基于变电站无功补偿控制与电压调节研究 白彩芳
基于电气自动化的无功补偿装置在电源系统中的协调控制研究
Telecom Power Technology电源与节能技术基于电气自动化的无功补偿装置在电源系统中的协调控制研究郭玉倩（河南化工技师学院，河南开封 475000无功功率的产生会导致电压波动、线损增加、减少人工劳动强度，增加电力运行的安全性，文章对基于电气自动化的无功补偿装置在电源系统中的协调控制进行研究，在深入了解无功补偿原理的基础上提出一种固定补偿和动态补偿相结合的智能化无功补偿方式，实现电源系该种方式有效解决了有功功率波动和无功补偿的问题，电气自动化；无功补偿；电源系统；控制协调Research on Coordinated Control of Reactive Power Compensation Device Based onElectrical Automation in Power Supply SystemGUO Yuqian(Henan Chemical Technician College, KaifengAbstract: In the power supply system, the generation of reactive power can lead to voltage fluctuations, increased 2024年2月10日第41卷第3期119 Telecom Power TechnologyFeb. 10, 2024, Vol.41 No.3郭玉倩：基于电气自动化的无功补偿装置在电源系统中的协调控制研究低，进而引发系统中无功功率的累积，对电源稳定性产生影响，并导致电力消耗增加。
为解决此问题，可通过并联电容器的方式，提供容性无功功率，以抵消感性无功功率，从而确保功率因数的提升。
容性负载通常指具备电容性质的负载，其在充放电过程中电压保持恒定，对应的功率因数为负值。
若电源系统中存在容性负载，则可以串联电抗器进行感性无功功率的吸收，实现无功功率补偿。
无功补偿在变电站中的应用研究
无功补偿在变电站中的应用研究随着电网改造和升级的进行，无功补偿技术在变电站中的应用变得越来越重要。
本文将探讨无功补偿在变电站中的应用和研究，并对其优劣进行评估。
一、概述无功补偿是指在电网中引入电容器或电感器等无功元件，通过调整电压和电流的相位关系，来提高电网的功率因数，减少无功功率的损耗。
在变电站中，无功补偿可以实现电压调节、平衡负荷、提高输电能力等功能。
二、无功补偿的主要技术1. 静态无功补偿装置（SVC）静态无功补偿装置是通过控制电容器和抑制器件的接入和断开，来实现对电网中无功功率的调节。
它具有调节速度快、响应迅速等优点，但是在大电流状态下容易产生谐波和振荡。
2. 无功补偿装置（STATCOM）无功补偿装置是一种基于电力电子技术的新型无功补偿设备。
它通过控制电力电子器件的导通和关断，来实现对电网无功功率的调节。
相比于静态无功补偿装置，它的电流和电压波形更接近正弦波，且具有无频率敏感性、快速响应等优点。
3. 动态无功补偿装置（DSTATCOM）动态无功补偿装置是一种通过与电网并联的电力电子装置，可以提供无功功率的快速补偿和动态调节。
它具有调节速度快、精度高、可逆性强等优点，但是由于需要与电网并联，存在对系统保护和稳定性的要求。
三、无功补偿在变电站中的应用案例1. 电压调节通过调整无功补偿装置的工作状态，可以实现对电压的调节。
例如，在电压偏低的情况下，可以增加无功补偿装置的容量，提高电压水平；反之，在电压偏高的情况下，可以减小无功补偿装置的容量，降低电压水平。
2. 平衡负荷在电网中，负载的无功功率将会引起电压降低，导致电网运行不稳定。
通过引入无功补偿装置，可以实现对负载无功功率的补偿，保持电压水平的稳定。
3. 提高输电能力无功补偿装置可以提高电网的无功功率容量，从而提高电网的输电能力。
通过控制无功补偿装置的接入和断开，可以减少无功功率在输电过程中的损耗。
