配电系统中智能低压无功补偿技术的研究

）

段悦芬（1978—），女，工程师，主要从事供配电设计。

配电系统中智能低压无功

补偿技术的研究

段悦芬

（北京美盛沃利工程技术有限公司上海分公司，上海200001）

摘

要：系统地介绍了传统低压无功补偿技术的优缺点，集中阐述了低压配电系

统中智能低压无功补偿的补偿方式、投切技术和系统监控等技术。该技术的应用，可以提高电网的电压质量、减少电损。

关键词：配电系统；无功补偿；投切；智能；节能中图分类号：TM 714．3

文献标志码：A

文章编号：1001-

5531（2011）07-0053-03Study on Low Voltage Reactive Power Compensation

Technology in Power Distribution System

DUAN Yuefen

（Shanghai Branch of Beijing Maison Worley Parsons Engineering Technology Co．，Ltd．，

Shanghai 200001，China ）

Abstract ：The advantages and disadvantages of traditional low voltage reactive power compensation technology were introduced systematically．The compensation methods ，switching and system monitoring technology and so on of intelligent low voltage reactive power compensation in low voltage distribution system were expounded．The appli-cation of the technology could raise grid voltage quality and reduce electrical loss．

Key words ：distribution system ；reactive power compensation ；switching ；intelligent ；energy conserva-tions

0引言科学技术的迅猛发展带动了许多电力新技术、新设备的出现，这些新技术和新设备对电能质量的要求更高。近年来，中国电网也正朝着大容量、高电压的方向发展，从单一的地方小电网逐渐发展成为大区域联网的系统，这对电网系统节能提出了更高的要求。同时，大容量、大规模电力系统所面临的问题也日益突出，电力系统稳定性一旦遭到破坏，必将造成巨大的经济损失和灾难性的后果。随着配电系统改造的进行，智能无功补偿技术在各地低压配电网的公用配变被广泛应用，它集低压无功补偿、综合配电监测、配电区的线损计量、电压合格率的考核、谐波监测等多种功能于一身。

1传统低压无功补偿设备的缺点

（1）采集单一信号，采用三相电容器，三相共补。此种补偿方式主要适用于三相负载（电动机）的场合，但主要用电为单相负荷的居民用户，难免三相负荷不平衡。那么，各相无功电量也不同，采用这种补偿方式会在不同程度上出现过补或欠补。

（2）投切开关多采用交流接触器。其缺点是投切响应速度较慢，在投切过程中会对电网产生冲击涌流，使用寿命短、故障多、维修费用高。

（3）无功控制策略。控制物理量多为电压、功率因数、无功电流。投切方式为循环投切和编码投切。该策略没有考虑电压的平衡关系与区域的无功优化。

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（4）通常不具备配电监测功能。

2配电系统智能低压无功补偿技术

2．1智能低压无功补偿方式

（1）固定补偿与动态补偿相结合。随着社会的发展，负载类型越来越复杂，电网对无功要求也越来越高，因此，单纯的固定补偿已经不能满足要求，新的动态无功补偿技术能较好地适应负载变化。

（2）三相共补与分相补偿相结合。新的设备尤其是大量的电力电子、照明等家居设备都是两相供电，电网中三相不平衡的情况越来越多，三相共补同投同切已无法解决三相不平衡的问题，而全部采用单相补偿则投资较大。因此，根据负载情况充分考虑经济性的共分结合方式在新的经济条件下日益广泛应用。

（3）稳态补偿与快速跟踪补偿相结合。稳态补偿与快速跟踪补偿相结合的补偿方式是未来发展的一个趋势，主要是针对大型的钢铁冶金等企业，工艺复杂、用电量大、负载变化快、波动大，充分有效地进行无功补偿，不仅可以提高功率因数、节能降耗，而且可以充分挖掘设备的工作容量，充分发挥设备能力，提高工作效率，提高产量和质量，增大经济效益。

（4）分散补偿。中国城镇低压用户用电量增长很快，生产、居民生活对无功需求都很大。直接在用户末端进行无功补偿，能更好地降低电网损耗和维护电压的稳定，根据GB50052—2009《供配电系统设计规范》中提出的容量较大负荷平稳且经常使用的用电设备无功负荷单独就地补偿。针对用户负荷小、波动大、地点分散、无人管理的特点，应建用智能型控制、免维护、体积小、易安装、功能完善的分散补偿。

