可靠性原因應用較少。
  (3)機電一體化智能型真空開關
  該開關采用低壓真空滅弧室及永磁操作機構,可實現電容過零投切,還可適應電容器串聯電抗器回路的投切,壽命長,可靠性高,目前正在實現商品化。
  3)采用智能型無功控制策略
  采集三相電壓、電流信號,跟蹤系統中無功的變化,以無功功率為控制物理量,以用戶設定的功率因數為投切參考限量,依據模糊控制理論智能選擇電容器組合,智能投切是針對星—角結合情況。電容投切控制采用智能控制理論,自動及時地投切電容補償,補償無功功率容量。根據配電系統三相中每一相無功功率的大小智能選擇電容器組合,依據“取平補齊”的原則投入電網,實現電容器投切的智能控制,使補償精度高。
  (1)科學的電壓限制條件
  可設定的過、欠壓保護值,可設置禁投(低谷高電壓)、禁切(高峰低電壓)電壓值,具缺相保護功能,以無功功率為投切門限值。
  (2)可設置投切延時
  延時時間可調(既可支持快速跟蹤無功補償,也可支持穩態補償),同組電容投切動作時間間隔可設置,對快速跟蹤補償可設置為零。
  4)集成綜合配電監測功能
  綜合配電監測功能集配電變壓器電氣參數測量、記憶、通信于一體,是一套比較完整的配電運行參數測量機構,是低壓配電電網中考核單元線損的理想手段。它能隨時為電網管理人員提供所需要的各類數據,是為電網的安全運行和經濟運行提供可靠的管理依據,是配電電網自動化系統的基本組成部分。主要功能如下:
  (1)實時監測配變三相數據:電壓、電流、功率、功率因數、頻率(1~3次諧波);
  (2)累計數據記錄、整點數據記錄和統計數據記錄功能,累計計量有功、無功電量;
  (3)查詢統計分析功能并根據輸入條件生成各種報表、曲線、棒圖、餅圖。
  一般都配有相關的后臺處理軟件,大多數可實現網絡多機操作與數據共享。
  5)集成電壓監測功能
  根據電壓檢測儀標準進行采樣與數據統計處理,便于用戶考核電壓合格率,可用于電壓監測考核。
  6)集成在線諧波監測功能
  較好一點的監測終端采用DSP作為CPU,應用FFT快速傅立葉算法,可精確計算測量出電壓、電流、功率因數、有功及無功電量等配電參數,還可以分析1~3次諧波,從而實現在線的諧波監測功能,該數據可根據用戶要求在后臺軟件上進行分析處理。
  7)通信
  某些功能較先進的監控終端充分地考慮了設備的可持續性使用,采用標準的RS232、RS485接口,可根據用戶要求特殊配置Modem、現場總線(Profibus)等,與配網自動化系統有機結合。具體通信方式有以下幾種,或是其一或是多種方式的結合。
  手工抄表:有線、無線、電卡等多種抄表方式。
  直接通信:與配電自動化系統接口,為用戶提供了多種解決方案以適應不同的配網自動化系統與子站或主站的直接通信。
  與FTU的通信:可通過FTU實現一點對多點采集,以實現數據遠傳并與配電自動化系統接口與集抄系統的通信,通常采用載波或直聯。
  8)模塊化結構
  當前應用較廣的模塊化設計結構,將電容器、投切開關、保護集成在一個單元內,形成多種容量規格的標準化單元,其特點是結構與功能的模塊化形成滿足不同用戶要求的系列產品,同時還便于各種裝置在使用現場的維修與調整。
  總之,隨著科技的快速發展進步,高科技企業的增加,電力企業在如何更好地滿足用戶不斷提高的需求的同時,還要對用戶電網進行更全面的管理、監控,在這個過程中,將有各種新技術、新設備發展起來,未來的無功補償技術將會更加經濟有效。
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