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在當(dāng)前技術(shù)條件支持下,電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償所采取的方法類型眾多,主要包括同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、并聯(lián)電容器、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置以及靜止無(wú)功發(fā)生器等。其中同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)已經(jīng)逐步被電容器以及新型靜止無(wú)功發(fā)生器所取代,而新型靜止無(wú)功發(fā)生器以其獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與發(fā)展速度在無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域中受到了越來(lái)越廣泛的重視。在以上多種無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)當(dāng)中,以同步發(fā)電機(jī)模式為最早應(yīng)用的補(bǔ)償設(shè)備之一,這種補(bǔ)償方式的運(yùn)行效率低下,已逐步被淘汰。在此之后,并聯(lián)電容器在無(wú)功補(bǔ)償中得到了應(yīng)用,它是通過(guò)降低電壓相量與電流相量相位差的方式,提高回路功率因數(shù),但由于存在諧波干擾的問(wèn)題,同樣較少使用。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展,靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置得到了整個(gè)行業(yè)的關(guān)注與重視。1967年,英國(guó)首先制成了第一批自飽和電抗器下的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置,被嘗試應(yīng)用于115kV電網(wǎng)系統(tǒng)中,取得了滿意的無(wú)功補(bǔ)償效果。當(dāng)前,靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的具體結(jié)構(gòu)有兩種類型:第一是基于半導(dǎo)體控制投切電容的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置。這種無(wú)功補(bǔ)償裝置的主回路上有多臺(tái)電容器保持并聯(lián)關(guān)系,根據(jù)系統(tǒng)所需的無(wú)功電流大小來(lái)決定補(bǔ)償電流的水平以及電容的投入數(shù)量;第二是基于可抗電抗器的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置,它的主回路上通過(guò)控制雙向晶閘管導(dǎo)通角的方式發(fā)揮對(duì)電抗器電流的控制目的。當(dāng)然,在具體工作中,以上兩種結(jié)構(gòu)的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置可以混合使用,一方面解決因單獨(dú)使用半導(dǎo)體控制投切電容可能出現(xiàn)的電流無(wú)法持續(xù)補(bǔ)償問(wèn)題,另一方面可以解決因單獨(dú)使用可抗電抗器可能出現(xiàn)的大容量補(bǔ)償體積過(guò)大問(wèn)題。在靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置的基礎(chǔ)之上,新型靜止無(wú)功發(fā)生器的應(yīng)用同樣得到了各方人員的關(guān)注與重視。這種無(wú)功補(bǔ)償裝置的主要通過(guò)電抗器或采取直接的方式將自換相橋式電路與電網(wǎng)并聯(lián),對(duì)交流側(cè)輸出電壓相位以及電壓幅值進(jìn)行調(diào)整的方式,讓電路實(shí)現(xiàn)吸收或發(fā)出所需無(wú)功電流的目的。相對(duì)于靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置而言,這種無(wú)功發(fā)生器的優(yōu)勢(shì)在于調(diào)節(jié)速度快、運(yùn)行范圍廣、諧波干擾小。
二無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展
根據(jù)以上分析來(lái)看,無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在近年來(lái)取得了非常顯著的發(fā)展成效,在無(wú)功補(bǔ)償效能方面也有一定的完善。然而在當(dāng)前的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)方案中,還存在一定的不足,未來(lái)在無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)上還需要向著以下三個(gè)方向做進(jìn)一步的發(fā)展:第一,合理應(yīng)用新型信息檢測(cè)技術(shù)以及信號(hào)處理技術(shù),當(dāng)前大量的理論與實(shí)踐研究已經(jīng)證實(shí)——廣義瞬時(shí)無(wú)功功率檢測(cè)方法即便是在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)畸變或不對(duì)稱問(wèn)題的情況下,仍然能夠?qū)ㄕ蛩矔r(shí)無(wú)功電流以及不對(duì)稱(高次諧波)瞬時(shí)無(wú)功電流進(jìn)行準(zhǔn)確的分離。在此基礎(chǔ)之上,根據(jù)分離得到的不同類型的瞬時(shí)無(wú)功電流,在無(wú)功補(bǔ)償時(shí)有選擇性地進(jìn)行部分補(bǔ)償或完全補(bǔ)償,整體運(yùn)行效能好,未來(lái)需要進(jìn)一步探索將這種信息檢測(cè)技術(shù)與無(wú)功補(bǔ)償裝置的融合方法。除此以外,考慮到電力系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)規(guī)模龐大、數(shù)據(jù)質(zhì)量整體水平較低以及數(shù)據(jù)量大等方面的特點(diǎn),同時(shí)系統(tǒng)要求相關(guān)裝置能夠根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)快速、高效地做出反應(yīng),因此,在無(wú)功補(bǔ)償裝置方面,還需要探索將其與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及粗糙集技術(shù)的融合方法,以提高無(wú)功補(bǔ)償裝置在處理龐大數(shù)據(jù)以及獲取重要信息方面的能力。第二,促進(jìn)控制理論、控制方法的發(fā)展。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的背景之下,無(wú)功補(bǔ)償裝置中現(xiàn)代化的控制器、控制方法以及控制理論得到了非常深刻的體現(xiàn)。在無(wú)功補(bǔ)償裝置系統(tǒng)設(shè)置中,通過(guò)引入新型的數(shù)字化處理器,不但能夠使數(shù)據(jù)采集的工作效率得到提高,還對(duì)處理的精度、實(shí)時(shí)性有重要影響,通過(guò)對(duì)控制方法的完善達(dá)到提高無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)行效能的目的。第三,提高電力電子器件性能。在整個(gè)電力系統(tǒng)當(dāng)中,所使用電子器件的具體性能將對(duì)整個(gè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行效率產(chǎn)生直接性的影響。因此,為了提高無(wú)功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行效能,可以嘗試從材料、技術(shù)、工藝等多個(gè)方面入手,提高基于半控制或全控制電力電子期間的性能。特別是在國(guó)內(nèi)當(dāng)前技術(shù)水平比較薄弱的全控型電子期間中苦下功夫,能夠?yàn)闊o(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)非常深遠(yuǎn)的影響。
三結(jié)語(yǔ)
電力系統(tǒng)在多個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域中都有著非常廣闊的應(yīng)用空間,無(wú)功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用范圍也在持續(xù)不斷地?cái)U(kuò)展。同時(shí),隨著電力電子技術(shù)、控制理論以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等研究工具的不斷發(fā)展與創(chuàng)新,無(wú)功補(bǔ)償在整個(gè)電力系統(tǒng)中所處的地位也越來(lái)越關(guān)鍵。正是由于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用,在近年來(lái),無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展與進(jìn)步,當(dāng)然未來(lái)還需要向著更好的方向發(fā)展,以促進(jìn)其綜合運(yùn)行水平的不斷提高。
作者:司靜單位:秦皇島港股份有限公司第六港務(wù)分公司