四、无功补偿的优劣评估无功补偿技术在变电站中的应用具有以下优势：能够提高电网的功率因数，减少无功功率的损耗；能够实现对电压和电流的调节，保持电网的稳定性；能够提高电网的输电能力，增加电网的可靠性。
关于变电站无功补偿方法及保护分析
关于变电站无功补偿方法及保护分析摘要：随着电网不断发展，电网结构日趋复杂，无功功率作为交流同步电网中最重要的因素之一。
它与电网的供电能力、电能质量、网络损耗、安全稳定运行水平等密切相关。
而变电站作为输电网中的最主要的一环，有必要对变电站无功补偿方法进行分析，并在完善无功补偿、提高无功补偿装置保护能力的同时，建设电压控制系统，以完善对电网无功电压分布的综合决策、调度和管理，优化调度现有的无功电压调控资源，从而提高系统满足电能质量、电网安全和经济运行等要求的能力。
关键词：变电站；无功补偿方法；分析研究1、无功补偿的原理及作用电流在电感元件中作功时，电流超前于电压90°；而电流在电容元件中作功时，电流滞后电压90°。
在同一电路中，电感电流与电容电流方向相反，互差180°。
如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件，使两者的电流相互抵消，使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能作功的能力，这就是无功补偿的原理。
1、1补偿无功功率，不仅增加电网中有功功率的比例常数，而且减少发、供电设备的设计容量，特别对变压站可以减少投资。
例如当功率因数cosΦ=0.78增加到cosΦ=0.92时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.51KW；对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。
因此，对变压站新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
1、2降低线损，由公式ΔΡ%=（1-cosθ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数，cosθ为补偿前的功率因数则：cosΦ>cosθ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，从而增加电网中有功功率的传输比例，以及降低线损提高供电企业的经济效益。
2、站内无功补偿现状分析2、1 变电站无功补偿额定电压应与其接入的各种电网运行方式下的运行电压相配合，对于实现变电站的就地平衡、减少输电线路路径的网损具有重要意义。
基于计算机控制的GWBZ电压无功补偿综合自动调节装置
基于计算机控制的GWBZ电压无功补偿综合自动调节装置刘慧敏
【期刊名称】《兰州石化职业技术学院学报》
【年(卷),期】2006(006)002
【摘要】通过分析无功补偿的意义与作用,探讨了基于计算机控制的新型补偿装置--GWBZ电压无功补偿综合自动调节设备,比较了使用综合自动调节装置比传统补偿的优点,并核算了经济效益.
【总页数】2页(P14-15)
【作者】刘慧敏
【作者单位】河北化工医药职业技术学院,机电工程系,河北,石家庄,050026
【正文语种】中文
【中图分类】TM761.1
【相关文献】
1.电压调节与无功补偿的综合自动控制 [J], 梁廷全
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3.无功补偿电压综合自动调节装置在化工企业中的应用 [J], 刘慧敏;程普;张新岭;王惠芳;梁晓明;姚瑞英
4.基于GSM网络的配电网分段式补偿电压自动调节与运维选线分析的综合运用法[J], 袁俊球; 谢小锋; 许福泉
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基于MOEA的变电站电压无功控制方法
