吕瑞华

摘要：文章主要探讨了电力设计中无功补偿自控方案，对多种典型无功补偿自控方案分别进行了研究和对比，总结出其各自的优点和缺陷。

关键词：电力设计；无功补偿；自控方案；应用

引言

将电力电子技术应用于无功补偿自动控制中，可以以充分地发挥电力电子技术在无功补偿中的优越性，完善无功补偿的作用。在电力设计过程中，必须要确保所选的无功补偿自动控制方案科学、合理，这对提升供电可靠性、减少电能损耗等具有十分重要的意义。

1无功补偿概述

无功补偿是对无功功率补偿的简称，在供电系统中，主要功能是提高电网的功率因数，降低供电变压器以及输电线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。因此，无功补偿装置在电力系统中可以说是不可或缺的。对无功补偿装置进行合理选择，可以有效减少电网损耗，提升供电质量，而如果选择不当，则可能导致电压波动、谐波增大等问题。

在电力系统中，无功补偿的主要目的，是减少有功功率及电压的损耗，通过局部有效补偿的方式，对电网的供电环境和供电质量进行改善。无功补偿的重要作用主要体现在以下几个方面：一是在供电过程中，可以有效减少供电设备以及输配电线路带来的损耗以及电能的损失，提升供电设备的供电能力，减小设备容量，节约成本；二是能够有效提升供电的功率因数，提升对于电能的利用效率，减少供电过程中存在的电压流失；三是可以减少电费开支，降低供电成本，推动我国电力行业的稳定健康发展。因此，在变电设计中，做好无功补偿装置的设计，是非常必要的，需要相关设计人员的充分重视。

2无功补偿自动控制中电力电子技术的应用

2.1机械式接触器

无功补偿开关设备是通过与电容器开关并联实现的自动控制。当电流输入中初始电压为“零”，根据接触，实现合闸时电压激增。此时所出现的电容器涌流，会严重影响到电容器。设置机械式接触器就是为了对电容器组的涌流有效抑制，起到限流电阻的作用，同时还确保不会出现电压下降和能量损耗。

2.2无触点晶闸管

电容器组处于并联运行状态的时候，很容易出现涌流现象，将接触器触头上粘结盒烧毁。将电力电子技术应用于其中，研制出无触点晶闸管，又被称为“固态继电器”。其在运行的过程中，电压过零时，即可将可控硅利用起来，发挥自动控制的作用。当电流为“零”，无触点晶闸管会自动切断，避免了由于拉弧出现而在电容器合闸时出现涌流。但是，无触电晶闸管运行中存在着弊端，即谐波电流产生的时候，影响到电容器的持续运行。特别是设备的温度逐渐提高，即便是有风扇排热，也很难发挥效用。

2.3 复合开关

针对于无功补偿中所出现的涌流现象，复合开关可以确保在电流过零的时候，抑制涌流。实现这种效果的原因在于，其采用的并联方式中，有可控硅，且实现交流接触，使得电流有效导通，对于电力系统的开关以有效控制，且正常运行情况下并不会有功耗出现。补偿电容器投入使用中，根据使用功能可以选择两种复合开关，即单相分补和三相共补复合开关。提高系统运行效率，且降低运行成本，可以采用单相分补复合开关和三相共补复合开关综合接线的方式。

3电力设计中无功补偿自控方案的应用

3.1电子式自动补偿控制方案

电子式自动补偿方案已经有较长的发展历史，这种方案所完成的无功补偿工作是由分立元件组合而成的自动控制系统来实现的。自动控制系统是由相位、电流检测单元、无功运算、比较单元、投切单元以及电容器设备组装得来。其中，投切单元所配备的开关使用了交流接触器，反应灵活。但这一系统的不足之处也很明显，由于整体设备的零部件过多，造成其体型笨重，因而在面临检修工作时会带来一定的不便，使得检修过程更加复杂。同时，庞大的体积也会使安全可靠指数下降，并严重影响其反应速度。在投切的过程当中，会对电网产生较大的冲击力，从而缩短其使用寿命。更为严重的是，有些企业的设备不能完成修复，而只能依靠人工操作来实现控制。

