自动补偿范文

自动补偿范文（精选11篇）

自动补偿 第1篇

随着一般工况或冶金系统装置上对球阀质量的要求越来越高, 为了提高球阀的使用寿命, 在原老球阀的内部结构 (密封无补偿) 的基础上, 设计了密封自动补偿装置, 即在球阀使用一段时间后或球阀密封位在一定磨损范围内, 密封能自动补偿, 仍能保证可靠密封。

1 密封结构说明及自动补偿装置

球阀密封结构主要有浮动套上密封圈与球体密封结构 (密封面结构) 和填料函处结构 (上密封结构) 。

1.1 密封面密封自动补偿装置

根据球阀的结构形式, 密封面自动补偿装置可采用碟形弹簧自动补偿或圆柱螺旋压缩弹簧组合自动补偿装置, 但由于在压力管道中受到位置的限制及球阀为降低成本在结构上都趋向紧凑 (结构长度短) , 所以球阀更多是采用碟形弹簧, 本文也只是介绍碟形弹簧自动补偿结构。如图1所示, 密封面的密封是依靠碟形弹簧1变形量预紧力压紧浮动套2, 使浮动套上密封圈3的密封副作用力压紧在球体4上以达到密封, 而且当球阀开关一定次数, 密封副肯定会磨损, 碟形弹簧还会起到自动补偿的作用, 随着弹簧的变形量及作用力的变化, 球阀密封压力相应降低。

1.2 填料函处密封自动补偿装置

填料函处密封是指球阀阀杆与阀盖之间的密封, 其自动补偿装置也是依靠碟形弹簧的变形量予紧力达到密封无泄漏的装置, 如图1所示。其原理是阀盖5利用螺栓锁紧在阀体6上, 阀盖压紧碟形弹簧7向填料压环8施压, 迫使填料组合 (上、中、下) 9变形膨胀挤压在阀杆10与阀体之间以达到密封, 当填料组合在一定磨损范围内, 碟形弹簧仍能起到自动补偿的作用, 在结构空间允许的情况下, 可采用两个碟形弹簧对合组合方式增加变形量和自动补偿高度, 能更好地体现出自动补偿的效果[1,2,3,4]。

2 碟形弹簧的选用及设计计算

2.1 密封面的碟形弹簧

根据球阀公称通径、压力管道中介质压力大小, 球阀内部结构摩擦力的大小, 选用及设计密封面的碟形弹簧。

例如球阀通径为DN=65 mm, 且不缩径及结构长度较短时, 密封面处的碟形弹簧采用无支承面及单个的碟形弹簧, 结合球阀零部件的设计及摩擦力的计算, 碟形弹簧内径d>70 mm, 外径D<100 mm, 初选碟形弹簧参数:d=71 mm, D=99 mm, 厚度δ=2.2 mm。

根据《机械设计手册》碟形弹簧设计计算单片A型 (无支承面) 碟形弹簧, 并从特性曲线图中采用的比值最为合理[5]。

(1) 极限行程h0=1.4δ=1.4×2.2=3.08 (mm) 。

(2) 自由高度H=δ+h0=2.2+3.08=5.28 (mm) 。

(3) 外径与内径之比C=D/d=99/71=1.394。与C值有关的辅助量α, 从α系数表中查得:α≈0.513×10-5。

弹簧的载荷

f——碟形弹簧的变形量。

当f=h0时,

当f=0.75 h0时, 即f=2.31,

当f=0.6 h0时,

根据碟形弹簧各参数的选取及设计计算, 各个变形量所承受载荷如图2所示, 按球阀密封面比压计算得到的作用力小于碟形弹簧的预紧力, 设计的碟形弹簧达到自动补偿的要求。

2.2 填料函处的碟形弹簧

因球阀填料函处的碟形弹簧各参数需根据球阀的阀杆及填料材质而定, 球阀的阀杆直径需区分是浮动球还是固定球结构计算阀杆的力矩, 各种填料材质膨胀所需的力矩也各不相同。

例如球阀通径为DN=65 mm, 采用全通径固定球结构, 根据《阀门设计手册》计算球阀阀杆力矩取得阀杆直径d=30 mm, 选取填料材质为聚四氟乙烯, 用碟形弹簧变形量挤压填料膨胀, 对此填料材质作用力不需特别大就能致使其膨胀达到密封, 所以碟形弹簧采用通用标准的碟形弹簧就能满足, 但内径必须大于30 mm, 通过设计手册查得碟形弹簧的系列尺寸及参数:取h0/δ=1.3, 采用系列三, 内径d=32.5 mm, 外径D=63 mm, 厚度δ=1.8 mm, 极限行程h0=2.34, 自由高度H=4.14 mm, 工作载荷Ff=0.75 h0=443 kgf, 因此, 按球阀填料函处比压计算得到作用力远小于选用的碟形弹簧工作载荷, 则选用的碟形弹簧能达到自动补偿的要求。

3 结论

根据球阀的密封结构, 通过举例说明, 并经试验证明, 球阀密封采用碟形弹簧结构不但密封可靠耐压, 而且更能达到自动补偿的效果, 从而极大地提高球阀的使用寿命。

摘要：根据球阀的结构特征, 分析其密封面及填料函处的密封自动补偿装置, 并详细介绍密封自动补偿装置碟形弹簧的选用及设计计算。

关键词：球阀,密封自动补偿,碟形弹簧,设计计算

参考文献

[1]杨源泉.阀门设计手册[M].北京:机械工业出版社, 1992.

[2]万文诚.球阀密封内泄漏可靠性分析与探讨[J].通用机械, 2010 (6) :44-48.

[3]王万平, 张永彬, 姚进.超低温轨道式球阀密封补偿结构设计计算[J].润滑与密封, 2015 (10) :100-103.

[4]高泽普, 张成旺, 史红军.不锈钢球阀密封结构探讨[J].机床与液压, 2004 (10) :195-196.

电气自动化中无功补偿技术 第2篇

本文主要介绍分析了该项技术的涵义以及在电气自动化中的运用，主要希望为同行业者提供更多的借鉴与参考。

【关键词】无功补偿技术;电气自动化;应用

一、无功补偿技术的涵义

无功补偿技术是一种物理技术，它的原理为：用两种装置将容性与感性功率负荷连接到一条电路上，并且能够对产生的能量进行互换或者替换。

通过这样的装置，可以通过运用容性负荷进行感性负荷产生的无功功率的输出补偿。

无功补偿技术就是一种工作方式，把本属于电网或者变压器运作的无功功率改变为交流的电力电容器运作的无功功率，这样，只要电力系统的工作状态正常，它的节点电压表现出的波动水平就可以被维持在指定的范围之内。

无功补偿技术在电气自动化中获得广泛应用，不仅能促进电气自动化的持续、健康发展，而且还能提高电气自动化的运行效率。

同时，无功补偿技术的运用，还能有效改变电力系统内部无功功率的流向，不断提高整个电力系统的电压。

此外，对于电能的有效节省，配电线路方面费用的减少，用户使用成本的降低，该项技术都起到了非常重要的作用。

最重要的是，无功补偿技术的运用，可以让电网在更安全、更经济、更稳定的状态下运行。

二、国内发电厂对相关技术的研究现状与评价

近年，随着学界对外国相关技术的研究与探索，我国各类发电厂对电气自动化的无功补偿与谐波积极进行综合治理，提出了很多无功补偿的有效方案。

以下是这些补偿技术的特点以及弊端：

(1)由固定电容器与电抗器组成的单调谐滤波器。

这种方案，在设计时就要指定需滤除的谐波，同时要兼顾功率因数的提高，负序的降低。

(2)真空断路器与投切电容器的结合。

该方案最大的优点在于简单、投资小;而缺点也很明显，合闸时，由于电容器上产生了很高的电压，很可能导致设备损坏。

考虑到开关的寿命有限，不能频繁的操作，使动态补偿效果大打折扣。

(3)固定滤波器与晶闸管的结合。

将反并联的晶闸管串联到电抗器上，来平衡滤波器中产生的多余补偿电流，从而达到功率因数的要求。

该方案的优点是使滤波器的长期投入相对固定，并且晶闸管的需要数量不多，同时响应速度快，缺点同样很明显，它产生的谐波也会使效果大打折扣。

通过对电气化在发电厂中该技术发展的现状进行分析，可得出以下的结论：无功补偿技术是随着电气自动化设备中的单相电力牵引负荷变化复杂和非线性因素增强而迫切需要被深入研究的;在新的阶段，为了达到提高功率因数同时降低负序，从而构成有效的滤波方式，一些发电厂的变电站在无功补偿技术与谐波的治理方面深入研究，已经提出了很多的应用方案;并联混合滤波器作为一种无功补偿方案具有很强的现实可能性，其实现方案利用无源补偿大容量，具有灵活性和可控性。

