电力调度中无功补偿策略分析

电力调度中无功补偿策略分析

何洋洋

（国网陕西省电力公司咸阳供电公司陕西咸阳7120003）

摘要：电力调度主要是为了能够进行功率的调度，但随着我国经济发展速度的加快，电力系统联网容量和输电电压不断增加，电力调度的任务也开始逐渐加重，所以电网运行更加需要考虑其稳定性和安全性，这就对电力调度运行提出更高的要求。基于此本文将对电力调度中的无功补偿技术进行分析与研究。

关键词：电力调度；无功补偿；常用方法；发展方向

1无功补偿的基本原理

所谓的无功补偿技术便是指无功补偿电源，主要目的是为了给系统提供必要的无功功率，降低电网能耗、提高电力系统功率因数，最终实现对整个电网电压质量的提升。而且，无功功率决不是无用功率，它的用处其实很大。如果没有无功功率，则变压器的一次线圈便无法产生磁场，进而导致二次线圈无法感应出电压。所以，如果没有无功功率，变压器便无法进行变压工作、电动机便无法转动。正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率，如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率建立正常的电磁场，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。但是从发电机和高压输电线供给的无功功率远远满足不了负荷的需要，所以我们需要在电网中设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。当电网需要增设无功补偿时应按照“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”的总原则，进行合理的配置，以便取得最大的综合补偿效益。其具体要求是：既要满足全区（地区）的无功功率平衡，还要满足分区（供电区）、分站（变电站）的无功平衡，尽可能地使长距离输送的无功量小，最大限度地减少功率及电能损耗。集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主。既要在变电站进行集中补偿，又要在配电线路及部分用户进行分散补偿，但大部分补偿设备应配置在配电网络中，以实现就地就近补偿，电力部门补偿与用户补偿结合。

2无功补偿工作中存在的问题

2.1补偿方式问题

目前很多电力部门采用的无功补偿方法基本都是就地补偿，不向系统倒送无功，即只考虑补偿功率因素，而没有考虑到如何降低系统网络的损耗。

2.2谐波问题

电容器具有一定的抗谐波能力，但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响，甚至造成电容器的过早损坏；并且由于电容器对谐波有放大作用，因而使系统的谐波干扰更严重。

2.3无功倒送问题

无功倒送在电力系统中是不允许的，特别是在负荷低谷时，无功倒送会造成电压偏高。

2.4电压调节方式的补偿设备带来的问题

有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的，线路电压的波动主要由无功量变化引起的，但线路的电压水平是由系统情况决定的，这就可能出现无功的过补偿或欠补偿。

3电力调度无功补偿常见技术

3.1同步电机技术

同步电机技术包括了同步调相机、电动机和发电机。在其正常运行下，同步电机的功率因素会存在一定滞后性，从而实现对系统无功的提供。另外，同步电动机通过激励电流的调整，来对输出无功电流的方向和大小作出改变。当激励电流降低时，功率因数超前，系统内多余的无功被吸收。但这种技术成本较高，且安装起来较为困难。

3.2静止无功补偿器技术

静止无功补偿器由电容器和电抗器共同构成，它能够平滑快速地满足无功补偿的需求，但由于受到来自晶闸管的控制，故在电抗器投切的过程中会有谐波的产生。

3.3静止无功发生器技术

三相桥式变流电力是静止无功发生器的基本电路，其不需要电容器和电抗器等大容量的储能元件，而只需要安装小电容电容器在其直流侧，便可实现对其电压的维护。通过实施PWM控制，便可发出与吸收无功功率，但对其系统的控制则较为复杂。

4电力调度无功补偿的常用方法

4.1随器补偿方法

所谓的随器补偿方法，其主要原理就是在配电变压器二次侧经过低压保险设置低压电容器，通过此种方式来对配电变压器的空载无功进行补偿。正常情况下，空载励磁无功是配变电压器处于空载状态或者是轻负载状态下的无功负荷表现形式，其中，配电变压器的空载状态是造成电力用户产生无功负荷的主要原因；并且，轻负载状态同样会产生大量的电力耗费。综合目前的现实情况，随器补偿方法是当下进行无功补偿的最为有效的方法之一，并且可以有效降低电网线损、提高供配变电压器的利用率，获得较大的经济效益。除此之外，随器补偿方法还有补偿效果好、维护方便、接线简单等优势。

4.2随机补偿方法

所谓的随机补偿方法，其主要原理就是将电动机和低压电容器组并联在一起，并利用保护装置和控制装置实现两者的同时投切。安全稳定、维护简单、配置灵活、安装简便、成本经济是随机补偿方法的重要优势。随机补偿方式通常均是用来对电动机的无功消耗（主要是励磁无功消耗）进行补偿，所以它能够对用电单位的无功负荷进行有效地限制。由于用电单位停止运转时，低压电容器组等无功补偿设备也一起退出，因此不需要对补偿容量进行频繁地调整。

4.3跟踪补偿方法

所谓的跟踪补偿方法，其主要原理就是以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户母线上面。适用于100kVA以上的专用配电变压器用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。跟踪补偿的优点是运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长，运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂，首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。

5电力调度无功补偿的发展方向

5.1静止无功发生器

静止无功发生器又称静止同步补偿器，是采用GTO构成的自换相变流器，通过电压电源逆变技术提供超前和滞后的无功，进行无功补偿，若控制方法得当，SVG在补偿无功功率的同时还可以对谐波电流进行补偿。其调节速度更快且不需要大容量的电容、电感等储能元件，谐波含量小，同容量占地面积小，在系统欠压条件下无功调节能力强，是新一代无功补偿装置的代表，有很大的发展前途。

5.2电力有源滤波器

电力有源滤波器是运用瞬时滤波形成技术，对包含谐波和无功分量的非正弦波进行“矫正”。因此，电力有源滤波器有很快的响应速度，对变化的谐波和无功功率都能实施动态补偿，并且其补偿特性受电网阻抗参数影响较小。电力有源滤波器的交流电路分为电压型和电流型。目前实用的装置90%以上为电压型。从与补偿对象的连接方式来看，电力有源滤波器可分为并联型和串联型。并联型中有单独使用、LC滤波器混合使用及注入电路方式，目前并联型占实用装置的大多数。

5.3综合潮流控制器

综合潮流控制器将一个由晶闸管换流器产生的交流电压串入并叠加在输电线相电压上，使其幅值和相角皆可连续变化，从而实现线路有功和无功功率的准确调节，并可提高输送能力以及阻尼系统振荡。UPFC注入系统的无功是其本身装置控制和产生的，并不大量消耗或提供有功功率。UPFC技术是目前电力系统输配电技术的最新发展方向，对电网规划建设和运行具有深远的影响。

6结语

综上所述，电力调度的主要目的便是要科学合理地对功率进行调度，但是由于目前输电电压尤其是电力系统联网容量的不断增加以及无功功率负荷的增多，使得当前的电力调度难度越来越大。因此，无功补偿技术是电网更加安全、更加稳定运行的必然选择之一。我们应该将无功补偿技术合理有效地应用于电力调度之中，从而保障电网的安全，优质，经济运行。

参考文献：

[1]李宏，董瑾.无功补偿技术的研究[J].现代电子技术，2011，06：175-178.

[2]朱罡.电力系统静止无功补偿技术的现状及发展[J].电力电容器，2001，04：31-34.