3.2单片机控制技术的无功补偿方案

此方案主要包括两种控制技术，即基于ATmega16单片机控制技术的无功补偿方案及基于ADμc812单片机控制技术方案。其中，基于ATmega16单片机的控制技术的系统的组成包括信号调理模块、控制补偿模块、液晶显示模块以及键盘等多个部件组成。部件中的芯片ATmega16是一种结构较强且消耗功率较低的微型控制器。这种控制器的指令集十分先进，且单位时间内完成的指令效率极高，其数据吞吐率可达1MIPS/MHZ，这样就有效缓解了系统在功率消耗和速度维持这两方面的矛盾。与此同时，ATmega16单片机的AVR内核中设置的指令集十分全面，拥有32个常用工作寄存器，这些寄存器均与运算逻辑单元进行一次性连接，使得一条指令在一个单位周期内完成对两个独立寄存器的访问成为可能。这种结构的合理性在于对提升代码效率方面作用极大，并能够达到10倍于普通控制器的数据吞吐率。这些优势主要得益于芯片运算能力强和完善的快速检测、实时补偿及配变检测等实用功能。AVR对信号的处理流程为：首先对A/D转换器向外输送的信号进行样本采集，并将样本信号实施FFT算法的运算处理，主要是计算功率因数、电压及电流等指数；接下来对电压情况进行判断，及时发现电压过大或电压亏欠的问题，避免电流低于零的现象；然后将得出的结果作为依据，认真分析，从而对电容器的去留做出判断；最后要计算出无功功率应获得补偿的额度，从而发出投切或输出等相应指令。

3.3基于PLC控制的无功补偿自控方案

PLC控制技术是一种新兴的以微机技术为依托的电力控制设备。这一设备以传统的续电器及触器自控系统为基础框架，其技术核心在于PLC控制技术。这一技术支持下的无功补偿自控方案沿袭了原系统的主回路、相角检测回路、输出电路及供应电源，而采用PLC控制技术的部分则主要包括加减法电平转换、延时电路、时钟脉冲发生器、可逆计数器、清零电路以及译码器等硬件设备。相角检测电路的输出信号不强，因而难以成功驱动PLC的输入。因此要对此信号进行放大处理，使其成为PLC能够识别的信号。按照系统指示，使用PLC软件进行自动化控制。应注意的是，原有电路中的三极管开关电路会受到输出点容量的制约，因此应将其置于中间做为输出电路使用。

4无功补偿自控方案分析与比较

在经过以上分析之后，我们得出：不同的自动补偿控制都有一定的缺点。其中，电子式自动补偿控制方案的响应速度是非常满的，而且线路设计十分的复杂。而对于单片机控制技术的自控补偿方案來说，系统的抗干扰性又非常差，特别是难以保证中、高压无功补偿稳定性。除此之外，越高的电压等级，其辐射范围出现故障的影响范围就会越大。但是，基于PLC技术的自动补偿方案设计却有很多的优势，如：可扩展的范围大、可靠性极强、抗干扰能力好、维护便捷等。因此，它便成为电力系统和成套无功补偿装置的首个设计方案。

结束语

总体来说，只有在选择更优化的无功补偿设计方案，才有可能大大降低电网功率因数、减少电能损耗，可以说，这对今后电网建设有着十分重要的现实意义。在电力设计过程中，必须要确保所选的无功补偿自动控制方案科学、合理。这对提升供电可靠性、减少电能损耗等具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]杨琳.变电设计中无功补偿装置的设计方式探析[J].通讯世界，2014（15）.

[2]罗福强.浅谈变电设计中的无功补偿[J].中国高新技术企业，2014（31）.

[3]朱承志.变电设计中的无功补偿分析[J].科技创新与应用，2012（29）.

[4]李新龙.基于变电设计中的无功补偿分析[J].科技与企业，2014（18）