三、如何合理使用无功补偿

(一)深入地分析无功补偿的应用方向和其基本的作用方式

对现代供电系统的评价，最重要的标准就是电能的质量，电压又是电能质量的核心要素所在，目前常见的各种电气自动化系统的无功状况大多数都是由于功率因数和阻抗的问题，然后电网受到来自无功的影响，也就是说，牵引变压器之间存在的阻抗引起了线路上的负荷，形成了难以指定的谐波，从而导致电网的波形畸变。

同时，电网波形畸变时，变化最明显的基础性指标就是电压，而这就严重影响了电能的质量，进而会对电网的总体安全造成影响。

(二)注意电气自动化系统的共性问题

无功补偿技术不仅仅提高了自动化系统的整体安全性，同时还降低了浪费资源的可能性，而从两个方面都可以降低行业的投入，不论是直接的还是间接的。

同时，安全性的提高还能降低事故的处理预算，从而提高资源的有效利用，全面的提高该应用的经济效用。

我国还存在一种情况，国内对无功补偿技术的研究多体现在变电站上，而忽略了这样一种情况，发电厂的无功流传输到变电站且通过线路再传送给低压线路时就会形成无功流远距离传输的情况，这种情形会产生更大的影响。

针对这种状况，可以结合实际，根据片区来进行无功补偿，通常情况下，220kV的变电站有很多的相应调节功能，它的负荷功率因索峰值能达到0.98，调节的容量随地区不同而有所不同，所以无功补偿更应用应该针对实际的用电情况，例如运用变压器与变低侧负荷结合来调整的方案，从而合理的配置产生的补偿容量，避免无功发生倒送的情况。

虽然针对无功补偿的技术手段已经趋于成熟，但是在应用方面依然存在着和与实际背离的情况，所以必须细化应用方案，提升应用效果。

(三)采用一些先进滤波技术

并联混合式的有源滤波无功补偿的方案是我国目前处于领先地位的混合式方案，这个方案不但能有效的解决一些问题，例如店里的牵引负荷产生的不可控变化造成的滤波器补偿容量太大的问题，同时还能对一些大型的电气自动化系统进行的协调式的调整，该技术是通过APF与LC的混合，是对谐波进行的注入式无功补偿。

这种技术非常适用于低压的电网，它的成本相对来说比较低，重要的是从效益与投资的比较来看，该技术是非常有性价比的。

四、结束语

无功补偿技术作为电气自动化的关键技术，其在整个的电力系统里起着极为重要的作用，不仅能提高电气自动化的运行效率，并且能有效地节约资源，改善资源浪费的现状。

当然，我们要继续对无功补偿技术不断地研究，解决当前依然存在的难题。

参考文献

[1]欧阳效贵.探讨无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].建材发展导向，，9(23).

[2]李晓凤，郝敏.无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].神州，2011(7).

[3]王超.电气自动化中的无功补偿技术分析[[J].广西轻工业，(5).

[4]张秀丽.关于水电站电气自动化应用问题的探讨[[J].大家，2010(10).

电力自动化补偿技术分析 第3篇

关键词：电力自动化技术

0引言

电力电子技术、智能控制技术和信息通信技术的不断发展，带动了许多电力新技术、新设备的不断出现，近年来随着城乡电网改造的进行，智能无功补偿技术在各地低压配电网的公用配变被广泛应用，它集低压无功补偿、综合配电监测、配电台区的线损计量、电压合格率的考核、谐波监测等多种功能于一身；同时还充分考虑了与配电自动化系统的结合。

1传统的低压无功补偿技术

1.1采集单一信号，采用三相电容器，三相共补这种补偿方式适用于负荷主要是三相负载(电动机)的场合，但假如当前的负载主要为居民用户，三相负荷很可能不平衡。那么各相无功需量也不同，采用这种补偿方式会在不同程度上出现过补或欠补。

1.2投切开关多采用交流接触器其缺点是响应速度较慢，在投切过程中会对电网产生冲击涌流，使用寿命短。

1.3无功控制策略控制物理量多为电压、功率因数、无功电流，投切方式为：循环投切、编码投切。这种策略没有考虑电压的平衡关系与区域的无功优化。

1.4通常不具备配电监测功能

2智能无功补偿技术分析

2.1补偿方式

2.1.1固定补偿与动态补偿相结合，随着社会的发展，负载类型越来越复杂，电网对无功要求也越来越高，因此单纯的固定补偿已经不能满足要求，新的动态无功补偿技术能较好地适应负载变化。

2.1.2三相共补与分相补偿相结合新的设备尤其是大量的电力电子、照明等家居设备，都是两相供电，电网中三相不平衡的情况越来越多，三相共补同投同切已无法解决三相不平衡的问题，而全部采用单相补偿则投资较大。因此根据负载情况充分考虑经济性的共分结合方式在新的经济条件下日益广泛应用。

2.1.3稳态补偿与快速跟踪补偿相结合稳态补偿与快速跟踪补偿相结合的补偿方式是未来发展的一个趋势。主要是针对大型的钢铁冶金等企业，工艺复杂、用电量大、负载变化快、波动大，充分有效地进行无功补偿，不仅可以提高功率因数、降损节能，而且可以充分挖掘设备的工作容量，充分发挥设备能力，提高工作效率，提高产量和质量，经济效益大。

2.2采用先进的投切开关目前采用的投切开关主要有以下几种。

2.2.1过零触发固态继电器其特点是动态响应快，在投切过程中对电网无冲击、无涌流，寿命较长，但有一定的功耗和谐波污染，目前运用比较普遍。

2.2.2机电一体化智能复合开关该开关是由交流接触器和固态继电器并联运行，综合两种开关的优点，既实现了快速投切，又降低了功耗。目前主要由于成本及可靠性原因应用较少。

2.2.3机电一体化智能型真空开关该开关采用低压真空灭弧室及永磁操作机构，可实现电容过零投切，还可适应电容器串联电抗器回路的投切，寿命长，可靠性高，目前正在实现商品化。

2.3采用智能型无功控制策略采集三相电压、电流信号，跟踪系统中无功的变化，以无功功率为控制物理量，以用户设定的功率因数为投切参考限量，依据模糊控制理论智能选择电容器组合，智能投切是针对星一角结合情况。电容投切控制采用智能控制理论，自动及时地投切电容补偿，补偿无功功率容量。根据配电系统三相中每一相无功功率的大小智能选择电容器组合，依据“取平补齐”的原则投入电网，实现电容器投切的智能控制，使补偿精度高。

2.3.1科学的电压限制条件可设定的过、欠压保护值，可设置禁投(低谷高电压)、禁切(高峰低电压)电压值，具缺相保护功能，以无功功率为投切门限值。

2.3.2可设置投切延时延时时间可调(既可支持快速跟踪无功补偿，也可支持稳态补偿)，同组电容投切动作时间间隔可设置，对快速跟踪补偿可设置为零。

2.4集成综合配电监测功能综合配电监测功能集配电变压器电气参数测量、记忆、通信于一体，是一套比较完整的配电运行参数测量机构，是低压配电电网中考核单元线损的理想手段。它能随时为电网治理人员提供所需要的各类数据，是为电网的安全运行和经济运行提供可靠的治理依据，是配电电网自动化系统的基本组成部分。主要功能如下：

实时监测配变三相数据：电压、电流、功率、功率因数、频率(1～3次谐波)：

累计数据记录、整点数据记录和统计数据记录功能，累计计量有功、无功电量：

查询统计分析功能并根据输入条件生成各种报表、曲线、棒图、饼图。

一般都配有相关的后台处理软件，大多数可实现网络多机操作与数据共享。

2.5集成电压监测功能根据电压检测仪标准进行采样与数据统计处理，便于用户考核电压合格率，可用于电压监测考核。

2.6集成在线谐波监测功能较好一点的监测终端采用DSP作为CPU，应用FFT快速傅立叶算法，可精确计算测量出电压、电流、功率因数、有功及无功电量等配电参数，还可以分析1～3次谐波，从而实现在线的谐波监测功能，该数据可根据用户要求在后台软件上进行分析处理。

2.7通信某些功能较先进的监控终端充分地考虑了设备的可持续性使用，采用标准的RS232、RS485接口，可根据用户要求非凡配置Modem、现场总线(Profibus)等，与配网自动化系统有机结合。具体通信方式有以下几种，或是其一或是多种方式的结合。

手工抄表：有线、无线、电卡等多种抄表方式。

直接通信与配电自动化系统接口，为用户提供了多种解决方案以适应不同的配网自动化系统与子站或主站的直接通信。

与FTU的通信：可通过FTU实现一点对多点采集，以实现数据远传并与配电自动化系统接口与集抄系统的通信，通常采用载波或直联。

2.8模块化结构当前应用较广的模块化设计结构，将电容器、投切开关、保护集成在一个单元内，形成多种容量规格的标准化单元，其特点是结构与功能的模块化形成满足不同用户要求的系列产品，同时还便于各种装置在使用现场的维修与调整。

