智能电网中的电力无功补偿技术探讨马忠

智能电网中的电力无功补偿技术探讨马忠

马忠信党成斌

(国网渭南供电公司陕西渭南714000)

摘要：随着我国经济高速发展，各行各业对于电力的需求越来越高，高电压远距离的输送方式成为电力发展的方向，智能电网成为我国电力的发展趋势。大量接入的非线性设备产生了大量无功功率，给我国的电网造成了很大负担。通过对智能电网中的电力无功补偿技术进行研究，结合我国实际情况，介绍无功补偿技术的构建原则、方法以及评价体系，为我国进一步构建智能电网提供理论支持。

关键词：智能电网；电力；无功补偿；技术

前言

随着我国社会经济的不断发展，智能电网在众多行业中得到了广泛应用，使我国社会经济得到了快速的发展。无功补偿技术作为电力行业中的重要技术之一，主要是充分利用自动化技术中的相关特征，利用无功、谐波等对系统进行补偿，以此来减少电力损耗，为电网系统的运行提供更多的安全保障。

1电力系统中无功补偿的基本概念

无功补偿即为无功功率补偿，把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿。

在电力传输过程中，无功功率能够降低供电系统中变压器功率损耗以及输电线路电能传输损耗，进而提升电能利用率，改善供电环境，在电力供电系统中发挥着十分重要的作用。通过合理选用补偿设备，能够在最大程度上降低电能网络损耗，进而促进电网运行质量的提升。需要注意的是，如果补偿设备选用不当，就会影响电压稳定性，甚至会造成供电系统瘫痪。

2无功补偿技术的应用现状和实现方式

2.1应用现状

在我国电气自动化技术迅猛发展的背景下，为了提升电气系统中的相关功率因数，使负序电压降到最低，主要采用的方式为滤波技术，这种技术在实际应用中简单有效，近年来，我国在该技术的基础上又进一步加强研究，无功补偿技术诞生，能够对谐波进行更好的处理，提升高功率因数，使负序电压得到进一步的降低。由于滤波通路是在原有基础上产生的，因此可以将谐波进行有效的消除，具有十分重大的现实应用意义。

2.2实现方式

无功补偿技术在电气自动化的实际应用过程中，主要的实现方式为以下几种:一是将电容器与电阻抗相结合达到无功补偿的目标。利用电容器和电阻抗建立谐波器的方式，能够有效做到无功补偿，但是在实际安装的过程中，应充分考虑和保障电抗器和电容器中的实际功率大小，确保其在提升功率因数的过程中，使负序电压有效降低。二是利用真空断路器的方式达到无功补偿。该项操作的方式较为简单方便，并且投入的资金较少，因此在实际应用中获得广泛的认可和青睐。但是在实际应用的过程中，如若相关人员合闸，则电容器将会在较短的时间内进行电压累积，最终对整个系统的补偿效果产生极大的不利影响。

3智能电网中应用无功补偿技术的方法和措施

3.1实现就地补偿

无功补偿技术是为了减少有功功率在传输的过程中的消耗和多余的电费支出，从而提高整个电力系统的运行功率。相关研究显示，50%的无功功率来自电网线路和配电变压，另外50%的无功功率源于用户端的设备，在这种情况下需要加强电力部门与用户补偿之间的联系，才能使双方都获益。加强与客户的合作，加大对行无功补偿技术重要性的宣传，以获得企业与个人的最大经济收益。

3.2分散补偿为主

在进行大量无功补偿的时候，要加强对系统中的设备与线路的分散补偿。补偿对象需要以分散补偿为主，要从实际出发来进行安装和使用分散补偿，才能从根本上满足需求，实现最大的经济利益。

3.3降低损耗

降低损耗是无功补偿技术最重要的作用，其通过电压调整来保证用户的用电需求和质量。智能电网会因为电压过高而对线路产生影响，并造成配电变压器70%的损耗。在这种情况下，要从根本上达到损耗标准和要求就需要加装电容器设备，投资和使用无功补偿设备，进一步提高智能电网的功率因数。

3.4无功补偿技术的物理构架和网络通信构架

物理体系主要是指设备和电站，其中电站包括子站和主站，设备主要指配电设备、补偿设备和线路节点设备。节点设备主要起到无功平衡的作用，子站的作用是管理区域内的无功平衡，主站起到协调整个电网的无功平衡的作用。通信网络包括无线通信与有线通信网络，为了配电节点与线路节点的数据传输，通过4G等无线网络实现对主站与子站的协调控制。

3.5无功补偿技术系统的安全设计

首先，在网络安全层面，主站采用防火墙和软件防护进行网络安全防护，为系统外的数据传输设置专门的WEB发布服务器。子站采用GPRS数据传输，利用密文保护保证数据传输的完整性与安全可靠性。其次，进行分组权限设置，对不同身份进行分组，预防无权限人员在登录、控制、修改等方面进行越权使用和操作。按照电网应用功能进行安全分区，并配合五防系统在系统主站和子站设置安全闭锁，这样可以使部分操作指令不能进行。最后，各种系统硬件需要进行防雷设计，以免雷击损坏设备或引起事故。

3.6无功补偿系统评价指标体系建立

3.6.1指标体系构建原则

智能电网无功补偿的评价指标影响因素有很多，指标体系的建立要充分考虑系统性、典型性、可操作性、动态性、科学性。智能电网的无功补偿体系是一个整体，各个评价指标分别体现各个子系统的特征，同时也在整体上反映各子系统之间的相互关系。评价指标要具有代表性，能够代表特定区域的特征。评价指标需要概念明确并考虑评价对象的动态性，通过定性与定量相结合的方式收集相关数据，对指标进行量化使用，准确把握智能电网无功补偿系统评价的实质。指标体系的设计应做到与实际相结合，准确反映无功补偿系统的实际应用情况，对客观事实进行科学的评价。

3.6.2指标体系的建立

由于智能电网的电力无功补偿的经济价值进行项目评价时无法准确计算，所以不能用传统的评价方式进行评价。可以将评价指标体系分为盈利和清偿两种能力。通过成本收益来体现盈利能力，由工程造价、维护成本、增益变化这三个指标来解释项目盈利能力。通过配电管理手段、电网安全度、电压频率稳定性这三个指标来评价清偿能力。当电网出现异常电压波动时，就地装置可以让电网状态达到快速平衡和安全，无功补偿系统扩展了电网的控制范围，保障了智能电网的安全性和稳定性。分散的补偿装置可以及时记录智能电网的运行状态，实时对智能电网进行管理，增强了对异常配电设备的管理，也能够对窃电行为起到有效的控制作用。

结语

综上所述，现如今，我国电力行业发展迅速，在变电设计中，无功补偿技术的应用越来越广泛，本文主要对电力系统设计中的无功补偿设计要点进行了详细探究。根据本文分析可见，无功补偿技术主要有调相机、电容器、电抗器、无功补偿器（SVC）以及静止无功发生器（SVG），在具体的应用过程中，需要结合实际情况合理选用，同时还应该对变电站建设位置进行科学合理的定位，确定无功补偿目标，优化主接线设计，在变电运行过程中，对各类设备进行日常维护管理，保证电力系统正常运行，促进我国电力行业的可持续发展。

参考文献:

[1]豆书亮，孙科，殷莎，等.用户变电站无功补偿配置方案研究[J].电力电容器与无功补偿，2016，37（1）：76~80.

[2]张志毅，全凤岐.变电站10kVSVQC无功补偿与电压优化成套装置[J].电力电容器与无功补偿，2013，34（4）：7~10.