黔西南州宏源电力勘察设计有限公司
摘要：随着社会经济的快速发展，人们对电网运行的安全性和稳定性提出了更高的要求。实际的电网运行中感性负荷会消耗大量的无功功率，降低功率因素，增加线路损耗。因此，需要对其进行无功补偿。相比于高、中压电网的无功补偿，低压配电工程的无功补偿的发展还比较缓慢。本文从各个方面对低压配电工程的无功补偿进行了分析研究。
关键词：低压配电工程；电能损耗；无功补偿；配电网
一
、低压配电工程中无功补偿的作用
无功补偿在高、中压配电网中的应用非常广泛，而低压配电网的无功补偿还比较少，导致低压配电网线损大、电压质量低、经济效益差。因此，对低压配电网进行无功补偿是非常重要的，可以提高供电电压的合格率。供电电压的质量是用户最关心的，配电网络由于无功负荷的输送导致末端电压低，因此，要稳定电压就需要减少线路输送的无功功率。无功补偿可以稳定电压，并且减少耗能。无功补偿的优化可以减少电能的使用，电能成本是企业非常重视的，减少电能的使用可以降低生产成本同时响应了国家节能减排的号召。
二、配电网智能无功补偿装置研究现状
1.补偿方式主要在变电站的低压侧进行补偿，相比较之下，其他的补偿方式就较旧，且数量较少，并且于无功缺额还较大。
2.不能够合理地与无功补偿装置相配合，并且在根本上没有有效地解决末端电压线路亏损的问题。
3.偏低的自动化程度是无功补偿装置的缺陷在于随机补偿，并且绝大多数的补偿都是通过固定回路来实现，监控不能得到实现，电力的负荷随时间季节性生产任务出现波动，常会出现无功补偿与电力负荷不匹配的情况，无功功率自动化程度偏低，智能属性偏低，动态固定补偿的状态不平衡。配电网的智能无功补偿方面，具有较为广阔的研究前景。
三、无功补偿理论及技术评价
无功功率（reactivepower）主要是指电场中，用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率，凡是有导线的电气设备，要建立磁场都需要消耗无功功率。通常情况下，用电设备需要从电源侧获取无功功率。一旦电网中的无功功率需求量增加，用电设备就无法获取足够的无功功率来建立电磁场，从而影响用电设备的正常运行，而且还会加大电力线路的电压损失。
由此可见，无功功率对供电系统中有着非常重要的作用，需要我们借助无功补偿技术可以有效的降低供电变压器及输送线路的损耗，有助于提升电能的使用效率。在无功补偿技术方面主要采用的是同步调相机和并联电容器，同步调相机属于旋转设备，在动态补偿过程中会产生较大的损耗和噪声，技术方面比较落后，而并联电容补偿方式则较为灵活，但是只能补偿固定无功，目前在我国较为常见。
四、智能无功补偿机装置的设计
在智能无功补偿装置优化设计过程中，需要满足高质量的电压，确保配电线路及用户侧所有的运行电压在额定值附近，提高功率因素，供电部门对工企业以及用户的功率因素进行考核，灵敏度满足要求，在保证电压和功率因素正常的情况下还应该对灵敏度进行校验，尽量减小网络损耗。本文研究的配电网智能无功补偿装置采用一体化式设计，具体包括高速主控芯片快速采集主板、GPRS无线数据传输至上位机控制系统、控制系统需要支持扩展的九区图数据模块。一体化补偿装置可以实现两组并联电容器进行控制。下面就对智能无功补偿装置的设计进行详细分析：
1.硬件设计。配电网智能无功补偿装置的硬件设计主要以检测和控制为目标，系统主控制单元以智能单片机为核心，完成对配电网线路损耗的采样、计算、输出、自检以及通信传输等功能。控制器则主要包括由智能单片机为核心的控制单元，对电网电压和电流进行采样的数据单元数字相位计单元，执行驱动器单元，键盘和显示单元以及通信单元组成。其中，键盘是用来设定智能无功补偿装置控制参数的，例如电压极限，功率因数等，可以选择手段运行或者自动运行方式。控制器带有标准的RS232串行通讯接口，可以和上位机进行轻松互联。数据采集通道是完成电平转换隔离，量值检测的输入通道，来自互感器的交流电压、电流信号经过数字相位仪进行相位比较获取相位差。
2.软件设计。配电网智能无功补偿装置的软件主要是一种实时功能处理软件，能够迅速的回复指令和发送控制信号。在该设备中，智能单片机软件采用C196语言进行编写，采用模块化设计，具体包含主程序模块、采集程序模块、各种电量的计算程序模块、键盘显示程序模块以及通信程序模块等。配电网智能无功补偿装置在实际运行过程中，先进性自检和初始化工作，然后开放串行中断，扫描键盘，进入处理模块，进行参数设定。最后采集电流、电压数据并进行计算，并将计算数据上传至控制系统。通过客户端系统界面，能够准确清晰的反应电网线路以及电气设备的运行状态，为工作人员提供准确的数据信息。同时，还实现配电网无功优化补偿以及调度优化、配电网理论损耗、补偿电容器最优配置与运行故障预警功能。
五、低压配电无功补偿的原理
电网中的负载是由电阻与电感串联的感性电路，运行中有一个交变磁场进行电能的交换和传递。电网中的能量分成了两个部分，一部分以电能的形式驱动负载；另一部分以磁场能进行存储，该磁场能因为对负载无用，因此，可以称为无功。无功补偿的原理是在感性负荷旁并联一个容性负荷，这样感性负荷与容性负荷之间可以进行能量交换，容性负荷就可以补偿感性负荷的无功功率。
六、低压配电无功补偿的主要方式
低压配电无功补偿的方式主要有集中补偿、用户终端分散补偿以及配电线路无功补偿三种。其中，集中补偿是对配电变压器的380V侧集中补偿，该补偿方式采取的是低压并联电容器柜，通过微机控制，依据用户用电负荷的变化，通过投入数量不同的电容器进行无功补偿。该补偿方式主要适用于专用变压器用户，可以提高其功率因素，平衡无功功率，确保专用用户的电压稳定。用户终端分散补偿是在用户终端进行补偿，与集中补偿相比，该补偿方式可以减少线损和电压损失，提高电压质量和线路供电能力。但是由于低压无功补偿的安装容量往往是按照变压器电压侧的最大无功功率来确定的，所以导致电压器负荷变化时造成在轻载时出现大量变压器闲置，导致设备利用率低。
配电线路中存在大量的无功功率，导致配电网线损和电压损失增加，因此，需要对低压线路进行无功补偿。低压配电网络线路节点和支路多，且布局混乱，因此，在对配电线路进行补偿时要设计一定的优化模式，确保补偿效果能够达到最优程度。智能无功补偿主要是将低压无功补偿、谐波监测和综合配电监测等功能结合起来，智能无功补偿装置对模块化的结构将数据检测、电容器以及投切机构等功能元件进行集成，该补偿装置中的智能投切装置优异，与配网自动化装置可以通过红外、Modem或者蓝牙等形式结合，智能无功补偿装置可以在线监测输电设置的无功变化，及时自动进行无功补偿。
结语：
综上所述，线损是供电企业技术水平考核的重要指标，线损水平的好坏能直接反映一个供电企业的技术水平和管理能力，因此在现代化电网建设过程中，降低电能损耗就成为人们关注的焦点问题。本文主要分析了配电网智能无功补偿装置的优化设计，首先就无功补偿的基本原理进行简要阐述，然后对智能无功补偿装置的软硬件设计进行了详细分析，为日后的研究提供理论基础。
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