3小结

电力自动化补偿技术 第4篇

1) 采集的信号比较单一, 但是, 通过采用三相的电容器能够实现互补。一般会对三相负载的场合采用这种补偿方式, 然而, 如果负载承受的是居民用户, 那么三相负荷很难实现平衡, 同时也会促使各相的无功需量不一样, 这时, 采用电力自动化的补偿方式就会出现不同程度上的过补以及欠补现象。

2) 投切开关常采用交流接触器进行安装, 它的不足之处在于响应速度比较慢, 投切时产生的冲击涌流很容易给电网带来不利影响, 而且它的使用年限特别短。

3) 采用无功控制措施, 这是因为控制的物理量大多数是电压、功率因素以及无功电流。其投切方式有两种:一种是循环投切, 另一种则是编码投切。然而, 这种控制措施很容易忽视电压的平衡性以及区域所特有的无功优化。

4) 传统的电力化补偿技术不包含配电监测的功能。

2 智能无功补偿技术的特点

由于城乡电网的改造需要, 智能无功补偿技术因其自身的优势而被应用到各个地区。这项技术具有几个特点:低压无功补偿性;综合配电监测;能够计算配电台区的线损量;能够考核电压的合格率;可以监测谐波;能结合配电的自动化系统一起使用。将自动化补偿技术应用到电网改造中能够取得极佳的效果, 而且还能为整个电网的顺利运转提供一定的保障。

3 新型的自动化补偿技术

3.1 补偿方式分析

1) 将固定补偿和动态补偿结合在一起。

社会的不断进步, 促使负载的类型日渐复杂, 因而电网更需无功补偿这种技术。然而, 由于传统单纯固定的补偿技术显而易见已经满足不了它的需求, 这个时候采用无功补偿技术, 加上其动态的特性便可以很好地达到负载变化要求的标准。

2) 将三相共补和分相补偿结合在一起。

一些新的设备, 特别是数量巨大的电力电子和照明灯诸多家居设备, 它们通常都为两相供电, 因而会加剧电网里面三相不平衡现象。而三相所具有的共补同投、同切的优势已经很难解决好三相之间出现的不平衡问题。假如都采用单向补偿技术, 那么就会增加电网改造的成本。所以, 电网工作人员一定要按照负载的实际情况, 并在经济适用的基础上, 采用三相共补和分相补偿的结合方式。

3) 将稳态补偿和快速跟踪有效结合起来。

店里工作人员采取将稳态补偿以及快速跟踪补偿结合在一起的补偿方式应用到电网改造中已经是现在乃至今后很长一个时期内发展的必然趋势。这种补偿方式常用于大型钢铁冶金的电网中。由于这种工艺流程比较复杂, 用电量也比较大, 加上负载的变化快, 且波动比较大, 只有采用这种无功补偿措施才能将功率因素提高、将损害的能耗量降低, 而且还可以使挖掘设备的功效得到充分发挥, 进而达到其工作容量要求的标准。

3.2 要采用最先进的投切开关

目前经常采用的投切开关分为以下三种。

1) 采用过零触发固态继电器。

这种电器开关的特点便是动态响应比较快, 投切过程中不会对电网产生冲击涌流, 而且它的使用期限比较长。其不足之处在于会造成一定的功耗和谐波污染, 这种现象目前在电网改造中还是比较普遍的。

2) 采用机电一体化的智能复合开关。

这种开关是把交流接触器以及固态电器并和在一块运行的, 因为结合了这两种开关各自的优点, 便使得投切的速度得到加快, 而且还能将功耗降低。但因为成本较高以及自身的可靠性不确定而很少被应用。

3) 机电一体化的智能型真空开关。

此开关是借助低压真空灭弧室和永磁操作机构进行设置的, 它不仅能够满足电容投切过零的要求, 还能够很好地适应电容器本身与电抗器回路产生的投切。而且它的适应寿命比较长, 可靠性也非常高, 现阶段正朝着商品化趋势迈进。

3.3 智能型无功操作措施

工作人员要根据三相电压和电流信号采集到的信息来跟踪调查系统里面无功的变化情况, 并将无功功率作为其所控制的物理量, 再将用户所设定的功率因素作为投切的参考限量, 最后根据模糊控制理论的智能性来选择合适的电容器组合。通常智能投切主要针对的是星一角的结合情况。在电容投切控制中充分应用智能控制理论, 不仅可以及时自动地对投切电容进行补偿, 还能够充分补偿无功功率的容量。在选择电容器组合时, 要充分结合配电系统三相里面的每一相的无功功率大小, 然后在 “取平补齐”原则的基础上将其投入电网, 从而真正实现智能控制电容器投切, 并提高补偿精度。

1) 制定科学的电压限制条件。

一般设定的过压保护值、欠压保护值、禁投电压值以及禁切电压值都会缺少相应的保护功能, 因而要把无功功率作为投切的门限值。

2) 投切延时要合理设置。

一般投切的延时时间可以自行调整, 同组电容投切的动作以及时间间隔也可以设置, 此外, 可以把快速跟踪的补偿设置成零。

3.4 能够监测集成电压

工作人员要充分结合电压检测仪的标准来开展采样和数据统计工作, 以便用户更加方便地对电压的合格率进行考核, 当然也可以用作监测考核电压值。

3.5 采取模块化结构

现阶段被广泛应用的模块结构是通过把电容器、投切开关以及保护功能集中在一个单元里面, 然后使其能够形成容量规格种类多样的标准化单元。这种模块化的结构具备的优势在于能够生产出将结构和功能的模块化集为一体的一系列产品, 从而达到满足每一个用户需求的目的, 与此同时还有利于现场开展各种装置的调整以及维修工作。

摘要：因电力自动化补偿技术的功能比较齐全而被广泛应用到各地区低压配电网中。文章就电力自动化补偿技术进行分析, 探讨了其操作流程。

关键词：电力自动化,补偿技术,低压

参考文献

[1]魏钊.关于对电力自动化补偿技术的思考[J].知识经济, 2012 (15) .

浅谈电力自动化无功补偿技术 第5篇

一、传统的低压无功补偿技术

（一）采集单一信号，采用三相电容器，三相共补 这种补偿方式适用于负荷主要是三相负载（电动机）的场合，但假如当前的负载主要为居民用户，三相负荷很可能不平衡。那么各相无功需量也不同，采用这种补偿方式会在不同程度上出现过补或欠补。

（二）投切开关多采用交流接触器 其缺点是响应速度较慢，在投切过程中会对电网产生冲击涌流，使用寿命短。

（三）无功控制策略 控制物理量多为电压、功率因数、无功电流，投切方式为：循环投切、编码投切。这种策略没有考虑电压的平衡关系与区域的无功优化。

（四）通常不具备配电监测功能

二、智能无功补偿技术分析

（一）补偿方式

1.固定补偿与动态补偿相结合 随着社会的发展，负载类型越来越复杂，电网对无功要求也越来越高，因此单纯的固定补偿已经不能满足要求，新的动态无功补偿技术能较好地适应负载变化。

2.三相共补与分相补偿相结合 新的设备尤其是大量的电力电子、照明等家居设备，都是两相供电，电网中三相不平衡的情况越来越多，三相共补同投同切已无法解决三相不平衡的问题，而全部采用单相补偿则投资较大。因此根据负载情况充分考虑经济性的共分结合方式在新的经济条件下日益广泛应用。

3.稳态补偿与快速跟踪补偿相结合稳态补偿与快速跟踪补偿相结合的补偿方式是未来发展的一个趋势。主要是针对大型的钢铁冶金等企业，工艺复杂、用电量大、负载变化快、波动大，充分有效地进行无功补偿，不仅可以提高功率因数、降损节能，而且可以充分挖掘设备的工作容量，充分发挥设备能力，提高工作效率，提高产量和质量，经济效益大。

（二）采用先进的投切开关

目前采用的投切开关主要有以下几种。

1.过零触发固态继电器 其特点是动态响应快，在投切过程中对电网无冲击、无涌流，寿命较长，但有一定的功耗和谐波污染，目前运用比较普遍。

2.机电一体化智能复合开关 该开关是由交流接触器和固态继电器并联运行，综合两种开关的优点，既实现了快速投切，又降低了功耗。目前主要由于成本及可靠性原因应用较少。

3.机电一体化智能型真空开关 该开关采用低压真空灭弧室及永磁操作机构，可实现电容过零投切，还可适应电容器串联电抗器回路的投切，寿命长，可靠性高，目前正在实现商品化。

（三）采用智能型无功控制策略

采集三相电压、电流信号，跟踪系统中无功的变化，以无功功率为控制物理量，以用户设定的功率因数为投切参考限量，依据模糊控制理论智能选择电容器组合，智能投切是针对星—角结合情况。电容投切控制采用智能控制理论，自动及时地投切电容补偿，补偿无功功率容量。根据配电系统三相中每一相无功功率的大小智能选择电容器组合，依据“取平补齐”的原则投入电网，实现电容器投切的智能控制，使补偿精度高。