2．2先进的投切开关技术

目前采用的投切开关主要有以下几种：①过零触发可控硅控制电子开关，其特点是投切速度快，在投切过程中对电网无冲击、无涌流、寿命较长，但有一定的功耗和谐波污染，目前运用比较普遍；②机电一体化智能复合开关。该开关是由交流接触器和固态继电器并联运行，既有可控硅开关过零投切的优点，又有接触器开关功耗小的优点，可广泛应用于低压无功补偿控制系统；③低涌流真空开关采用自身的控制装置，监测电源及电容器的端电压，在事先设定的相位角发出合闸脉冲使开关各项合闸，这避免了元件串联而引起的同步及保护问题，更具有广泛的应用空间。2．3智能型无功补偿控制器的选用

以无功功率为控制物理量，以用户设定的功率因数为投切参考限量，依据模糊控制理论智能选择电容器组合，智能投切是针对星-角结合情况。电容投切控制采用智能控制理论，自动及时地投切电容补偿，同时集数据采集、通信、无功补偿、电网参数、分析等一体，并通过后台软件将存储记录的数据以图表或报表的形式显示、打印，及时对电网系统实时监测补偿无功功率容量。根据配电系统三相中每一相无功功率的大小智能选择电容器组合，依据“取平补齐”的原则投入电网，实现电容器投切的智能控制，使补偿精度高。

（1）科学的电压条件。可设定的过、欠压保护值、可设置禁投（低谷高电压）、禁切（高峰低电压）电压值，具缺相保护功能及缺相时间，以无功功率为投切门限值。

（2）可设置投切延时。延时时间可调（既可支持快速跟踪无功补偿，也可支持稳态补偿），同组电容投切动作时间间隔可设置，对快速跟踪补偿可设置为零。

2．4集成综合配电监测功能

综合配电监测功能集配电变压器电气参数测量、记忆通信于一体，是一套比较完整的配电运行参数测量机构，是低压配电电网中考核单元线损的理想手段。它能随时为电网管理人员提供所需要的各类数据，以图表及报表的形式显示、打印，是为电网的安全运行和经济运行提供可靠的管理依据，是配电电网自动化系统的基本组成部分。主要功能如下：

（1）实时监测配变三相数据。电压、电流、功率、功率因数、有功功率、无功功率、频率（1 13次谐波）、电容器投切状态、故障状态。

（2）累计数据记录、整点数据记录和统计数据记录功能，累计计量有功、无功电量、月累计停电时间。

（3）查询统计分析功能并根据输入条件生成各种报表、曲线、柱状图。

一般都配有相关的后台处理软件，大多数可

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—·智能配网自动化·低压电器（2011No．7）

实现网络多机操作与数据共享，通过获得详细准确的数据来了解电能的使用情况。

2．5电能质量监测及分析

对整个系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续的监测。实时监视系统谐波含量，电压闪变、扰动，频率偏差，不平衡度，功率因数等电能质量问题。通过手动或自动触发波形捕捉，记录扰动波形，进行电能质量分析和故障分析。2．6集成在线谐波监测功能

采用DSP作为CPU，应用快速傅里叶算法，可精确计算测量出电压、电流、功率因数、有功及无功电量等配电参数，还可以分析1 13次谐波，系统为用户提供了综合的电能和需量统计报表功能，包含不同馈线的不同费率时段的用电量，可以进行日、月、季、年的统计与记录，能匹配电力公司帐单结构进行峰谷平统计与记录，并可以进行显示，打印和查询。全面分析用户负荷和系统负荷，优化系统容量设计。变压器损耗/线损补偿有助于合理分摊生产成本。

2．7通信方式

某些功能较先进的监控终端充分地考虑了设备的可持续性使用，支持GSM短信、GPRS网络、无线电台、RS-485组网方案等。具体通信方式，或是其一或是多种方式的结合。

3配电系统中无功补偿的节能

配电网无功补偿对配电网经济运行起着很重要的作用，其节能降耗主要表现在：①提高供电设备的效益，降低功率损耗和电能损耗；②提高供电电压质量，减少电能使用浪费，指导电能消耗合理分配，帮助用户进行节能规划并实现持续节能。

4结语

通过实施无功补偿和电压调节，使无功功率得到了自动实时补偿，通过智能变配电系统的监控画面，以及数据库返回的各种信息，及时了解用电系统的运行状态，通过无功补偿控制器监视用电系统电能质量帮助用户有效地管理负荷，减少非正常耗电，可以有效地获得故障的位置、原因及故障电流等多种参数，帮助用户快速排除故障，减少停电损失，提高用电设备效率，增加使用寿命。

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收稿日期：

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2010－02－18

（上接第37页）

电磁干扰。且试验中也应注意耦合系数对其他电路参数的影响。

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收稿日期：2010－08－10

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