繁 的参考 量 ，当连续 两次动 作 间隔 时间小 于该值 时 ， 减 缓设备 动 作 。 数学表 达如 下 ：
２ 结 合 设 备 状 态 诊 断 的 控 制 模 型
将 设 备所 处 状 态 分 为两 种 ，即可 动 作 和不 可动 作 状态 ，可 由惰 性 因子 和 比例 因子确 定 。
２ １ 惰 性 因子 。
根 据 操 作 动作 矢 量直 接 确 定 “ 区 图 ”动 作边 界 的 五 方 法 ，其 控 制 精 度 、控 制 效 果优 于 “ 区 图 ”控 制 九
“ 十一 区图 ” 十三 区 图” 十 七 区 图 ” 已广 泛应 、“ 、“ ，
用 于 实 际控 制 。文 献 ［－ １ 在传 统 “ 区 图 ”基 础 ９ １３ 九 上 ，引入无 功模 糊边 界 调节 判据 ，解 决 了 “ 区 图 ” 九
中部分 区域 调 节振 荡 问题 。文 献 ［２ １］ 出 了一 种 １— ４ 提
策 略 。上 述 方 法 控制 简 单 ，在 电压 变 化 平 缓和 负荷
波 动 小 的 电 网中 可 以取 得 较好 的控 制 效 果 ，但 当系 统 电压 变 化 剧 烈 、负 荷波 动较 大 时 ，设 备会 频 繁 动
作 。为 了合 理 地分 配 设备 动作 次 数 ，文 献 ［５ ２ ］ １－ ２ 提
变 压器 分 接 头此 时 间 内再 次动 作 ，触 头 将 严重 损 坏 ， 电容 器 开 关 也是 如 此 。 因此 每 台控 制 设 备连 续 动作 时 间 间
隔必 须大 于 Ｔ ｉ ，小 于此 间隔 不允许 动 作 。同时 ， ｍｎ
３ ２
基于 Ｍ Ｅ Ｏ Ａ的变 电站 电压 无功 控制 方法 短时扰 动 以防止 不必要 的动 作 。若 设 ｔ 为 电压 越 界 持 续 时间 ， 为无功 越界 持续 时 间 ， 为避 开短 时扰 动 ，
基于SVG的供电无功补偿和电压平衡调节
基于SVG的供电无功补偿和电压平衡调节作者：路富胜来源：《科技视界》2016年第23期【摘要】随着我国经济的不断向前发展，现在我国在煤矿开采方面的力度不断在加大，同时我国在煤矿开采的安全和经济节约方面还有待于改善，因此有必要采取措施来改善煤矿供电系统的电能质量和井下变压器电压平衡问题。
本文利用SVG系统来解决电能质量和电压平衡问题。
【关键词】SVG；无功补偿；电压平衡目前我国经济进入到一个新常态阶段，煤炭在我国能源消耗中占比很大，虽然国家正在整顿很多中小型煤矿，但是还有一部分的中小型煤矿在进行生产，因此有必要解决煤矿开采中的问题，其中煤矿下供电系统存在的问题尤为突出，通常情况下，煤矿下供电系统存在两个问题：（1）井下变压器供电系统的三相电压不平衡问题由于煤矿井下特殊的环境，井下供电系统的电压等级较多，并且变压器的输出端所接的负载在不同时期也有很大不同，同时井下供电系统线路大多采用电缆线路进行输电，这些问题将导致变压器的输出端电压不容易保持稳定。
对于现在的煤矿开采工作，如果井下供电系统的三相电压平衡得不到解决，就会导致井下供电系统提供不稳定的三相电压，轻则会对井下设备的正常运转造成不良的影响，重则会导致井下设备的损毁。
（2）无功功率的损耗比较大问题现在井下设备使用的供电系统的功率因数一般超过50%，同时井下供电系统采取的补偿方式一般是集中补偿，这些问题都会造成线路损耗大，因此这会造成了能源的浪费。
上述两个问题已经是井下供电系统的主要问题，因此有必要采取措施改善该问题。
本文采用SVG[1]作为无功补偿装置。
1 SVG系统的结构SVG系统的主要结构如图1所示。
通常情况下，SVG系统运用在井下供电系统中的方式有两种方式——电压桥与电流桥，由于电流桥有滤除谐波的作用，而电压桥只有防止电路过电压的作用，由于矿井下需要考虑无功补偿的问题，因此选用电流桥作为井下SVG系统的安装方式[2]。