1.科学的电压限制条件。可设定的过、欠压保护值，可设置禁投（低谷高电压）、禁切（高峰低电压）电压值，具缺相保护功能，以无功功率为投切门限值。

2.可设置投切延时。延时时间可调（既可支持快速跟踪无功补偿，也可支持稳态补偿），同组电容投切动作时间间隔可设置，对快速跟踪补偿可设置为零。

（四）集成综合配电监测功能

综合配电监测功能集配电变压器电气参数测量、记忆、通信于一体，是一套比较完整的配电运行参数测量机构，是低压配电电网中考核单元线损的理想手段。它能随时为电网治理人员提供所需要的各类数据，是为电网的安全运行和经济运行提供可靠的治理依据，是配电电网自动化系统的基本组成部分。主要功能：

实时监测配变三相数据：电压、电流、功率、功率因数、频率（1～3次谐波）；

累计数据记录、整点数据记录和统计数据记录功能，累计计量有功、无功电量；

查询统计分析功能并根据输入条件生成各种报表、曲线、棒图、饼图。

一般都配有相关的后台处理软件，大多数可实现网络多机操作与数据共享。

（五）集成电压监测功能

根据电压检测仪标准进行采样与数据统计处理，便于用户考核电压合格率，可用于电压监测考核。

（六）集成在线谐波监测功能

较好一点的监测终端采用DSP作为CPU，应用FFT快速傅立叶算法，可精确计算测量出电压、电流、功率因数、有功及无功电量等配电参数，还可以分析1～3次谐波，从而实现在线的谐波监测功能，该数据可根据用户要求在后台软件上进行分析处理。

（七）通信

某些功能较先进的监控终端充分地考虑了设备的可持续性使用，采用标准的RS232、RS485接口，可根据用户要求非凡配置Modem、现场总线（Profibus）等，与配网自动化系统有机结合。具体通信方式有以下几种，或是其一或是多种方式的结合。

手工抄表：有线、无线、电卡等多种抄表方式。

直接通信：与配电自动化系统接口，为用户提供了多种解决方案以适应不同的配网自动化系统与子站或主站的直接通信。

与FTU的通信：可通过FTU实现一点对多点采集，以实现数据远传并与配电自动化系统接口与集抄系统的通信，通常采用载波或直联。

（八）模块化结构

當前应用较广的模块化设计结构，将电容器、投切开关、保护集成在一个单元内，形成多种容量规格的标准化单元，其特点是结构与功能的模块化形成满足不同用户要求的系列产品，同时还便于各种装置在使用现场的维修与调整。

三、小结

电力自动化补偿技术探析 第6篇

电力系统自动化补偿技术, 指的是在电子供电系统中, 通过缩短输送线路或者降低电变压器损耗的方式, 起到提升供电效率的先进技术。当无功补偿应用于调整电网电压时, 电力系统相对较大;当无功补偿应用于调整三相不平衡电流时, 电力系统相对较小。无功补偿技术的原理是应用电磁感应原理, 通过电能的不断转化, 形成相应的磁场, 并形成相应的功率, 然后通过相应的补偿装置, 在同一电路中连接容性功率负荷装置, 形成感性功率负荷, 转化成电能。在供电系统中的无功补偿设备、配电变压器、电路用电设备三者的共同作用下, 实现无功功率的抵消。

1) 多种补偿方式。电力自动化补偿技术具有多种补偿方式, 其中主要包括以下几种方式:分相补偿、三相共补、动态补偿和固定补偿相结合的方式等。但是, 随着电力自动化系统的发展, 出现了多种类型的负载, 其发展也逐渐地趋于复杂化, 因此, 对电力自动化的补偿技术提出了更高的要求。为了满足电力系统的需求, 仅仅采用固定补偿的方式已经不能满足电网复杂的需求, 需要加上动态补偿技术, 才能满足电力系统负载的巨大变化。目前, 电力市场出现了许多的新型电力设备, 例如家用电气、照明等, 都采用两项供电, 而一些冰箱、空调等大功率设备需要采用三相供电。但是电力系统中的三相供电相对不平衡, 导致电网出现三相供电的不平衡现象, 如果采用单相补偿, 将会增加投资成本。因此, 根据电力系统的具体状况, 采用跟踪补偿和稳态补偿相结合的补偿技术, 能够有效地解决负载变化较快的问题, 实现快速无功补偿, 在提高生产效率的基础上, 降低电能的损耗, 获得更高的经济效益。

2) 通信功能。电力自动化补偿技术中的通信功能采用标准的RS485、RS232结构, 通过分析用户的实际需求, 配置现场总线、Modem等, 然后再和电力自动化系统进行有机的结合。具体的通信方式包括以下几种: (1) FTU的通信。通过FTU, 实现了一点对多点的通信。 (2) 直接通信, 和电力自动化系统直接连接, 能够为用户提供多种解决方案, 该种通信方式适用于不同的电力自动化系统, 能够实现主站与子站之间的直接通信。 (3) 手工抄表, 包含有点卡、无线、有线等多种抄表方式。 (4) 可以根据电力系统的具体需求, 将这三种通信方式进行组合, 实现电力系统的直接或者间接通信。

3) 无功控制方案。电力自动化无功控制, 能够采集电流信号和三相电压, 能够实时地检测和控制电力系统中的无功变化状况, 把无功功率当做控制量, 然后以用户设置的功率为参考, 根据模糊控制理论自动化地选择相应的电容器组合, 自动、及时地投切电容补偿, 然后根据电力系统三相中所有相无功功率的大小, 自动地选择电容器组合, 补偿无功功率容量, 按照“取平补平”的原则投入电网, 最终实现电力系统的无功控制, 提升补偿的精度。

4) 多种投切开关。目前, 常用的投切开关主要包括以下几种: (1) 机电一体化智能型真空开关, 该种开关主要采用永磁操作或者低压真空灭弧机构, 能够适应于电容器串联抗器回路的投切, 还能够适应电容过零的投切, 并且该种投切方式的可靠性相对较高, 使用寿命相对较长, 并且以及实现了商品化。 (2) 机电一体化职能复合开关, 该种开怪是由固态继电器以及接触器进行并联运行, 综合了两种开关的所有优点, 能够实现电网的快速投切, 还能降低电力系统的电能消耗。但是由于该种投切开关的可靠性和成本的原因, 导致其不能够广泛应用。 (3) 过零固态继电器投切开关, 该种开关的特点是动态响应速度快, 并且在投切的过程中, 对电网无涌流、无冲击, 其使用寿命相对较长, 并且其功率相对较低, 污染较小, 被广泛地应用在电力自动化系统中。

5) 电力系统检测功能。电力自动化补偿技术的检测功能指的是将配电变压器和通信集中起来, 共同组成完善的电力系统检测装置。这是检测低压配电网中线损的主要技术手段, 当电力系统具备了自动化的检测功能, 将会实时、准确地掌握电网的实际信息, 能够为电网的控制人员提供真实、可靠的现场数据信息, 为其制定相应的方案提供一定的参考, 从而保证电力系统的安全, 为电力系统的稳定运行提供有效的参考。

2 提升电力自动化补偿技术应用效果的措施

1) 建立完善的管理制度, 强化用户的侧管理。强化用户的侧管理是保证无功补偿技术应用的重要条件。因此, 补偿技术在电力自动化中的应用, 应该充分利用媒体宣传电力工作的重要性, 对用户进行思想教育, 提升用户的绿色环保意识, 让用户了解补偿技术对电力系统的重要性, 从而让用户在实际生产和生活过程中, 自觉养成节约用电的良好习惯。此外, 提高补偿技术在线路传输中的效率, 降低在线路中的功率损失, 这样能够有效降低用户的电费开销。

2) 强化对电力工作人员的培训工作, 提升电力工作人员的专业技能和业务素质。电力部门应该定期或者不定期地对所有的电力工作人员进行培训, 例如对电力线路中的无功补偿技术以及相关电力知识进行针对性的培养, 当电力系统采用全新的技术时, 或者引进先进的设备时, 应该有目的地对电力工作人员进行相应的技术培训, 不断地提升工作人员的专业能力和技术水平。

3) 根据实际状况, 设计无功补偿装置。在进行电力自动化系统的无功补偿设计的过程中, 应该根据电力系统的具体状况, 选择合适无功补偿的电力电容器, 保证电容器能够在额定功率的状况下能够正常使用。在设计过程中, 还应该尽可能降低谐波对电容器造成的影响, 避免对无功补偿技术造成影响。在线路正常运行的前提下, 应该选择合适的无功补偿装置, 这样能够有效地控制线路中的补偿方式, 进而提升无功补偿的控制水平以及补偿质量。

3 结语

要保证电力自动化系统的顺利运行和快速发展, 应该合理地利用无功补偿技术, 在提高电力自动化技术的经济性与安全性的基础上, 降低电能的损耗, 以此提升电力的利用率。

参考文献

[1]李梦迪.无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].电子制作, 2013 (12) :207.

