王鑫鑫 陈延君（大庆油田有限责任公司第二采油厂）

某采油厂6kV配电网已经运行55a，随着油田开发建设，配电网内的变压器逐年增加，配电网供电半径增大，导致配电网无功功率逐年攀升，线路损耗增加，致使配电线路功率因数下降，长期处于非经济运行方式。经济运行方式，就是能使整个电力系统的电能损耗减少，经济效益提高的运行方式[1]。电网经济运行就是在整个系统发电量一定的条件下合理的分配发电厂的有功功率，使系统一次能源消耗量最少，合理配置无功电源，提高有功功率[2]。自2018年加装高压无功补偿装置远程控制系统，配电网供电质量得以改善。但是，高压无功补偿装置在外部设备故障、电网运行故障、电网电压改变等情况时经常会使高压无功补偿装置退出运行。在这种情况下，加装补偿装置远程监控设备，该设备能够对补偿装置实时监控，以便及时发现并处理补偿装置故障，使其投入运行，收到较好效果，提高了经济效益。

1 高压无功补偿装置

电动机等电感性电气设备投入运行后，不仅要吸收有功功率用于做功，而且要吸收无功功率建立磁场，因此电力用户的自然功率因数一般均较低[3]。为配电线路提供适当的无功补偿，特别适用于功率因数低、负荷过重的长线路，具有投资小，便于维护，节能效果明显等特点。所以合理的安排高压无功补偿装置的安装位置及投切，可以做到最大限度的降低电网损耗，从而提高电网运行经济性。

电力电容器是一种静止的无功补偿设备[4]。高压无功补偿装置，由高压电容器组、放电线圈、高压真空接触器、避雷器、控制器等设备组成。高压无功补偿装置在配电系统中起提高电网的功率因数，降低无功电流及配电线路的损耗，改善供电质量的作用。其装置目前在某厂主要应用于6kV配电线路。

2 存在问题

2.1 无法监控设备运行信息，投运率不能保证

电容器的巡视每天不得少于一次。针对某厂初期电网安装的高压无功补偿装置，在安装远程后台监控系统前，某一台电容器因各种原因退网时，无法做到监控，只有整条线路大面积停运，依据每月功率因数分析发现降低非常严重才能查出问题。然后再通过工作人员现场对该条线路所有高压无功补偿装置逐一回访，处理故障后才能投入电网运行。这种工作方式巡视回访周期长、见效慢，因此只能采取每月一次逐一回访检修的方法[5]。

2.2 短路故障易造成设备损坏，故障点不易排查

根据标准，3kV及以上的并联补偿电容器组的电容器内部故障及其引出线短路故障，应装设相应的保护[6]。配电线路发生短路故障，早期高压无功补偿装置不具备延时投运功能，并联电容器的投切装置严禁设置自动重合闸[7]。短路故障冲击电流过大，导致高压无功补偿装置的高压熔断器熔断。当高压熔断器未及时熔断时，可能导致高压无功补偿装置损坏。

高压无功补偿装置发生故障时，现场抢修人员往往忽略高压无功补偿装置故障，逐项排查后才发现高压无功补偿装置故障，从而导致停电时间过长。

2.3 无法实现动态调整，节能效果差

采用并联电力电容器作为无功补偿装置时，宜就地平衡补偿[8]。合理的安排高压无功补偿装置的安装位置尤为重要。当电网改变运行方式时，杜绝无功返送或电量不降反升的状态，该装置在线路上的投切就需要经济化、合理化、可操作化。但是由于没有后台监控系统，无法远程操控，不能直接遥控高压无功补偿装置，实现不了在电网中的动态调整，导致电容器的分布不合理，影响了高压无功补偿装置的合理运行，从而使装置的节电效果差。

3 远程控制系统的应用及管理

工业企业节约电能的一般措施包括管理措施和技术措施两个方面[9]。就技术措施而言，通过各方面调查和技术储备，在2018年实现了对高压无功补偿装置的无线远程监控，并对多个厂家共计10多种产品进行调查，确定以现有数量较多和后期招标能进入油田物资的两家产品进行改造升级，其它不方便改造且数量较少的各型号高压无功补偿装置逐步淘汰的实施方案。为此安装了两大厂家的监控服务后台，可以实现对已改造高压无功补偿装置的实时监控。

3.1 加装远程控制装置，实现数据收发功能

无功补偿二次控制箱加装了无线远程控制装置。远程控制装置主要由远程通讯模块、远程通讯模块电源、手机流量卡三部分构成。远程通讯模块是采集设备运行信息、执行后台操作指令的作用，模块电源保证远程控制模块用电，手机流量卡起到数据传输的作用。远程通讯模块采集到的设备运行信息转换成数字信号，通过手机流量卡传到后台监控装置。

