低壓智能無功補償係統的設計與應用
應用技術
作者：魏敏 盧小芬
摘要 本文介紹了無功補償原理，分析了傳統無功補償係統與智能化無功補償係統的優缺點。重點介紹了智能化無功補償係統的設計與應用，智能化無功補償控製器和智能電容器間的通信設計以及遠程無線監控係統的設計與研究，通過典型案例的設計和運行數據分析，驗證設計的合理性、安全性。
關鍵詞 智能化；無功補償；無線監控；短信報警；諧波分析
中圖分類號TM761 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）85-0139-02
1 無功補償的原理及發展方向
1.1 無功補償的原理[1]
將電容器和電感並連在同一電路中，電感吸收能量時正好電容器釋放能量，而電感放出能量時電容器卻在吸收能量。它們之間產生能量的交換，即感性負荷所吸收的無功功率，可由電容器所輸出的無功功率中得到補償。
設電感性負荷需要從電源吸取的無功功率為Q吸，設置無功補償裝置後，補償無功功率為Q吸，則電源輸出的無功功率減少為Q'=Q吸-Q吸，功率因數由COS提高到COS'，視在功率S2減少到S1。視在功率的減少可相應減少供電線路的截麵和變壓器的容量，減少設備投資成本。則有：，電壓損耗計算公式： 。由此可以看出，采用無功補償措施後電源輸送的無功功率減少了，相應的也使電網和變壓器中的功率損耗下降，提高供電效率。
1.2 無功補償係統的發展方向
隨著智能電網建設步伐的加快，電力設備智能化已經成為了趨勢，因此，電力設備需在狀態監測、狀態檢修、遙視等方麵做相應的技術改進，無功功率補償係統在電力供電係統中承擔著提高電網功率因數、降低無功損耗、提高用電效率、改善供電環境的重要作用，在我國，電力浪費數量巨大，部分地區電網質量嚴重超標，在配電係統中用戶消耗的無功功率約占總功率的50%～60%[2]，其餘的無功功率全部消耗在電力配電係統中；因此，合理的設計或改造這個供電係統，有利於減少電網損耗，提高電網質量；而智能化無功補償能滿足堅強智能電網的要求，能實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合。
電力設備的智能化需求成為了無功補償係統發展的動力和方向，因此，近年來，智能化的無功補償係統漸漸成為了市場需求的主體，而傳統的無功補償係統由於自身結構複雜、接線繁瑣，不易維護等原因，漸漸被智能化無功補償係統超越甚至取代。
2 智能無功補償係統的設計
此智能無功補償控製係統由智能綜合集成模塊、智能無功補償控製器、數據集中通訊器、遠程數據中心（監控軟件）、報警中心和客戶端組成。
其中，智智能綜合集成模塊和智能無功補償控製器間通過RS485通信接口連接，其間沒有像傳統無功補償那樣有複雜的二次線連接，大大降低了二次接線的難度，減少接線時間。遠程數據中心、報警中心和數據集中通訊器間采用CDMA無線傳輸通信方式，這種通信方式對距離的要求較低，能實現數據快速傳輸；數據中心和客戶端采用互聯網網絡接入方式，這種通信方式通用性強，成本較低，為用戶降低運行成本。
2.1 智能綜合集成模塊介紹
智能綜合集成模塊采用一體式設計，內有幹式電容器、濾波電抗器、智能測控單元（采用單片機設計）、晶閘管複合開關和線路保護單元組成，智能控製模塊內傳感器可采集電容器運行時的電流，可采集電容器電壓等參數，通過數據傳輸給無功補償控製器，從而實現過壓、欠壓、過流、缺相、開關故障、三相不平衡保護等；此智能模塊采用“過零投切”技術，確保電容器投切時無湧流產生，除去湧流對電網的衝擊。回路串聯濾波電抗器，降低非線性諧波電流對電網的危害。此係統可實現係統自愈功能，當有一台智能綜合集成模塊出現故障時，係統可將故障設備切除，將另外一台正常設備做主機，重新構建起新的補償係統，從而達到係統自愈的功能。智能無功補償控製器有液晶顯示麵板，可顯示運行參數，讓用戶對補償係統運行情況一目了然。
此智能綜合模塊可替代傳統無功補償係統中的控製器、熔斷器、接觸器、熱繼電器、電力電容器、指示燈、電流電壓表，安裝、維護方便，節省安裝空間，減少二次接線，減少維護。