无功自动补偿组网控制系统 第7篇

关键词：无功自动补偿,负荷,补偿,原理,作用

1 无功自动补偿组控制系统简介

随着电网容量的增加, 对电网无功的要求也越来越高。无功电源具有有功电源所有的功能, 是保证电力系统的电能质量、电压质量、用电安全等不可或缺的一个重要组成部分。在电力系统中, 一定要保持无功的平衡, 否则会导致系统电压下降, 甚至损坏电网设备。此外, 网络的功率因数和电压减低, 使得在实际的运行中电气设备根本没有得到充分的利用, 使得网络的传输速度没有达到理想的效果, 同时也使得电气资源没能得到充分的利用。因此网络补偿的问题已经成为了电网建设中一个重要的课题, 这对网络降低损节有着重要的作用。

无功自动补偿技术的研究和推行, 引起来人们的广泛关注, 它涉及到电力、电子技术、电气自动化技术等各大领域的技术研究。本文重要是对低压配电网无功的补偿组网控制系统进行研究, 论述了无功自动补偿组控制系统的控制战略和设计。

在低压配电网中很大一部分的符合属于感性的, 它要同时的消耗和吸收有功功率和无功功率, 使得电网中功率的因素降低, 无法满足无功电源的需求量, 使得电网系统的电压降低, 最终降低电网的供电能力。因此电力部门将重点放在了提高功率的因数上, 除了在在自身上进行一定的改革措施外, 还要求用户在母线上进行功率因数的补偿, 从两个方面来及时、科学的补偿功率因数。

传统的无功补偿装置采用的是同步电动机和并联电容器两种补偿方法, 但是在中补偿装置存在着很大的不足, 如噪音大、损耗大等, 1997年美国严重推行了一种静止式的无功功率补偿装置, 随后世界各国也借鉴美国的研究技术相继推出了具有本国特色的无功补偿装置。

在我国也相继出现很多关于低压配电网的无功补偿设备的研制, 但是这些设备还不是很成熟, 实用性较弱, 都普遍的存在下面几个方面的问题:首先触发的速度还达不到要求, 不能够包装短时间内的补偿;二是, 功率因素还不能保证在1;三是, 对电网还存在着一定的污染;四是, 这些设备只能够包装平衡才, 对于不对称的符合进行补偿;五是, 装置的相应时间较慢。这些不足使得补偿设备得到推广和使用。

2 无功自动补偿组网控制系统的技术关键

无功自动补偿组网控制系统分为现场实时监控、电容器保护、组网优化无功补偿控制、无线传输、人机界面。技术关键主要有以下几点:电网中点、线、面无功补偿设备进行组网, 实时跟踪测量负荷的电压、电流、无功功率和功率因数, 通过微机整合全局网络无功补偿点进行分析, 计算并自动选择能达到最佳补偿效果的补偿点和补偿容量并发出指令, 实现快速、无冲击地投入并联电容器组, 使无功潮流在整个电网上动态分布达到平衡, 以达到节能、降低成本的目;基于32位ARM芯片的嵌入式实时操作系统的运用将更安全、更可靠地实现数据收集、控制、显示等及过压、欠压、过流、速断、10Min、动作次数、缺相等保护功能;基于C#的人机互操作界面, 实时显示线路监控信息, 并进行谐波分析;3G无线网络的传输技术。

技术方案或技术路线:

区域无功补偿设备组网设计:

补偿终端设计:

3 无功自动补偿组网络补偿的作用

一般使用低压配电网的用电设备包括异步电动机、电炉、变速装置以及家用电器等。这些用电设备在运行使用的过程中要吸收大量的有功功率的同时又要消耗很多的无功功率。其中无功功率要为各种电力设备提供励磁, 而在电力系统内重要需要的是感性的无功功率。

电压水平是衡量电能质量的重要指标之一, 而它重要是受到无功功率对电压的降低而产生影响的, 有的设备用户端的电压很低, 这主要是由该设备系统的无功功率的过度需求所决定的, 必须在系统中加大发电机的励磁电流, 保证发电机在无功功率输出的过程中由于输出量过大而出现超负荷现象的出现。为了避免或者减少这一现象的发生, 必须对整个系统中的电压水平加以降低, 从而保证电力系统的电压质量, 这个措施是使无功功率的总容量应该满足在额定电压下的无功功率负荷的需求。

无功功率基本平衡是为了保证电压的质量、保证电压的支持运行、保证电网系统的安全稳定等。如果在输送无功功率的过程中长时间的使用长距离和多级变压器, 这样会降低效率低, 在经济效益和技术上都是想不通的。为了满足发展的需求无功补偿设备应该具有灵活的瞬时调整无功功率的能力, 从而提供最佳的经济效益。

当系统的功率因素提高以后, 电网和负荷之间的无功功率交换的大小将发生变化, 这个时候有效传输的功率可以相应的进行增加, 从而来提高电网负载的能力, 同时也是对发、输供电设备的利用率的增加。

4 总结

在电力系统中, 无功自动补偿组网的控制发挥着重要的作用, 随着当前电力电子技术的不断发展, 大量的非线性负荷的使用使得电网的功率因数明显的下降, 特别是一些大型的冲击型负荷供电的情况下, 会使负荷的无功功率在一个很大的范围内变动, 这不仅仅能够对供供电系统的质量起到很大的影响作用, 也使得电网经济的效益受到了加大的损失。因此, 提高电网供电的功率因素已经成为了当前电网技术发展的一个关键环节, 受到了社会上的广泛关注, 传统的无功补偿网控制系统已经被普遍的使用了, 但是这其中存在着很大的差异, 所以要极力的推行无功自动补偿组网控制系统, 来弥补其中存在的不足, 促进电力事业的发展。

参考文献

[1]米勒.电力系统无功功率控制[M].水利电力出版社, 1990.

高压无功自动补偿的设计与应用 第8篇

如付诸现实将产生200万元/年的经济效益。

现场情况描述:山东方大工程有限责任公司属于6k V系统供电,自然功率因数在0.8左右,当负荷运行,正常生产时,功率因数仅为0.5~0.6左右。主要负荷有两台1000k VA的变压器(变压器后端负荷主要为交流异步电动机)、两台630k VA的变压器。两台1000k VA的变压器主要为型钢车间供电,一台630k VA变压器为厂用电,另一台630k VA变压器主要为办公、宿舍供暖用。

以上设备,除供暖用变压器低压侧安装补偿设备外,其余均未安装补偿设备。大量非线性负荷的应用,使电网的功率因数低,线路损耗增加,谐波含量大,危害电力系统的安全运行和工厂电气设备的安全经济运行。

为解决以上问题,拟在企业地上变电所6k V母线上装设滤波补偿成套装置,以起到滤除谐波,提高系统功率因数、改善电能质量、稳定电网以及节能降耗、降低运行成本、提高生产效率等目的。

装置要求

本工程6k V无功自动滤波补偿装置,补偿容量为4000kvar,分4组,分别为800kvar、800kvar、1200kvar、1200kvar,不等容投切。电容组需充分考虑抑制系统谐波,提高系统电压、使功率因数满足0.95以上。装置采用标准化柜体结构,每组均配控制开关、放电线圈、滤波电抗器、滤波电容器、高压喷逐式熔断器、避雷器、电流互感器、电压无功控制器、电容器组微机保护单元、柜内照明、高压带电显示器等,柜内悬空式母排走线。每组是独立的一套单元,可以独立的进行投切控制和保护。

功能范围

1. 功能概述

本装置以母线电压、功率因数和无功功率为主要判断依据,在遵循“保证电压合格,尽量减少调节次数”的前提下,根据优化的“十二区图模糊控制原理”对变压器有载调压分接头的自动调节和对6k V母线上的并联电容器组的自动跟踪投切(对于不等容电容器组,根据线路无功缺额的大小,选择最佳的电容器组合以减少电容器投切次数及提高电容器补偿精度),来实现对变电站母线电压和无功的综合控制,从而有效的减少功率损耗,提高电网功率因数和电网电压质量。

