２０１５年０２期 科技＿向导 ◇科技创新◇ 电力系统无功功率补偿技术的相关研究 查正勇 （云南省第三监狱云南安宁６５０３００） 【摘要】现代各个行业对电力需求量逐步提升。该情况使得电力行业得到了长足的发展，成为了国民经济的支柱产业，电力行业的各项技 术水平有了较大的提高。其电力系统中的无功功率补偿技术。能够有效的调节电网运行中无功功率的分布状况．使用的无功补偿装置也可以提 高电力系统的功率因数，减少设备的功率损耗。本文简单的说明了电力系统无功功率补偿的方式，分析了其中存在的问题，如谐波影响问题、补 偿方式有缺陷等，并提出了几点改进措施，包括智能控制系统与晶闸管投切电容器相结合、静止无功发生器、电力有源滤波器、综合潮流控制器 等．为电力系统的管理人员提供一定的参考与借鉴 【关键词】电力系统：无功功率补偿技术、现状：问题 Ｏ。前言 电力系统的无功量使得线路电压产生变化．而线路的电压情况则 社会各界对于电力的消耗量极大．电力资源成为了各项产业发 很大程度上受到系统情况的影响．部分无功补偿设备是根据电压决定 展中不可或缺的能源保障之一 在该社会形势下．电力事业得到了 无功投切量．极易出现无功过补或者欠补的问题 长足的发展，各项电力技术也有了较大的提升。无功补偿作为电力 ３．相应改进措施 行业的中技术之一．电网中接入的各类无功补偿装置能够有效的提 ３．１智能控制系统与晶闸管投切电容器相结合 升电网的负载及系统的功率因数．并能够大幅度的降低设备的功率 科学的不仅进步．智能技术得到了空前的发展．其性能极为强大． 损耗．使得电压更加稳定．优化供电质量。在长距离输电系统中，该 逐步运用到了各个领域。在电力系统无功功率补偿技术中．可以在晶 类无功补偿装置能够有效的提高系统运行的安全性、稳定性。但是 闸管投切电容器中运用微处理器．其能够开展城府较为复杂的控制工 由于各种因素的影响．其中也存在一定的问题与缺陷．使得其不能 作，或者进行设备的检测，达到动态无功功率补偿的目的。智能控制系 完全发挥出功效．影响运行情况．对其进行深入的研究与探讨也是 统中．控制器是晶闸管投切电容器补偿装置最为重要的构件．晶闸管 十分有必要的 投切电容器可以进行各项工作．包括测量无功功率因素、分析各项参 １．电力系统无功功率补偿的主要方式 数等，使之准确的控制无触点开关之间的投切状态。另外．该职能装置 一般我国的电网中运用的电容补偿技术可以分为两个类型．即 能够将功率因数、欠压参数、过压参数等完整的储存起来．并直观的显 就地补偿技术和集中补偿技术 如果异步电动机的荷载较为稳定． 示出来。 容量大，且不可逆，一般情况下会选择就地补偿技术，如风机、水泵 ３．２无功补偿技术与电子电力技术相结合 等：其他情况下则一般选择集中补偿技术ｌ１１ 电力系统无功功率补偿 由于电力电子的开关频率较高．能够有效的控制电容电流的导 技术的发展经历了较长时间．其补偿方式也逐步形成了以下几种类 通角．达到无功连续调节的目的，并及时跟踪荷载的无功波动 现代 型： 研发的静止性无功补偿器即是两种技术相结合的产物．可以作为无 １．１同步调相机 功输出的调节开关 另外还可以将变流器设置为无功电源．主要功 无功补偿装置其发展的初期．运用最为广泛的是同步调相机．属 能则是控制无功的输出及输入．