3.2 建立后台监控装置，实现远程控制功能

后台计算机安装相应软件能够让维护人员及时发现高压无功补偿装置故障、获得实时参数。后台监控系统实时监测在网补偿装置的运行情况，电测量数据模拟量应包括电流、电压、有功功率、无功功率、频率等，并应实现对模拟量的定时采集、越限报警及追忆记录的功能[10]。通过后台监控系统不仅可以准确锁定故障装置，还可以实现调节参数设置，对装置的远程操控、投切功能。正常状况下高压无功补偿装置的投运状态设置为自动投运。当自动投运无法满足高压无功补偿装置的启动时，更改此台装置的相应参数还可手动投运，同时为了更有效的提高工作效率，厂家研发了高压无功补偿装置远程控制手机APP，并在每台高压无功补偿装置中装设可以传输10m范围内的无线信号设备。当现场操作人员到达指定高压无功补偿装置下侧后，可以使用手机APP直接对高压无功补偿装置进行相应的操作。

3.3 建立高效管理机制，及时维护优化线路状态

1）在网电容器的监测和维护工作。为提高线路运行质量，始终采取专人专车对电容器进行回访。每天依据后台监测系统，找出故障电容器，分多组人员直达现场，这样避免了浪费大量的人力和物力的问题。同时与电容器厂家处理一些难点问题，并且依据每月功率因数变化情况，规划出功率因数较低的线路，采取针对性回访，对能处理的及时恢复，需更换的设备及时处理并投运。

2）远程模块的安装及运行方式的调整。截止2020年底，配电线路上电容器共计407台已经具备实时监控条件，可远程控制高压无功补偿装置占比达到65.6%。同时继续对电容器进行远程模块的安装，在后台实时观测监控系统，通过报警系统及对上个月的线路功率因数分析，可以更快的找到故障及停运线路，以便及时维护处理，保证电容器在线路上的投运率。同时每季度根据电网运行方式的改变，对在网电容器进行一次合理的调整，提高线路的优化状态，使高压无功补偿达到理想的效果。

4 应用效果

4.1 完善了运行参数，提高了功率因数

定期对运行参数进行整理，使运行报表中的运行参数更加完善，为分析配电线路的经济运行提供有力依据。通过三年高压无功补偿装置的远程监控系统的安装和对电容器的专项维护，线路功率因数有了显著的提升。截止2020年底，月功率因数已经达到年度最高的0.93，并且2020全年的平均功率因数为0.90，与2018年对比有了很大提高，2016—2020年功率因数变化情况见表1。

表1 2016—2020年功率因数变化情况

4.2 提高了设备利用率，达到了降损节电的效果

通过安装无功补偿装置实现无功功率降低，从而提高功率因数。从2016—2020年底，高压无功补偿装置共计407台已经具备实时监控条件，远程高压无功补偿装置占比达65.6%。线路全网年无功电量逐年递减，线路全网年平均功率因数由0.79上升到0.9。由此多投入高压无功补偿容量4.8×104kvar，一台高压无功补偿装置容量为200kvar，相当于240台高压无功补偿装置，平均一台高压无功补偿装置可节电2.5×104kWh，每年可节电6×106kWh。

从2016—2020年底，高压无功补偿装置共计407台已经具备实时监控条件，远程高压无功补偿装置占比达65.6%。线路全网年无功电量逐年递减，线路全网年平均功率因数由0.79上升到0.90；无功电量由2016年的100464.52×104kVar，降至2020年的57804.26×104kVar；2016年节约电费380.3818万元，到2020年节约电费628.4231万元，2016—2020年度参数对比见表2。

表2 2016—2020年度参数对比

4.3 提升了电网高压无功补偿能力，完善了电网高压无功补偿管理

在延续现有工作方式的同时，更加精细了电网无功管理水平，降低人力物力的大量损耗，减少了停电时间，稳步提升电网的优化状态，提高了电网功率因数和设备投运率。有利于分析确认线路现有高压无功补偿状态是否在合理范围内，避免了以往只根据功率因数高低，忽略退网的高压无功补偿设备，为后期实现了全网各条线路功率因数逐步均衡达到补偿最优化提供数据和技术支持。

5 结论

某厂安装高压无功补偿远程控制装置后，解决了高压无功补偿装置无法实现实时监控的问题，能够及时发现退网的补偿装置，并及时投运，保证补偿装置的投用容量，从而确保配电网的功率因数稳定，取得了良好的经济效益，为油田数字化电网的发展和建设提供了技术支持，具有一定的推广价值。