2.基本功能

控制智能化。本装置可自动适应变电站的各种运行方式,包括单台变压器运行、两台变压器运行的各种运行模式。

运行方式灵活。本控制器具有调压自动补偿自动、调压手动补偿自动和调压自动补偿手动等多种运行方式,且1、2变调压和1、2段补偿可分别进行手动自动设置。

可分别控制两台主变的1~19档有载调压和1~4组电容器不等容投切。

过电压保护、低电压保护、电容柜总开关断开保护功能,当电网出现过电压或低电压,以及电容总柜断开时控制器自动切除所有电容组,且闭锁调压和补偿动作。

本装置具有自动检测单组电容投切控制机构拒动故障的功能,当出现该故障时控制器发出报警,且闭锁该组电容投切。

调压机构拒动、连调故障检测功能,当出现该故障时,装置发出调压急停命令,且闭锁调压功能。

本装置采用大屏幕液晶显示器,全中文菜单显示。用户可方便的查看控制器采集的模拟量、开关量、报警信息及运行参数等。

密码保护功能。控制器所有运行参数包括定值、通讯参数,均设有密码保护。只有输入正确的密码方可进入修改状态,且密码可由用户自行设定。

四遥功能。本控制器具有RS485通讯接口,采用标准的《CDT通讯规约》,可实现遥测、遥信信息上传,遥控投切电容组和遥控调压。

每组电容均配有开口三角电压保护,一段过流保护,二段过流保护,任一组电容发生故障时保护动作切除相应的电容组,其它电容组仍能正常运行不受影响。

自诊断与自恢复功能

开机后,软件自动检查主要硬件电路。

设有WATCH DOG(看门狗)电路,可保证本系统在死机后能自行复位,重新启动运行。

装置可对控制对象进行手动控制操作,且自动和手动操作互为闭锁。

预留RS-485或RS-232通讯接口,可与变电站综合自动化联网,实现无人值守。

设备规范及结构

控制器的技术参数及性能要求

电容器组微机保护单元的主要技术参数及性能要求

电容器主要技术参数及性能要求

稳态过电流

电容器能在1.3倍的额定电流下持续运行,对于具有最大正偏差的电容器能在1.43倍的额定电流下持续运行。

电容器能承受100倍额定电流的涌流冲击,每年这样的涌流不超过1000次,其中若干次是在内部温度低于0℃,但不低于下限温度时发生的。

其他技术要求

装置的实际电容与其额定电容偏差应在电容的±5%。

装置的主电路相间以及相与地之间应能承受短时(1min)工频耐受电压15k V。

母线之间连接处及主电路中各连接处的温升应不超过50℃,各电器设备的温升不应超过各自的规定。

装置的连续运行电压为1.00Un,且能在如下表所规定的稳态过电压运行相应的时间。

装置能在方均根值不超过1.3倍电容器组额定电流的过电流下连续运行。

装置配置滤波电抗器,用以限制电容器组投入运行瞬间产生的涌流和抑制高次谐波。

依据系统实时无功及母线电压来选择电容器容量进行投切实现有载自动补偿。

装置配有DXN-10/Q型高压带电显示器和电磁门锁,具有强制闭锁功能,防止误开柜体门,以确保人员及设备安全;并设有柜内照明灯,可随时监测设备运行情况。

装置进线及柜内主母线采用LMY-50*5母排,各电容组分支母排采用LMY-30*3铝母排,全部母排分相套色差热缩管。

另根据现场情况需配置一块KYN28-7.2高压配电柜,型材车间高压盘计量技术改造。

图1为我公司无功补偿一次系统图。

无功补偿效益分析

1.补偿负荷情况、补偿容量及补偿后的功率因数

山东方大工程有限责任公司属于6k V系统供电,自然功率因数在0.8左右,当负荷运行,正常生产时,功率因数仅为0.52。主要负荷有两台1000k VA的变压器(变压器后端负荷主要为交流异步电动机)、两台630k VA的变压器。两台1000k VA的变压器主要为型钢车间供电,一台630k VA变压器为厂用电,另一台630k VA变压器主要为办公、宿舍供暖用。以上设备,除供暖用变压器低压侧安装补偿设备外,其余均未安装补偿设备。大量非线性负荷的应用,使电网的功率因数低,线路损耗增加,谐波含量大,危害电力系统的安全运行和工厂电气设备的安全经济运行。

本设计考虑在变电所6k V母线上装设滤波补偿成套装置,以起到滤除谐波,提高系统功率因数、改善电能质量、稳定电网以及节能降耗、降低运行成本、提高生产效率等目的。根据现场负荷情况,现本工程设计6k V无功自动补偿装置1套,补偿容量为2550kvar,分4组,容量分别为150kvar、400kvar、800kvar、1200kvar,使负荷小时,小容量的电容组可投入,实现不同容量的组合,以满足系统无功需求,补偿后无力率电费,功率因数达0.95以上。

2. 治理谐波、提高功率因数的意义

1)提高用电质量,减少电力线路的电压损失,改善设备运行条件,可保证设备在正常条件下工作,使电器设备寿命延长、生产稳定、质量提升、降低能耗、不会产生谐波导致开关误动作、这就有利于安全生产。

2)可节约电能,降低生产成本,减少企业的电费开支。例如当cosφ=0.5时的损耗是cosφ=1时的4倍。

3)由于减少了电网无功功率的输入,降低系统的能耗,从而能提高企业用电设备的利用率,进一步充分发挥企业的设备潜力,给用电企业带来效益。

4)可减少线路的功率损失及输送同容量有功的电流,提高电网输电效率。

5)因发电机的发电容量的限定,故提高cosφ也就使发电机能多出有功功率,即减少有功损失,又使线路及变电设备的容量降低。

3.补偿后的力率电费调整

对于山东方大工程有限责任公司的考核功率因数以0.52计,表1为功率因数调整电费表。

由表1可知,山东方大工程有限责任公司原功率因数为0.52,需要增收的电费为总额度的41%,加装无功补偿后功率因数提高至0.95时,其电费可少交电费总额的0.75%。

山东方大工程有限责任公司,按全年最大用电量2000000k Wh计算,电量价格取0.92元,设一年供电8760h(365*24),补偿装置一年运行时间为3000h,则:

功率因数不满足供电部门要求时一年需要增收的电费:

2000000*0.92*41%=75.44万元

功率因数达到0.95时可以减收的电费:

2000000*0.92*0.75%=1.38万元。

一年减少的电费支出为75.44+1.38=76.82万

加装无功补偿提高功率因数可降低线路的有功损失及无功损失,其计算公式为:

ΔF=(Kj--tgδ)Qb*t*β

式中Qb——电容器补偿容量(kvar);

Kj——无功功率节约当量(Kw/kvar);

tgδ——电容器的介质损失角的正切值。

本线路无功当量Kj取0.1,tgδ=0.0005,山东方大工程有限责任公司电容器补偿容量为2550kvar,电容器年运行时间取3000h,电量价格β取0.92元。则加装无功补偿后一年减少的电费支出为:

△F=(0.1-0.0005)*2550*3000*0.92=70.0281万元

结语

无功补偿项目年增加供电效益明显,另从提高了设备的利用率、节约电网建设投资和改善电压质量、降低劳动强度等各方面考虑,有效地减少了检修次数降低了劳动强度,大大提高了供电可靠性,增加了供电能力,保证了供电质量,能收到较大的社会效益和经济效益。

建议观点

1、中国制造亟待解决的是质量及精度;

2、发展装备,减少人海战术;

3、加大科技研发奖励力度。

车载音频系统的自动增益补偿设计 第9篇

随着国内 汽车市场 的快速稳 定增长和 电声学的 不断发展 , 消费者对 车内音频 系统的音 质要求越 来越高 , 不断追求 更优质的 收听效果 。 目前 ,高水平的 音效已成 为评价轿 车舒适性 的重要依 据之一 。

车内噪声 来源主要 有发动机 噪声 、 空调噪声 、 轮胎噪声 、 空气噪声 、 外境传入 噪音和车 身结构噪 声等 。 目前 , 虽然已有 静音 、 减震 、 吸音 、 反音和密 封等隔音 措施 , 但仍然无 法彻底隔 离所有车 内噪声 , 车速变化 和空调风 速变化时 ,噪声增益 变化较大 。 而且 ,车辆使用 过程中 ,传统的音 频系统没 有对车内 噪声进行 有效的自 动增益补 偿 , 严重影响 了车内人 员的收听 效果 , 尤其在播 放音量较 小 ,而车速较 快和空调 风速较大 的极端情 况下 。

本文针对 该缺陷设 计自动增 益补偿 , 首先提取 影响车内 收听的关 键因数 ( 行驶速度 、 空调风速 、 播放音量 等 ),按照对收 听效果的 影响程度 ,动态调整 音量增益 和响度补 偿曲线 , 减少车内 噪声对高 音质享受 的影响 ,满足车内 收听频响 特性 。

1车内声音测试分析[1]

为了得到 行驶速度 、 空调风速 、 播放音量 等关键因 素对车内 收听效果 的影响 ,现对某款 轿车车内 的声音进 行测试取 样 。

1.1行驶速度对车内声音的影响

选取实际 常见路况 ,分别在怠 速泊车 、市内路段 、 一般路段 、 高速路段 等行驶车 速情形下 , 保持匀速 行驶 , 测得车内 主驾 、副驾 、后排位置 噪声随车 速变化情 况 ,如表1所示 。 随着车速 的不断增 加 ,车内噪声 明显加大 ,对车内收 听效果和 乘座舒适 性的影响 也更严重 。

1.2风扇转速对车内声音的影响

空调风速 一般有高 中低三档 , 保持其中 一档 , 发动机怠速泊 车下测得 车内噪声 随空调风 速的变化 情况 ,如表2所示 。 随着空调 风速的不 断提高 ,车内噪声 也明显加 大 ,严重了影 响车内收 听效果和 乘座舒适 性 。

