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無功補償控制原理探究
發布時間：2019-03-01 訪問：6414
在電力系統中，電氣設備大多為感性負載，增加了電力系統的無功吸收。我們一般采用的提高電路功率因數的方法為并聯電容器。其原理即是利用電容與電感中的無功功率的互補性，減少電源與負載交換的無功功率。隨著無功補償技術的成熟，越來越多的耗電大戶采用無功補償裝置來合理利用系統能量。
隨著各部門和用戶對用電質量的要求越來越高，無功動態補償對于用戶和電網來說原來越重要。通過無功補償，能夠有效的提高低壓電網中的功率因數，從而達到降耗的目的。本文就無功補償的方式、原理及實現三個角度進行淺析。
1 動態無功補償基本方式：
動態無功補償裝置是由感性元件和電容器組來實現無功的實時調節的，其中感性元件提供的是變化的感性無功（系統內部提供或根據應用場合的特點由無功補償系統添加），而電容器組提供的是固定容量的容性無功。感性元件與幾組電容器共同并聯，電容器組與基本等容量，各自一個開關。既可控制容量輸出，也可控制投切，而電容器的容量是固定投切的，是不可調的。各組電容固定投入容性無功，相對系統的感性無功產生一定剩余的容性無功，而這部分剩余的無功則用來動態補償。主控制器根據系統電壓電流算出實時無功，并根據‘小范圍無功調節角度，大范圍無功投切電容’的原則來實現對系統無功的補償。
2 動態無功補償控制原理與實現策略：
動態無功補償裝置是根據系統的實時無功和系統運行狀態來實現的。根據系統無功，控制系統可以控制和各個電容組，實現以恒定無功為基本目標的控制策略。控制系統可根據面板上旋鈕開關分別處于不同的狀態。系統可獨立運行的狀態有兩種，分別是手動運行狀態和自動運行狀態。
手動運行狀態是一種比較保守的半自動狀態。在此狀態下，控制器根據系統的無功功率自行調整所發出的無功功率，但不動態投切各個電容器組，用戶可根據系統無功來自行投切電容。Θmax和Θmin代表了運行過程中可控硅所能導通的最大角度和最小角度，也代表了所能發出的最小感性無功和最大感性無功。在母線過壓和欠壓狀態時，視為故障并封鎖脈沖。
自動運行狀態是完全自動的運行狀態。在此狀態下，控制器不但自動調整的發出感性無功，而且在滿足以下兩種條件時，會投切電容組以實現更大范圍的無功調節。
（1）如果Θ=Θmin且Nc≥1且，且連續維持時間，則切下一組電容器，。
（2）如果Θ=Θmax且Nc≤Nmax且，且連續維持時間，則投入一組電容器，在自動運行狀態下，如果母線過壓和欠壓狀態，即仍視為故障并封鎖脈沖。
其中，Θ為可控硅的導通角度，Qs為系統實時無功，Nc為運行過程中投入的電容組數，其他涉及到的各個參數都是可設置的，其含義如下。
Θmax為最大相角給定，運行過程中可控硅允許的最大導通角度；
Θmin為最小相角給定，運行過程中可控硅允許的最小導通角度；
Ugy為過壓門限值。
Uqy為欠壓門限值。
Qt為系統目標無功值，由設定的最大無功和最小無功決定，或由目標無功直接設定；
A為投切彈性系數；
Qc為電容器組容量；
Tc為投切去抖時間；
Nmax為最大電容器組數。
如果現場開關是各自獨立的，即和各組電容器各自對應一開關，此時的電容器組投切是循環投切的。這樣使得各組電容器均勻使用，有利于延長電容器及其開關的壽命。投切去抖時間可根據電容充放電時間等現場情況靈活設置，這樣可以避免電容開關頻繁動作。
3 結語：
隨著各部門和用戶對用電質量的要求越來越高，無功動態補償對于用戶和電網來說原來越重要。通過無功補償，能夠有效的提高低壓電網中的功率因數，從而達到降耗的目的。本文就無功補償的方式、原理及實現三個角度進行淺析。
1 動態無功補償基本方式：
動態無功補償裝置是由感性元件和電容器組來實現無功的實時調節的，其中感性元件提供的是變化的感性無功（系統內部提供或根據應用場合的特點由無功補償系統添加），而電容器組提供的是固定容量的容性無功。感性元件與幾組電容器共同并聯，電容器組與基本等容量，各自一個開關。既可控制容量輸出，也可控制投切，而電容器的容量是固定投切的，是不可調的。各組電容固定投入容性無功，相對系統的感性無功產生一定剩余的容性無功，而這部分剩余的無功則用來動態補償。主控制器根據系統電壓電流算出實時無功，并根據‘小范圍無功調節角度，大范圍無功投切電容’的原則來實現對系統無功的補償。
2 動態無功補償控制原理與實現策略：
動態無功補償裝置是根據系統的實時無功和系統運行狀態來實現的。根據系統無功，控制系統可以控制和各個電容組，實現以恒定無功為基本目標的控制策略。控制系統可根據面板上旋鈕開關分別處于不同的狀態。系統可獨立運行的狀態有兩種，分別是手動運行狀態和自動運行狀態。
手動運行狀態是一種比較保守的半自動狀態。在此狀態下，控制器根據系統的無功功率自行調整所發出的無功功率，但不動態投切各個電容器組，用戶可根據系統無功來自行投切電容。Θmax和Θmin代表了運行過程中可控硅所能導通的最大角度和最小角度，也代表了所能發出的最小感性無功和最大感性無功。在母線過壓和欠壓狀態時，視為故障并封鎖脈沖。
自動運行狀態是完全自動的運行狀態。在此狀態下，控制器不但自動調整的發出感性無功，而且在滿足以下兩種條件時，會投切電容組以實現更大范圍的無功調節。
（1）如果Θ=Θmin且Nc≥1且，且連續維持時間，則切下一組電容器，。
（2）如果Θ=Θmax且Nc≤Nmax且，且連續維持時間，則投入一組電容器，在自動運行狀態下，如果母線過壓和欠壓狀態，即仍視為故障并封鎖脈沖。
其中，Θ為可控硅的導通角度，Qs為系統實時無功，Nc為運行過程中投入的電容組數，其他涉及到的各個參數都是可設置的，其含義如下。
Θmax為最大相角給定，運行過程中可控硅允許的最大導通角度；
Θmin為最小相角給定，運行過程中可控硅允許的最小導通角度；
Ugy為過壓門限值。
Uqy為欠壓門限值。
Qt為系統目標無功值，由設定的最大無功和最小無功決定，或由目標無功直接設定；
A為投切彈性系數；
Qc為電容器組容量；
Tc為投切去抖時間；
Nmax為最大電容器組數。
如果現場開關是各自獨立的，即和各組電容器各自對應一開關，此時的電容器組投切是循環投切的。這樣使得各組電容器均勻使用，有利于延長電容器及其開關的壽命。投切去抖時間可根據電容充放電時間等現場情況靈活設置，這樣可以避免電容開關頻繁動作。
3 結語：
無功補償能夠優化電網系統，提高電壓質量，提高電能的利用率。因此在配電網中進行無功補償、提高功率因數和做好無功優化，是一項建設性的節能措施。對于不同的無功功率，要具體問題具體分析，需要根據其無功功率的原理，選擇不同的無功補償方法和裝置，能夠有效提高無功功率因數，降低線路損耗和配電變壓器以及用戶端的損耗，使無功補償應用獲得最大的效益。因此，無功補償對于社會發展具有重要意義。