补偿负载无功．使用较为广泛的有 于典型的无功补偿方式。其能够有效的达到动态补偿的目的．但是其 源滤波器。 也存在固有的缺陷，包括响应速度慢、运行复杂、维护措施繁琐等。因 ３．２．１静止无功发生器 此在新型的装置推广应用以后．逐步将其淘汰 静止无功发生器也是无功功率补偿可选的方式之一．也被称为静 １．２并联电抗器 止同步补偿器。进行补偿的主要机制是利用自换向变流器．结合电压 该类无功功率补偿装置时我国现在使用最为广泛的电抗器主要 电源的逆变技术滞后及超前无功．来实现无功补偿。静止无功发生器 是固定容量电抗器．其在电力系统中不仅可以吸收容性负荷．并控制 的优点在于不需要使用容量较大的电容、电感等储备．调节速度快。基 系统中的过电压及谐波的影响。其在抵抗谐波时．如果次数大于５次， 本上可以忽视谐波的影响，相较容量一直的设备．体积较小．不需要占 电抗率一般为５％左右：如果次数超过３次．则电抗率需要１３％，才能 用过多的空间 该设备的适应能力也较强．如果出现电力系统欠压的 够达到抵抗谐波的效果 情况，依然具备强大的无功调节功能 因此属于较为先进的无功补偿 １．３并补装置 装置．发展潜力较大 并联电容器是无功补偿中极为常用的装置．其是利用电容分组 ３．２．２电力有源滤波器 投切．可以准确的监测到负载的无功动态．主要适用于固定无功的 电力有源滤波器主要是运用瞬时滤波形成技术来实现无功补偿． 补偿．属于有级无功调节的方式．但是不能达到无功平滑无级调节的 根据补偿对象不同的连接方式．可以分为串联型有源滤波器和并联型 要求１２１。 有源滤波器两个类型，其中并联型的性能更加优越，应用更加广泛。电 ２．无功功率补偿存在的问题 力有源滤波器的优势在于响应速度较快．不仅能够实现无功功率的补 上述装置在运行的过程中．适应于不同情况的无功功率的补偿， 偿，也能够对变化谐波实施动态补偿。在进行补偿过时．基本上不会受 但是其也存在部分问题．影响到补偿的效果．需要管理人员予以高度 到电网阻抗参数的干扰，性能极为稳定，且补偿效果良好，性能卓越， 的重视。具体有以下几点： 是电力系统无功功率补偿技术的发展方向之一 ２．１谐波影响问题 ３＿３综合潮流控制器 电容器可以在一定程度上抵抗电力谐波．如果系统中电力谐波较 综合潮流控制器在电力系统无功功率补偿中．是先把晶闸管换流 为严重时．会使得电容器受到损害或者缩短电容器的寿命 另外电容 器中的电压进行串联、叠，引入至输电线电压中，使变化幅度、相角能 器会对谐波起到提升的作用．系统中的谐波干扰更大 够及时的变动．能够及时有效的调节线路的有功功率及无功功率．提 ２．２补偿方式有缺陷 高电力系统的阻尼震荡．有效优化电力系统的输电能力。根据综合潮 许多电力部门进行无功补偿的目的仅仅是就地补偿．重点集中于 流控制器对电力系统无功补偿的基本原理及方式．并非是减少有功功 补偿功率因数．并没有关注系统的损耗情况ｌ引。 率来实现无功补偿．而是装置自身能够产生无功功率并准确的进行控 ２．３无功倒送问题 制，最终实现无功补偿。相较其他的无功补偿装置，在基本原理及方式 一般来说电力系统中是禁止无功倒送．其会使得电流过大．系统 均有较大的差异，且效果显著．可以在电网规划、建设及运行中推广应 的能耗也会随之增加，如果在负荷较低是进行无功倒送．