电力系统无功补偿点的确定及补偿方法

【摘要】近年来，伴随着我国经济和科技水平的不断进步和发展，我国电气自动化技术得到大幅度提升，无功补偿作为一种传统的电力技术在电气自动化系统中得到广泛使用。在实际的应用过程中，无功补偿技术仍存在大量问题，制约了电气自动化的进一步发展。基于此，本文对无功补偿点的确定以及无功补偿技术的应用现状进行了分析和探讨以供交流借鉴。
 

【关键词】无功补偿；电子自动化；现状；策略
 

引言
 

电力系统中，电网负荷及容量都是有限的。在实际运行过程中，随着负荷及电容量的不断增加，电网的运行安全也受到严重影响。因此，相关单位必须采取合理措施，提升供电质量和运行效率，从而降低无功损耗。当前，无功优化问题逐步成为电力工作人员关注的焦点，为明显提升供电质量，必须对补偿容量和无功补偿点予以不断精确，从而提升补偿方法的重要性。
 

1在电气自动化发展过程中，应用无偿补偿技术的重要意义
 

随着社会经济的不断发展，电气自动化领域只有积极引进先进技术，拓宽发展思路，才能获得可持续发展。高速电气自动化技术在普及使用过程中，逐步表现出各种各样的问题，比如对于单相电力的牵引产生的负荷变化太过复杂多变，进而产生了无功功率和负序以及谐波等严重的问题，并直接对电气自动化的整个系统的资源无法有效利用。与西方先进的发达国家比较起来，目前国家在电气自动化的行业领域肩负着重大的挑战和压力，尤其对于不可控问题的发生（非线性因素导致）产生的严重影响行业的发展和进步。为此，只有选择性引进无功补偿技术，才能对上述问题作出明显改善，从而有效提升国内电气自动化资源有效利用率和以及安全快速的运行，进而电力企业所获得的经济以及社会效益得以巨大的提升。
 

2电力系统无功补偿的内容和原则
 

通过对无功功率来进行补偿以及优化处理，使得整个电力系统的运行相对安全，除此之外，保证无功的补偿合理性是有效提升无功补偿效果的重要方式，对无功补偿点予以合理选择，从而实现对整个电力系统的合理配置，为确保电力系统的安全运行打下坚实基础。在实际操作过程中，对电力系统的不断优化和无功补偿的合理选择，防止无功功率的远距离传输问题的出现，可以有效的控制无功以及有功率的损耗的大小，进而对电力系统安全有效的运行提供有利条件并促进了经济效益的提升。具体的情况为无功优化规划对于电力系统可以分为以下两个方面：

①确定无功补偿点；

②确定无功补偿节点的补偿容量。需要注意的是，无功补偿节点选择的合理性与否，对电力系统安全性、稳定性和经济性产生直接影响。此外，为实现无功补偿优化的最大化，需要对补偿点予以合理确定。以往无功补偿的确定可以分为以下几个原则：

①结合实际情况对电网网格结构特点予以有效总结，同时对中心点予以合理确定，以便实现对其他节点的有效控制，确保整个电网电压处于安全范围内；

②选择无功补偿点的过程中，应该遵循局部平衡原理，将负荷过大的节点作为无功补偿点，且电路电压等级不同时，也可以使用分层平衡方式，以免出现无功功率在不同电压等级相互流动的情况，从而明显降低无功功率的损耗，明显提升电网运行的合理性和经济效益。在实际操作过程中，无功补偿的标准应始终保持在0.7以上。
 

3无功补偿点的确定
 

3.1电力系统电压稳定状态下的约束条件
 

设功率流向为S（发送端）到R（接受端），电路简化后交流支路如图1所示。在静态电压稳定的前提下，两个功率圆的标准形式是：[URX-Us/2]2+[Ury+（b/2g）Us]2=Us2/4+b2Us2/4g2-PRS/g[URS-Us/2]2+[Ury+（g/2b）Us]2=Us2/4+g2Us2/4b2-QRS/b则圆心坐标分别为：OP[Us/2，-bUs/2g]、OQ[Us/2，gUs/2b]则半径可以表示为：rP=√Us2/4+b2Us2/4g2-PRS/grQ=√Us2/4+g2Us2/4b2-PRS/b圆心距用D表示：D=（g2+b2）/2gb•Us其相交和相切情况则如图2所示.3.2无功裕度依据电力系统工作特点，一旦载荷超过某一临界值，电压就会出现崩溃情况。因此，在电压稳定情况下，还需要同时满足rP≥0，rQ≥0，rP+rQ≥D。所谓无功裕度指的是静态电压稳定时，电力系统工作点与临界崩溃电压二者间的电气距离。具体来说，可以用下面的公式来表示：QRPM=rP+rQ-D电力系统的网络拓扑如图3所示。
 

