(中国石油大港油田公司第四采油厂（滩海开发公司） 天津 300280)
摘要：在电力设计中，无功补偿装置是整个电力系统的重要组成部分，可以减少电网消耗。提高电网质量，随着科技的不断进步与发展，人们生活质量明显改善，同时高科技产品的不断推广与运用，丰富了人们的日常生活，使得用电量不断加大，因此，电力设计过程中，保证供电正常的同时，要保证供电质量。环保工作的进一步开展，将绿色环保理念注入各个工程中，无功补偿自控方案的提出，大大提高电力设计水平，保证电网质量，是目前我国电网设计中的关键化解，因此，对无功补偿自控方案的运用研究，受到社会各界人士的高度关注，下面对电力设计中无功补偿自控方案的运用进行分析。
关键词：电力设计；无功补偿；自控方案
1、电力设计过程中无功补偿的概述
1.1在城市化进程不断加快的情况下，电力需求也随之逐渐提高。在一些大型企业中，电力需求量更为巨大，同民用供电不同，工业用电运行方式独特，为了保证变电装置在高负荷状态下仍然能提供稳定且功率较大的电力，使用电容式无功补偿自控方案设计，可以很好的达到这样的效果。无功补偿方案可以从整体上改善长距离电力输送中电力的稳定性，同时还可以控制三相荷载水平保持在平衡的状态中，从而充分的发挥出无功功率和有功功率的效能。
1.2在电力无功补偿方案中，包括三种补偿方式，即对点补偿、分段补偿、和集中补偿。无功补偿主要是将感性功率负荷与有容性功率负荷的设备并接在同一电路中，在实际电路工作时，感性负荷能够从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这样就可以实现能量在这两种负荷间相互交换。在较大的电力系统中，通过无功补偿的方式可以对电网的电压进行调整，并有效的对电路功率实行合理分配，以提高电网的稳定性。而在小电力系统中，合适的无功补偿方式可以有效的对三相不平衡电流进行调整，并将各相的功率因数补偿至0.9～1.0，从而维持电流的平衡从而有效的提高电能的利用率。
2、选择合适的无功补偿方案
在电力设计中应用无功补偿自控方案，必须先选择合适的方案，这就要首先对用电设备上的无功补偿方式进行合理的分析。在使用的单片机电容控制的补偿中，通过选择合理的补偿方案不仅可以对电力线路进行有效的安全保护，而且有利于的后期维护，同时在发现险情时可以方便并及时的对电路元件进行更换。在电力控制的补偿方案中，电子元件的使用主要采取组装的形式，例如：电力设备的检测单元和相应段元。在无功的环境下，要根据接触设备之间的电压控制所设定的范围来进行选择，保证所选方案能够符合实时脉冲情况，并形成自我保护电路，当补偿的电压值超过额定电压值时，无功补偿自动方案会及时的对出现过载的电路实行过压保护。但是在电力维修过程中，由于人力维修更本无法满足补偿环境的精确要求，所以在对补偿方案进行选择时，就需要考虑使用智能自控的补偿方案，例如单片机智能补偿方案，文章在下面将会进行详细的分析。
3、无功补偿自控方案在电力设计中的应用
3.1电子式无功补偿自控方案
电子式自控补偿方案主要由多个分立元件构成，控制系统中包括相位和投切控制电源、电流检测单元、比较单元、电容器组以及无功运算等。在电力设计中运用该种控制方案可以取得很好的成效，但是当设备体积庞大、元件数量增大以及电力系统线路复杂时，这就导致电力设计安装和维修极为困难，同时可靠性也极差。在电路投切过程中，由于电流平衡出现改变，会产生相应的冲击涌流，由此就会影响电网的稳定性，而电路的自身使用寿命也会变短，当出现故障时，也很难再进行修复，从而就无法保障电路设计中无功补偿自控方案的效率和质量。在目前的电子设计中基本上不采用电子式无功补偿自控方案。
3.2可编程逻辑控制器自控方案