( d B )

( d B )

1.3播放音量对车内声音的影响

车内多媒 体音频系 统具有音 量调节功 能 , 常见的有63步进音量 细调曲线 , 其中最大 音量作为0 d B参考点 (1 k Hz ,0 d BFS输入 ,4 Ω 负载,20 W输出)。 如图1所示。 随着音量 的不断增 加 , 对车内噪 声的掩盖 程度不断 加强 , 人耳对声 音的响度 要求下降 , 车内噪声 的影响程 度也明显 下降 , 有助于改 善车内收 听效果和 乘座舒适 性 。

1.4车内主要噪声频率特性

为确定车 内噪声的 频率特性 ,分别对30~60 km/h车速和空 调中档风 速 (发动机怠 速 )时 ,选取主驾 位置所录 取的噪声进行频谱分析,如图2和图3所示。 通过频谱发现 ,车速和空 调风速产 生的噪声 特性呈窄 频带 、多频点 、 低频率分布,尖峰点分别在60 Hz、250 Hz、500 Hz和600 Hz。由于低频 噪声对人 体的危害 更大 ,必须对以 低频噪声 为主的车 内噪声进 行有效的 处理[2]。

2系统模型设计

车载音频 系统的自 动增益补 偿框图主 要由车身 信息所属 区域分类 和响度补 偿两大部 分组成 , 在音频DSP中并行处 理 ,控制音效 补偿程度 的选择 ,如图4所示 。 车身信息 所属区域 分类模块 中 , 通过车身CAN总线实时 监测车身 信息 ,获取音量 、车速 、空调风速 等影响车 内收听效 果的关键 因子 ,分类归入 到模型所 设置的某 一区域范 围 , 基于所归 入的区域 范围自动 选择增益 补偿程度 。 响度补偿 模块中 , 根据车内 多媒体播 放音量大 小 , 满足人耳 对车内收 听的频率 响应特性 ,自动选择 高低音增 益补偿程 度 。 最终 ,通过这两 模块所决 定的增益 补偿程度 , 与原多媒 体音频信 号一起进 行声音重 构 ,输出音效 增强后的 新声音 。

2.1车身信息所属区域分类

通过车身CAN总线可以 方便地获 取娱乐系 统 (播放音量 步进数 )、 仪表盘 ( 行驶速度 )、 空调 ( 空调风速 档位 )等车内电 子控制单 元的相关 信息 。 首先 ,不断读取 车身信息 值 , 如果无法 确认有效 , 则放弃调 整DSP参数 , 保持原状 态不变 ;然后对有 效信息所 属的区域 范围进行 分类 , 并标记记 录当前所 属状态 ; 再根据确 定的区域 范围计算 增益补偿 程度 ,如果补偿 后的总增 益超过系 统最大增 益 , 则限定为 系统最大 增益 , 随后转换 为音频DSP参数并写 入相应的 寄存器中 ;最终输出 重建后的 多媒体声 音 ,实现增益 补偿增强 后的听觉 效果 。 详细流程 图如图5所示 。

区域范围 分类基于 实际测得 的不同状 态下的车 内声音频 谱曲线 ,可以发现 各个影响 因子 (播放音量 、行驶速度 、空调风速 )之间近乎 相互独立 ,并且增益 在各区域 范围内准 线性变化 ,故定义增 益补偿表 达式如下 :

其中 ,Gc(Gain Compensation) 为补偿增 益 (d B) ,VCF (Volume Compensation Factor) 为音量补偿因子 ,SCF(Speed Compensation Factor) 为速度补偿因子 ,FCF(Fan Compensation Factor) 为空调风 速补偿因 子 ,RCF(Reserved Compensation Factor)为预留影 响因子或 偏差因子 。

VCF 、SCF 、FCF的边界点 和分段线 性变化曲 线如表3所示 。 VCF按照实际 音量曲线 的增益增 长和人耳 对音量增 益的感受 划分 , 变化曲线 为梯形 ;SCF按照常见 路况行驶 速度划分 , 变化曲线 为台阶式 逐级上升 ;FCF按照固定 的空调风 速档位划 分 , 为离散4个点递增 ;RCF用于不同 车之间微 小差异的 偏差校准 或其他影 响因子 。

2.2响度补偿

为了更全 面地满足 车内听觉 频响特性 , 需要设置 等响曲线 ,等响曲线 是反映人 耳对不同 声压的主 观感受曲 线 , 在不同的 多媒体播 放音量下 , 通过自动 响度补偿 来满足车 内的高音 质听觉享 受 。 在车内建 立类似于1 k Hz纯音等响 度曲线 ,通过分别 调节音频DSP内的高低 音滤波器 的中心频 率 、增益 、Q值成分 ,从而补偿 扬声器和 车内声场 环境的缺 陷或不足 ,实现补偿 、修饰 、调整各种 声源及其 他一些特 殊效果[3]。

车内多媒 体音频输 入到音频DSP, 首先 , 通过FFT ( Fast Fourier Transform ) 转为频域 信号 , 提取音频 信号的频 谱特性并 计算高/低音响度 等级 ; 然后根据 当前播放 音量配置 相应的响 度增益补 偿程度 , 内插到相 应的频段 ; 随后 , 通过IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) 转换回时域信 号进行时 域滤波 ; 最后 , 把自动响 度补偿后 的多媒体 音频信号 输出到扬 声器[4]。 详细工作 原理如图6所示 。

本文使用 恩智浦半 导体的车 载级专用 音频DSP芯片TEF6638HW[5], 通过使用 其中的IIR双线性滤 波器设置 等响度曲 线的高低 音滤波器 , 传递函数 定义如下 :

通过中间 变量 (Gmax为最大增 益 ,g为增益 ,fs为采样频 率 ,fc为中心频 率 ,Q为品质因 子),可求得滤 波器传递 函数系数 。

由于人耳对高低频声,特别是低频声的听觉灵敏度差, 为了在车 内获得高 质量的听 觉享受 ,有必要在 低音量时 对高频和 低频进行 听觉补偿 , 即要求对 低频有较 大提升,对高频也有一定量的提升。 在车内标定随播放音量变化的等响曲线增益设计如表4所示, 音量逐渐变小时,低频音量 加强明显 ,高频音量 也有稍许 抬升 。 音频DSP等响度曲 线参数即 ,低音峰值 滤波器 :fs= 48 k Hz , fc= 60 Hz , Q = 0 . 4 ; 高音峰值 滤波器 : fs= 48 k Hz , fc= 10 k Hz , Q = 0 . 9 。

( d B )

注:-20 d B 对应麦克风在主驾头部位置采集到的声压级为 80 d B。

3实车效果测试

选取主驾头部位置作为优选位置, 分别在不同车速、 不同音量 步进数 、 不同空调 风速档位 下 , 选择常见 行驶路况 ,测取20 Hz~20 k Hz全频段实际音量补偿曲线如图7所示, 理论增益 补偿值与 实际值的 比较如表5所示 。

以音量最 大作为0 d B基准曲线 ,测试20 Hz~20 k Hz全频段随音量增益10 d B递减的等响度曲线,如图8所示。

4结论

通过实车 测试所得 的音量补 偿曲线和 等响度补 偿曲线表 明 , 所设计的 自动增益 补偿 , 尤其是音 量和响度 的动态补 偿 ,与理论模 型设计的 数据值保 持一致 。 在不断变 化的车内 声音环境 中 ,可以成功 地实现车 载音频系统的自动 增益补偿 , 有效地减 少车内噪 声对收听 的影响 , 并满足不 同音量下 的车内听 觉频响特 性 , 最终确保 在不同车 内环境中 高音质的 听觉享受 。

自动补偿 第10篇

关键词：电气自动化；无功补偿；应用；存在问题；建议

随着当前我国社会经济的不断发展，电气自动化及其相关设备已经被广泛地应用在社会各个领域，其有效地加快了我国的经济发展。而无功补偿技术的应用，其重点在于利用电气自动化设备系统中的一些特点，通过无功、谐波及负序等影响对系统进行补偿，最终将电力生产过程中的损耗降低到最低，且为电气系统的顺利运行提供安全保障，因此研究电气自动化中无功补偿技术的应用将具有极为重要的现实意义。

一、电气自动化无功补偿技术概述

在企业的生产机械中采用无功补偿技术最多的设备为异步电动机、变压器等，在电网无功功率量的取向中，异步电动机和变压器都占了80%，其他机械设备才占了20%，由此可见企业无功功率主要消耗在异步电动机和变压器中。在企业电气自动化的无功功率的补偿中主要采用的是无功补偿技术，这种技术的应用可以有效地提高企业用电功率的因数，降低企业用电设备的成本。