则会使得电 用。 压偏高，不利于电网的稳定运行 ４．总结 ２．４过补欠补问题 电力事业的发展，电网系统中接入了各种类型的（下转第３６５页） ◇科技创新◇ 科技圈向导 ２０１５年０２期 ＺＢ２５／ＺＢ４５型包装机条盒反包检测装置的研发 蒙国勋 （广西中烟工业有限责任公司 广西【摘南宁５３０００１） 要】为了避免反包条烟直接流入消费者市场，消除条烟反包质量问题，利用具有光洁度（粗糙度）识别的检测器对ＺＢ２５型软盒硬条 包装机和ＺＢ４５型硬盒硬条包装机原有的检测系统进行完善改造。介绍了光洁度（粗糙度）检测器的工作原理以及条盒反包检测的电路设计。 增加条盒反包检测后，在生产过程中反包条烟能自动识别并被剔除，消除了条烟反包质量问题，取得了很好的效果。 【关键词】光洁度（粗糙度）检测器；条盒反包检测器 ０．前言 目前．我厂所使用的包装机为ＺＢ２５型软盒硬条包装机和ＺＢ４５ 型硬盒硬条包装机．它是中国烟草总公司在２０世纪９０年代初从意 大利ＧＤ公司引进全套技术．通过上海烟草工业机械厂进行吸收消 化后国产化的卷烟包装设备．是当前我国烟草行业包装机的主力机 型。其电控系统是在早期ＦＺ系统的基础上发展而来的．称为ＭＩＣＲＯ Ⅱ系统。它以ＧＤ公司自行设计的微机系统为核心．采用ＧＤ语言进 行软件设计．其处理器为ｉｎｔｅｌ公司３８６／４８６芯片。但是当前 ＺＢ２５／ＺＢ４５包装机检测系统本身并不具备条盒反包识别功能．一旦 材料供应厂家的条盒堆叠反向放置或操作工加料时不小心反向放 置，就会出现条烟反包现象，反包烟条直接流人消费者市场，对产品 信誉造成极其恶劣影响。因此要消除条烟反包质量问题．就必须对 原有的检测系统进行完善改造．使其在生产过程中能自动被识别出 来并被剔除。 １．方案设计 １．１选择适合的传感器 目前．用于包装纸商标印刷检测的传感器大多是光电传感器，其 工作类型有两种．一是色标传感器．它通过将被检测物的图像区分为 由黑到白的不同等级（灰度值），并以此来鉴别物体；二是ＲＧＢ（红绿 蓝）颜色传感器，它检测目标物体对三基色的反射比率 这两种类型都 不是直接测量颜色。其灵敏度有限，受外界环境影响大，会导致误检、 漏检，严重影响产品质量，同时，每次更换卷烟牌号时，由于条盒包装 纸商标印刷不同，就必须对检测器重新对位、调试，从而耽误生产。相 比之下，光洁度（粗糙度）检测方式更能准确鉴别商标条盒的正反面， 采用激光聚焦法以一个聚光带（约２０Ｘ４ｍｍ）入射到被检测表面．模拟 机械触针进行测量．由于表面粗糙度的存在．光电探测器上的接收信 号会发生变化．通过测量信号的变化量可计算出表面粗糙度 条盒商 标纸的正反面粗糙度有很明显的区别（条盒反面无商标印刷）．可以用 光洁度（粗糙度）检测器检测出正反面。使用光洁度（粗糙度）检测，更 将条盒反包检测与原有的缺包检测安装在同一机器相位．使用原 换卷烟牌号时无需重新对位、调试。节省换牌时间，提高生产效率。 有条盒缺包同步信号．并将条盒反包的输出信号作为缺包检测的输入 据此，我们选择了光洁度（粗糙度）检测器（检测器型号： 信号，不需要作机器程序的改动．只需增加一个光洁度（粗糙度）检测 ＲＧＭ２４Ｐｖｓｌ２Ｇ１），兰 Ｉ佥涣０至Ｉ 陆笔氏正面时． 