通常情况下，SVG系统里的执行电路选用四个半导体晶体管构成的自动换向逆变器，由于是为矿山供电，井下环境比较复杂，一般条件下，应选用六个半导体晶闸管的自动换向逆变器。
一种电网无功功率自动补偿控制装置的研究
一种电网无功功率自动补偿控制装置的研究杨嘉丞;雷雨虹;李睿【摘要】为满足人们对供电质量的要求,电力系统中必须要合理的安装无功功率补偿的装置,而无功功率补偿装置的工作状态如果需要人工切换,会增加相关工作人员的工作量,而且切换的及时性、准确性等也难以得到保障,所以人们尝试通过设计开发具有无工功率自动补偿控制功能的装置,实现并联电容器组自动投切,进而保证影响电能质量的因素得到有效的控制.在此背景下,文中针对一种电网无功功率自动补偿控制装置展开研究,为提升电网质量做出努力.【期刊名称】《应用能源技术》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】3页(P33-35)【关键词】无功功率;自动补偿;补偿控制装置【作者】杨嘉丞;雷雨虹;李睿【作者单位】国网四川省电力公司检修公司变电检修中心,成都610000;国网四川省电力公司检修公司变电检修中心,成都610000;国网四川省电力公司检修公司变电检修中心,成都610000【正文语种】中文【中图分类】TM714.3变电站集中补偿、低压集中补偿、杆上无功补偿、用户终端分散补偿是现阶段电网无功功率补偿的常见技术，其中低压集中补偿应用最为广泛，在具体补偿过程中，随机、随器、跟踪等形式均可以基本达到补偿的效果，但在补偿的同时会产生投切振荡、顺序投切等新问题，所以需要一种更理想的无功功率自动补偿控制装置。
0.1 电网无功功率自动补偿控制装置的功能分析考虑到电力系统无功功率本身处于无功功率的上限和下限值范围内，无需进行无功补偿；在电力系统无功功率超越上限的情况下，除系统同时超越或即将超越电压上限时不需要电容器以外的情况，应投入电容器；在电力系统无功功率超越下限的情况下，除系统同时超越电压下限或即将超越时不需要切除电容器以外的情况，应切除电容器。
所以无功功率自动补偿控制装置必须具备以下功能：(1)保证就地平衡原则实现的基本功能。
为满足低压母线并联电容器无功功率补偿就地平衡的实际需要，该控制装置要具有6组补偿能量均为25kvar的电容器；在电网本身无功功率处于上限和下限间，该控制装置要自动对并联电容器闭锁，避免不必要的投切影响电能质量；自动在电容器两次动作前设定延时，防止因电容器内部电流构成电容器损伤。
无功补偿技术在变电站中的应用与优化
无功补偿技术在变电站中的应用与优化现代电力系统中，无功补偿技术被广泛应用于变电站中，以提高电力传输的效率和稳定性。
本文将探讨无功补偿技术在变电站中的应用及其优化措施。
一、无功补偿技术的基本原理和作用无功补偿技术是通过对电力系统中的无功功率进行调整，以改善系统的功率因数和电压稳定性。
在变电站中，无功补偿技术主要通过电容器和电抗器两种设备来实现。
电容器可提供无功电流，从而提高系统的功率因数；电抗器则可吸收多余的无功电流，以维持系统的电压稳定。
通过合理配置这些设备，可以减少电能损耗、提高电力系统的功率因数，进而提高供电的质量。
二、无功补偿技术在变电站中的具体应用1. 电容器组的应用电容器组是无功补偿技术中常用的设备之一。
它通过连接在电网中并与变压器并联，提供所需的无功功率。
电容器组的应用可以有效改善系统的功率因数，并减少传输过程中的电能损耗。
此外，电容器组还可用于提高系统的电压稳定性，减少电压波动对用户设备的影响。
2. 电抗器的应用电抗器是无功补偿技术中的另一个常用设备。
它通过对多余的无功功率进行吸收，以维持系统的电压稳定。
在变电站中，电抗器主要用于控制电网中的无功功率流动，减少无功功率的积累，提高系统的功率因数。
此外，电抗器还可用于抑制电网中的谐波，并减少变压器和其他设备的过热风险。
三、无功补偿技术在变电站中的优化措施为了进一步提高无功补偿技术在变电站中的效果，以下是一些优化措施的建议：1. 精确测量与计算在应用无功补偿技术之前，需要进行精确的功率测量与计算，以确定所需的无功补偿容量和设备的配置方案。