3.3节点无功裕度值计算方法
 

实践证明，无功裕度与无功补偿容量二者呈现负相关，也就是无功裕度越高，那么无功补偿容量就呈现越小的状态，反之亦然。因此，采取合理措施，加强对无功补偿点的合理选择，就会明显提升无功裕度的精准计算。具体来说，计算方法可以分为以下几种情况：

①就电力系统自身而言，依据电网结构以及相关线路的参数特点，对电网潮流予以有效计算，以便得出不同的节点功率和节点电压；

②依据3.1的计算公式，能够精准得到不同节点的rq、rQ和D；

③通过电网拓扑结构，并结合无功裕度概念和计算方式，以便实现对各节点无功裕度值的计算；

④在对无功裕度值进行计算的过程中，应依据由小到大的顺序排列，并据此选用相应的无功补偿措施。在整个电力系统的运行过程中，无功补偿是一个有关数学方面的优化问题，在对电力系统的实际规划时，然而可微性与连续性却表现的不明显，并涉及多个方面的优化，十分复杂。具体来说，无功补偿主要是通过目标函数进行的，并以此来达到提升电压水平和降低功率损耗的目的，使得无功容量的附加成本也随之降低，最终导致使得电力系统的整体成本的大大下降。
 

4在电气自动化系统中，无功补偿技术的具体应用分析
 

4.1实现方案

目前，实现我国的无功补偿的技术的具体方案主要为以下的种类：

①固定的电抗和电容器的过滤谐波方法，该种方法可以明显降低系统负序，提升电气自动化系统的功率因数，然而在实际操作过程中，因谐波指定的精准程度比较低，所以很难消除谐波影响；

②电容器被真空断路器所投切，方案在实际的应用时，一旦电容器的连接点被闭合，便会形成了同流。从而避免出现电容性涌流的情况，具有操作简单、成本低廉等优势，然而在实际应用过程中，短时间内频繁投切会对设备使用寿命产生严重影响；

③滤波器配合其他设备滤波，可以将TCR与滤波器配合使用，从而实现对电路负载的调整和功率因数的提升。
 

4.2应用装置
 

当前，国内的无功补偿设备可以分为两种类型：

①MSC，该种方式较为传统，电容器组被投切的过程当中，机械式的开关进行闭合来实现投切，其中稳定性良好和价格合理以及无功负荷的变化为主要的优点，当负荷波动较小且长期运行的设备比较适用；

②TSC，是一种无功补偿的装置，她的功能集电子、机电等技术于一身，具体的工作流程为首先合闸，然后电流进行涌动，最终电气自动化的整个系统实现有效的控制，且在控制投切的过程中使用了机电和微机操控技术，对于负荷容量变化较大以及冲击性较强的情况下比较适用。
 

4.3深入分析基本作用方式
 

众所周知，电压对电能质量产生重要影响，而电能质量则是衡量电力系统经济效益的重要因素。就目前而言，阻抗、功率因数等一系列问题成为导致国内电气自动化系统无功情况产生的主要原因，最终导致整个电网出现电压偏移、波形畸变等问题的产生，大大影响了电能质量。因此，相关电力工作人员应对无功补偿技术予以全面分析，并采取在牵引变电站处设置滤波装置和补偿装置等方式，有效提升电压的稳定性和电能质量。
 

4.4优势
 

新的时代下，随着自动化技术的广泛应用，大量的电能为人们的日常生活以及生产带了便利。也遭遇电能消耗过大的困扰。实施无功补偿技术则能够对电力损耗这一缺陷予以有效弥补，在实际应用过程中，无功功率的问题对于任何设备运行都会产生，并且且电压和无功功率是正相关的状态的关系，若电力系统发生电源的先关问题时，无功的功率的功能会受到程度不同的牵连，最终导致整个电力系统运行的瘫痪。
 

5结束语
 

总之，有效提升提升电网运行的稳定性和安全性，相关电力工作人员必须对无功补偿合理点的选择予以不断精确，对补偿容量予以科学确定，从而提升整个电力系统运行的安全性。尽管现在国内在无功补偿技术方面还存在一定缺陷，但是我们只要下大力气，拓宽研究领域，引入先进技术，就能够有效发挥无功补偿技术在电气自动化行业的重大作用，为提升电网经济效益和社会效益打下坚实基础。
 

参考文献
 

[1]王佺，白鑫博.无功补偿在电力系统的应用[J].企业文化（中旬刊），2014（2）：243.

[2]张志强.电力系统无功补偿点的确定及其容量优化[J].电力系统及其自动化学报，2015（3）.

[3]胡羽川.含大规模风电电力系统的无功补偿配置研究[D].华中科技大学，2014.

作者：邹宗宝