旨ｉ ｝丁直．｝佥浈０至 萄 纸反面Ｈｄ指 器．便实现了条盒反包的检测和剔除 示灯灭。 位置，就可以利用原有的“缺包检测”同步信号．作为“条盒反包”的同 步信号，不需要再另外安装传感器获取同步信号。此外．“条盒反包”的 移位和剔除，也可与原有的缺包检测器共用 １．３利用原有“缺包检测”剔除信号实现反条盒的剔除 ＺＢ２５／ＺＢ４５包装机原有的缺包检测是由五个电容式传感器组成． 分别对应于硬条烟盒里的五堆烟包。在正常情况下．五个传感器均检 测到烟包存在时，同时输出高电平信号＋２４Ｖ给缺包信号处理板．再由 缺包信号处理板经过逻辑运算后输出＋２４Ｖ送给电柜ＰＬＣ．ＰＬＣ的Ｎ９ 板１９点常亮表示条盒不缺包 当五个电容式传感器中任何一个检测 到缺包时．缺包信号处理板无＋２４Ｖ输出．ＰＬＣ的Ｎ９板１９点灯灭表示 条盒缺包．当该缺包条盒移动时经过位移检测在ｃＴ剔除１：３将其剔除 利用五个电容式传感器只要有一个无＋２４Ｖ输出就会剔除的特点．将 条盒反包检测器的输出信号＋２４Ｖ作为缺包检测器的电容式传感器电 源输入，没有缺包时反包检测器输出＋２４Ｖ．电容式传感器正常工作。 缺包检测器输出＋２４Ｖ；当检测到反包时．反包检测器无＋２４Ｖ输出。电 容式传感器无电源不能正常工作．缺包检测亦无＋２４Ｖ输出．此时ＰＬＣ “认为缺包”，经过位移检测作出条盒剔除．从而实现反条盒的剔除。相 关控制原理如下图 １．２“条盒反包”信号的同步处理 传感器的输出信号是 时的．使得在检测过程中其输出信号必定 会随着条盒移动而改变．因此必须采取同步的方式来读取传感器的输 出信号。否则就会造成误检 同时．如果要将“反包”烟条剔除的话，还 必须跟踪“反包”烟条．待其运动到机器的剔除口后再触发设备执行剔 除动作 “条盒反包”同步信号的获取．可以依靠机器本身轴编码器的相位 信号获取 在选择条盒反包检测器的安装位置时．我们发现在ＺＢ２５／ ＺＢ４５包装机原有的缺包检测旁有足够的空间．安装在缺包检测同一 ２．使用效果 根据以上所述设计方案．在经过可行性试验后．我厂已于２０１４年 ８月份对ＺＢ２５／ＺＢ４５包装机上的“条盒缺包”检测器进行了改进．使其 同时具备“条盒缺包”和“条烟反包”两项检测功能．现经过５个月的运 行，取得了很好的效果。Ｉ 【参考文献】 ［１］ｚＢ２５型软盒硬条包装机电气原理图． ［２１ＺＢ４５型硬盒硬条包装机电气原理图． （上接第３３４页）设备及装置，会消耗大量的能源．使得电网的运行 也受到影响．需要使用到无功功率补偿技术 该技术属于电力技术中极 为重要技术之一 本文仅从一般的角度分析了其中存在的问题．并提出 了几点改进措施。实践的工作中．还需要管理人员结合电网的实际情 况．不断的总结经验．提高技术水平，有效的提升电网的功率因数，减 少各种设备的能源消耗及线路压降．降低电力成本．优化输电质量更 高。 【参考文献】 ［１］张月奎，孙宇新．浅谈电网中的无功功率补偿技术及其发展趋势『Ｊ１．黑龙江科 技信息．２ｏｏ７（］Ｏ）：２７． ［２］陈景振，齐同强．无功功率补偿技术在孔庄煤矿高压供电系统中的应用［Ｊ】．科 技信息．２ｏ１３（ｏ４）：４３８． ［３］华宏．浅谈无功功率补偿对电力工程配电网的影响及应用ｆＪ】．电子世界，２０１３ （ｏ２）：５６．