通过准确的测量与计算，可以有效避免过量或不足的无功补偿，提高系统的补偿效果。
2. 可调无功补偿设备的应用可调无功补偿设备，如可调无功电容器和可调无功电抗器，可以根据系统负荷变化情况进行调整。
通过动态地调整补偿设备的容量和响应速度，可以更加灵活地控制系统的无功功率流动，提高变电站的运行效率和稳定性。
3. 智能控制和协调管理在变电站中，应用智能控制技术和协调管理方法可以实现无功补偿设备的自动化控制和远程监控。
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基于变电站无功补偿控制与电压调节研究白彩芳
发表时间：2019-10-21T14:46:29.880Z 来源：《电力设备》2019年第10期作者：白彩芳
[导读] 摘要：随着社会的发展，我国的电力工程的发展也有了很大的进步。
（国网河北省电力有限公司武安市供电分公司河北武安 056300）
摘要：随着社会的发展，我国的电力工程的发展也有了很大的进步。
无功补偿控制与电压调节之间运用互相配合、分工明确进行控制的设计思想，输入并输出控制模块插件过后，使用电量变送器、可编程计算机控制器，运用科学发达的数据处理技术以及控制技术并加以面向对象的设计思想，综合考虑电容器前后电压的变化趋势，把零功率的缺额放在中心，作为主要的控制变量，与母线电压相统一进行控制，最后被成功开发出来的无功补偿控制仪器，其具有的特点是：数据准确、可靠性高、控制性强。
关键词：基于变电站；无功补偿控制；电压调节研究
引言
近年来，我国的综合国力不断提高，电力行业获得了蓬勃发展。
无功补偿技术作为一种新型技术，在我国电网变电站中获得了广泛应用。
这一技术为变电站中输电系统的安全提供了保证，提高了系统的可靠性与稳定性，有着广阔的发展前景。
但是，在无功补偿技术的实际应用中依旧存在一些问题，影响变电站输电系统的运行。
通过对电网变电站中无功补偿技术进行分析，探究了改进该技术的有效措施，从而为电力行业的发展助力。
1无功补偿技术的发展进程
20世纪初，无功补偿技术开始应用到变电站。
下面将根据该技术的五个发展阶段阐述其发展历程。
1.1并联电容器
并联电容器是一种无功补偿装置。
它的工作原理是补偿电力系统感性负荷的无功功率，进而实现无功补偿。
并联电容器装置主要有两大特征，即结构简单和经济适用。
同时，并联电容器存在一个较大缺陷，只能利用固定的电容实施无功补偿，而无法实现动态无功补偿。
实际应用中，并联电容器有多种表现。
人们通过将并联电容器分组，并按照电容器体积的大小对其设置开关偷窃控制，以此实现动态无功补偿。
这一装置虽然解决了我国电网变电站中的多数问题，但自身也暴露出较多缺陷，主要表现在运行速度缓慢、不能连续动态补偿等。
1.2同步调相机
20世纪初，除了并联电容器之外，还有另一种动态无功补偿装置，即同步调相机。
这一种装置能够实现无功功率的同步，内部主要依靠旋转电机进行工作，工作时会产生较大噪音。
此外，同步调相机在工作时损耗强度较高，容易导致装置运行速度缓慢，无法满足变电站对无功补偿的需求。
1.3磁饱和电抗器
20世纪中后期，电抗器的发展达到兴盛阶段，磁饱和电抗器成为一种新型电抗器。
磁饱和电抗器的运行原理主要是利用内部的电感性质，结合电流的可控制性，对无功电流实施控制。
这一种装置也有着较多缺陷，如制造成本较高、运行振动噪音较大以及损耗较强等。
因此，在实际变电站中，磁饱和电抗器的应用范围较小，一般应用于高压输电线路中。
2无功补偿控制以及电压调节的方法
2.1对容量进行补偿平衡无功功率
为了确保系统的电压质量和系统的无功功率之间达到平衡的状态，首先应该使系统的电压值达到正常的水平阈值，在正常的操作运行下，电源使得用电装置产生无功功率，当然也包括有功功率，如果出现无功功率满足不了基本的用电需求的情况，用电装置没有足够的无功功率将无法设立正常符合要求的电磁场，最后导致用电装置在既定的状态下不能正常工作，两端电压值不断下降，最终导致用电装置无法被启动运行。