在可编程逻辑控制器中，其主要采用以微机技术为基础的新型工业控制装置，采用PLC控制技术，改造传统的继电器接触器自动控制系统，并对原有的主回路、电源和输出电路等可以继续进行使用，采用PLC对电平转换、译码器、清零电路和可逆计数器等进行有效的控制。通过这样的编辑方法可以对整个系统的结构进行简化，并有效的降低系统的成本。特别要注意的是，在原电力设计系统中，由于在相角检测的电路输出中其信号不足以驱动PLC输入，就需要对电路中的信号进行放大处理，以满足驱动PLC输入的需要。在原电路的输出电路中，采用PLC的输出继电器可以实现三极管开关电路，由于PLC存在有限的输出点容量，同时要保证三极管开关电路的正常运行，就需要在电路中增设中间继电器作为输出电路。该方案是通过对系统同样采用模块化设计和结构化设计进行控制，这样就有利于电力设计呈模块化，使得结构清晰，并且整体层次分明。对电力设计电路可以及时的与之对应的参数进行对比，对出现错误或不满意的地方设计可以通过系统自动的切出或投入补偿电容器，从而实现电力设计中的自动化无功补偿。例如在电力设计中采用西门子S7-200PLC的自控方案，其采用PLC作为控制技术作为无功自控方案的技术支撑。因为在其系统内部设置有日历时钟，系统就可以实行自动切换，而这不会因为模拟单元或者检测电路的故障而受到影响。同时该系统还可以通过相应的软件进行控制，从而确保电子设计系统的正常运行。
3.3单片机自控方案
以ATmega16单片机控制技术的无功补偿自控方案为例来进行讨论，该自控系统中使用的ATmega16芯片是基于增强的AVRRISE结构的低功耗8位CMOS微控制器，因其具有单时钟周期指令执行时间和先进的指令集，使得ATmega16的数据吞吐率高达１MIPS/MHz，在一定的功耗下，可以大大的提高系统的处理速度，ATmega16内核中大量的指令集和32个通用工作寄存器对于代码效率的提高具有重要的作用，因为寄存器与运算单元直接相连，在一个时钟周期内，系统可以通过一条指令同时访问两个寄存器。这就使得数据吞吐率较普通的微控制器高出十倍左右，这对于无功率的快速检测、配变检测和动态补偿具有重要的意义。单片机无功自动补偿系统中主要有AVR处理模块、信号调理模块和控制补偿模块等。而软件部分也采用模块化结构，主要由信号采集、电网参数计算和电容器投切控制等模块构成，它可以简化系统扩展，同时使得系统的安装调试流程更简单方便。例如，WBB矿用隔爆型无功中的补偿装置主要利用单片机为控制器，对电力系统无功功率、电流、电压进行实时检测，对不满足相应要求的设计方式，系统会通过无功补偿进行自动修复设计。
4、无功补偿自控方案的应用比较
通过上述对电力设计中几种无功补偿自控方案的分析可以看出，传统的电子式的自控无功补偿方案存在很大的缺陷，不仅在电路中的响应速度慢、线路复杂，而且可靠性极差，基本上不能满足现今的社会电力发展需求。而基于单片机控制技术的无功补偿自控方案优点就较为突出，在电力设计中运用这种方案可以保证数据的快速传递，保持优良的扩展性和实现数据的巨大吞吐量，但是抗干扰能力较差，无法保证中、高压无功补偿领域的可靠性。所以在现在的电力设计中最为有效的是使用基于PLC控制技术的自控方案，该方案不仅组态方便，而且可扩展性好，可靠性强和抗干扰能力强，并且结构也简单。
结语：电力设计中无功补偿自控方案包含的方式较多，工作人员必须结合电力系统的实际需求，采用合理的无功补偿自控方案。在这一基础上，可以充分发挥无功补偿的作用与价值，提高电力系统运行的稳定性，减少电力运行过程中所产生的电能损耗，增强电力系统的经济效益、社会效益。简言之，电力设计中无功补偿自控方案的应用，必须具被针对性、科学性。
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