电气自动化的普及，不仅促进了市场经济的快速发展，增加了国民收入，还极大地降低了工作人员的操作难度，为企业生产减少了人力物力的成本投入，增加了企业的经济效益；同时还提高了电气自动化的安全性，为安全生产提供了有力的保障。随着电气自动化技术水平的不断提高，在电气自动化发展中呈现出了越来越多的问题，电气设备中电能资源的过度浪费，已经引起了社会的高度重视。电气自动化中无功补偿技术的大量应用，可以有效地降低电气设备的电能消耗情况，完善电气自动化体系，确保国民经济和社会主义现代化建设的健康发展。

二、电气自动化无功补偿技术的具体运用

（一）利用无功补偿技术设计真空断路器

利用无功补偿技术进行设计的话，可以减少成本，并且构造也比较简单，在电气自动化中，这种设计方式可以很好的为投资者将投资成本降到最低，但是在实际的应用中，不免出现一些技术问题。利用无功补偿技术将固定滤波器和合闸管调节电抗器进行有效结合 ，使其在原有的基础上形成一种无功补偿装置，在实际的应用中 ，能够很好的保证滤波器中的无功补偿所产生的电流始终处于一种平衡状况，以此来满足电力自动化系统对功率因数的最大需求。

（二）对用电客户进行无功补偿

对用电客户进行无功补偿主要有以下两种途径：第一种是经过补偿 ，使电力功率因数能够满足国家电力部门所规定的预期指数，而且还可以获得更多的电费补偿，通过对相关政策的宣传，对群众的节电意识进行强化，从而对用户实现无功补偿，这样也可以很好的降低电流的损耗，进一步对我国电力紧张的局面进行有效的环节。第二种是在用电客户内部的配电网中使用无功补偿技术，从而能够以最大限度对无功消耗进行降低，能够对电能的损耗进行减少，以达到减轻用户的经济压力。

（三）对回路电流进行无功补偿

利用固定滤波器来调节饱和电感器内部的磁能饱和程度这样可以对流入回路的感性电流继续进行改变 ，最终达到无功补偿。在回路中产生的感性电流可以和滤波器所多余的电容性进行相互抵消，进一步实现电流平衡，之后可以通过将滤波器和电抗器进行电压串联，然后调节变压器的降压按钮，对侧母线的电压进行一定程度上的降低，这样就可以实现无功补偿这一最终目标。

三、无功补偿技术应用存在的问题及其相关建议

（一）无功补偿技术在电气自动化中应用时存在的问题

无功补偿技术在电气自动化设备中发挥着不可替代的作用，但是在应用中还是存在着不少的问题。具体来说有以下几个方面：第一，存在远距离传输无功潮流的问题。在发电站中有大量的无功潮流涌向高压变电站，随后这些无功潮流随着输电线路被输送到了中压变电站和低压变电站；第二，对无功补偿容量的配置不合理。有些变电站的补偿电容是整组投切的，不能根据负荷变化的实际需求进行平衡，时常发生高负荷的时候功率因数过低而低负荷的时候功率因数又过高既造成过补偿的现象；第三，存在无功向配电网倒送的现象。无功倒送大大增加了电网的损耗，对配电线路造成了极大地不合理负担。

（二）无功补偿技术在电气自动化中应用时的相关建议

针对上述问题，对无功补偿技术在电气自动化中的应用提出如下的建议：第一，对本地变电站的无功补偿容量进行明确。对变电站的无功补偿容量根据本地实际进行科学合理的配置，这样能够有效的避免出现无功倒送的问题，从而降低电网的损耗，减轻配电线路的负担。第二，提高对配网无功补偿问题的关注度。在负荷电流通过线路或者变压器的时候会产生功率和电能损耗，功率因数的高低直接决定着电网所需的功率，因数越低需要的功率越多，对线路的损耗就越大。因此可以看出，提高功率因数，能够降低对线路的损耗，是节能降损最直接的方法。第三，加强宣传教育，提高用户对无功补偿技术的认识。使广大的用电户清楚的认识到即使是没有进行功率考核的小容量用户，加强无功补偿对于减少电网内部因为传输和分配无功功率而造成的有功功率的损耗是十分有益的，尤其是将跟用户息息相关的电费支出可以减少这一点进行反复宣传，形成全民一起努力减低损耗的趋势，共同为提高电网质量贡献自己的一份力量。

总之，在电气自动化中应用无功补偿技术不仅仅电气自动化的系统的整体性带去了更高的稳定性，还节约了整个系统的能源消耗，并且其还在一定程度上保障了电气自动化系统中电容器与设备的安全性，所以我们要尽自己最大的努力提高无功补偿技术，为我国的电气自动化的应用做出其应有的贡献。

参考文献：

[1]王李杨.浅析无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].价值工程，2011（06）.

[2]蓝天.电气自动化中无功补偿技术的应用[J].广东科技，2012（19）.

动态无功补偿自动控制系统研究 第11篇

1单相瞬时无功理论

仿照三相电路有关瞬时有功功率、瞬时无功功率的定义, 将电压、电流矢量的点积定义为瞬时有功功率, 电压、电流矢量的叉积定义为瞬时无功功率。可得瞬时有功功率、瞬时无功功率分别为:

由此得到的有功功率P和无功功率q分别是单相电路有功功率P和无功功率q的2倍。可见, 由此计算得到的单相无功功率值与正弦信号无功定义计算的结果是一致的。然而, 单相瞬时无功理论是在单相信号为正弦波的基础上提出的, 对于非正弦波的情况, 它较三相瞬时无功理论有一定的局限性。因此电压、电流信号进行调理后的0-3V的六路电压信号, 再经过A/D转换后的数字信号不可以直接用于无功计算。

2动态无功补偿中分相无功检测的实现

应用上述单相瞬时无功理论可以快速计算动态无功补偿控制系统中各分相的无功功率。实现方法为:对于每一单相, 每隔1/4周期采样一次电压电流值, 作为当前采样值es, is, 前一次的采样值作为e′s, i′s, 这样便可在每1/4周期间隔时间内就算出一次无功功率值。为使无功计算的速度得到进一步提高, 可将每个周期内采样的点数增加。比如:每个周期内采样20个点, 每采样一个瞬时值, 取其作为es, is, 取前面与之相差5个点 (90°) 的值作为e′s, i′s, 这样便可将无功计算周期缩短至1/20周期。依此类推, 在每个周期内采样N (4的整数倍) 个点, 取当前电压电流采样值和与之相差N/4个点 (90°) 的电压电流采样值, 分别作为单相瞬时无功理论的es, is和e′s, i′s, 就可将无功计算周期缩短至1/N周期。

动态补偿研究的重点之一是无功功率的计算和检测。采用传统方法首先需要在一定周期内对线路电压、电流和两者之间的相位差进行分析和估计, 在此基础上再进行无功功率的计算, 这难以满足动态快速的要求。因此, 本系统应用瞬时无功理论对动态无功补偿控制系统的无功功率进行计算。瞬时无功功率理论于20世纪80年代被提出, 突破了以周期为基础的传统功率定义, 可以根据系统采样的瞬时值计算出瞬时无功, 满足动态无功补偿控制系统快速连续动作的要求。瞬时无功理论首先提出时仅适用于检测三相无功, 后被扩展为单相瞬时无功理论, 应用在单相无功检测中。通过实验验证单相瞬时无功理论能否快速计算出各分相无功功率, 以及改进方案能否有效减小谐波造成的误差。本实验以三相精密测试源JCD4060为实验源, 对JKF系列分相低压动态无功补偿控制器的单相无功补偿功能进行了实验验证。JCD4060精密测试电源是一种智能化工频三相谐波功率电源。它可以输出幅度、频率、相位高度稳定的正弦波电压和电流, 还可以任意设定输出电压、电流中所含的高次谐波分量。设定a相电压为正弦信号, 有效值ea为220V, 基波频率为50Hz;a相电流信号为正弦信号, 有效值ia为20A, 相位滞后电压30°。在a相电压和电流中分别加入5%的五次谐波后, 由单相瞬时无功理论计算得到的a相瞬时无功功率, 可知此时无功功率的误差超过10%。以每个周期采样16个点为例, 采样周期为0.00125s。取滑动窗长度为4, 由滑动平均窗算法对以上数据进行计算, 可知在第四次采样时, 即经过0.00375s后, 所计算的无功达到稳定值。在无功快速变化的情况下, 无功变化三个采样周期后, 可达到新的稳定值, 即响应时间为三个采样周期, 可快速响应系统的无功变化。以上对动态无功补偿控制系统中的无功功率快速检测法及其改进方案进行了实验验证。实验结果表明, 单相瞬时无功理论能快速计算出各分相无功功率, 改进方案能有效减小谐波造成的误差。

3结语

本文针对目前无功补偿装置及相关技术进行了较为深入的研究, 并在此基础上, 设计和开发了JKF系列分相低压动态无功补偿控制器, 能够实时补偿点焊过程中引入的无功功率, 并抑制快速波动性负荷造成的电压波动和闪变, 改善了负荷不平衡状况并提高焊接质量及生产效率。

参考文献

[1]王兆安, 杨君, 刘进军, 王跃.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社, 2005.