无功功率保持在一定的范围之内可以平衡容量缺失的缺点，当出现无功功率达不到要求的时候，这时无功功率将达到一种平衡的状态，造成该平衡状态的原因是系统的电压阈值减小，这时无功功率控制器件启动调节电压的功能，从而实现降低系统全部的无功功率需求达到容量补偿平衡状态。
2.2电源充足时平衡无功功率
当系统电源的无功功率处于饱和状态时，此时系统将在较高的电压环境下运行，如果电源供电不足，说明在此系统下电压的运行效率将会很低，为了在额定电压下实现无功功率恒定不变，在实际情况中，运行时可使用补偿设备实现即时补偿、就地补偿。
不但可以达到线损消耗量最少，还能对电压的质量进行加工改进，经过相关技术人员多次的试验改进，发现当所加负荷量增大时，电压也会随之进行大幅度的波动变化，如果只是简单地利用无功功率补偿进行控制，往往无法解决电压在质量方面存在的问题，这时需要设置电压和无功功率作为控制变量，使用“九区图”的算法进行控制，该方法为投切电容器和切换变压器设置了独立的开关档位，使得无功功率Q以及电压U达到理想值，把无功功率、电压所在平面划分为九个区域，所以称为九区图法。
3静止无功补偿装置（SVC）的技术特点及应用分析
经过近30年的发展，SVC装置广泛应用于大容量的动态无功补偿设备中，世界各地普遍使用它作为电力系统的动态无功支撑，使用静止无功补偿装置可用于支持电力系统进行动态无功作用，提高系统的输送电量，使电网可以在安全的环境下被稳定运行，动态无功补偿中常使用SVC装置，它具有快速补偿功率、稳定系统电压并增大输电量的特点，尤其是当系统产生较为严重的电路故障时，静止无功补偿装置能迅速定位到故障点，及时增大系统的阻尼系数，防止电路故障造成发电系统功率震荡，从而提高系统的瞬时稳定性。
如果把它和电压自动控制系统、电容器等无功补偿装置结合使用，将充分利用现存的补偿装置最大化的提高电力系统的稳定性能。
（1）突增负荷造成静态无功补偿装置响应不完全，造成系统功率不足电压陷入恶性循环最终陷入瘫痪，运用静止无功补偿装置将杜绝此种现象发生。
（2）动态支持局域网的电压，将短路造成的低电压电荷损失量降至最低。
（3）当没有及时安装人工投切无功装置，动态负荷造成电压无规律变化时，可以动态调节电压值，确保电压的质量。
（4）能平衡电荷量，扩大瞬时稳定的值域区间，增大功率震荡的阻尼系数。
4控制调控，对结果进行分析
无功补偿可实现电压质量改进、装备寿命延长的功能，计算电压损失的方法为：传输做的有功功率乘于通电电阻值加上传输做的无功功率乘于通电电阻值与线路的额定电压相除所得到的数值即为电压损失值，在添加了补偿设备后，计算通路电压的方法为：传输做的有功功率乘于通电电阻值加上传输做的无功功率减去补偿设备容量再乘通电电阻值与电路的额定电压相除所得到的数值即为通路电压值。
经过
数据比对可发现，通路电压值小于电压损失值，即添加了补偿设备后，将减小电压损失，大幅度提高各器件的稳定运行性以及安全可靠性。
补偿设备的容量乘于通电电阻值和电路的额定电压相除等于电压损失值和通路电压的差值，距离电路尾部越近，添加的补偿设备运行性能更为优异，原因在于电路尾部，其电抗最大，添加补偿设备可以减少电量的损失，达到节能的效果。
结语
综上所述，社会的飞快进步和发展，对电力部门以及相关工作人员的要求会更高，技术工程师需不断更新技术知识，研究传送电能以及生产电力时的电压调节、无功补偿、分配能量等操作，满足各个阶层、各种用户对电量的各种需求，保证质量，使设备能正常工作，稳定电压，使电力系统运行平稳。
无功功率影响电压的变化，它的作用强大，有了它，变压器、电动机才能正常工作，所以，电压调动和无功补偿控制操作就显得尤为关键。
参考文献
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