Што е технологијата на компензација на реактивна моќ неговите стратегии за оптимизација и значење

1 Преглед на технологијата за компенсација на реактивна мощност
1.1 Улога на технологијата за компенсација на реактивна мощност

Технологијата за компенсација на реактивна мощност е една од широко користените техники во системите за енергија и електрични мрежи. Основно се применува за подобрување на факторот на мощност, намалување на губитоци во линиите, подобрување на квалитетот на енергијата и зголемување на капацитетот за пренос и стабилноста на мрежата. Ова осигурува дека електричната опрема функционира во постабилна и надежна околина, а истовремено ја зголемува способноста на мрежата за пренос на активна мощност.

1.2 Ограничувања на технологијата за компенсација на реактивна мощност

Иако широко применета, технологијата за компенсација на реактивна мощност не е прифатлива за сите сценарија на применување. На пример, во системите со често менливи оптоварувања, брзината на превклучување на уредите за компенсација може да не успее да следи брзината на промени на оптоварувањето. Ова може да доведе до недостаточен одговор, што резултира со нестабилни флуктуации на напонот во мрежата.

Во одредени случаи, опремата за компенсација на реактивна мощност може да генерира хармонички стројми и хармонички напони, кои можат негативно да влијаат на целокупниот систем за енергија и поврзаната опрема. Затоа, хармоничките проблеми мораат да се додекнаат во текот на дизајнирањето и имплементацијата на шемите за компенсација, и треба да се прифатат соодветни мерки за потиснување.

2 Стратегии за оптимизација на компенсацијата на реактивна мощност

Технологијата за компенсација на реактивна мощност базирана на електрични кондензатори предложена во овој труд се имплементира внатрешно во целостен систем за компенсација. Системот вештачки се состои од три компоненти: главниот контролер S751e-JP, контролна плочка S751e-VAR (извршна единица за превклучување на кондензаторите) и банка на електрични кондензатори. Од овие, главниот контролер S751e-JP и контролната плочка S751e-VAR функционираат во однос на мастер-слейв.

Токму во нормална работа, контролната плочка S751e-VAR прима инструкции од главниот контролер S751e-JP и соодветно контролира вградените композитни превклучувачи за превклучување на предварително групирани електрични кондензатори. Главниот контролер S751e-JP е одговорен за собирање и анализа на реалните податоци за работа на системот за енергија. Со користење на вградени софтверски алгоритми, пресметува потребната количина на реактивна мощност за компенсација, па потоа ги трансформира овие информации во сигнали совместими со контролната плочка S751e-VAR. Потоа, при примањето на командата, контролната плочка извршува операции за превклучување според предизбрани логики, што овозможува прецизна компенсација на реактивна мощност за системот за енергија.

2.1 Дизајн и конфигурација на опремата за компенсација на реактивна мощност
2.1.1 Компенсационна капацитет на електричните кондензатори

Често се користи поедноставен метод за пресметка за проценка на компенсационата капацитет на електричните кондензатори. Меѓутоа, овој метод има одредени ограничувања во практична примената. Затоа, овој труд го применува подетаљен и точен алгоритам за одредување на потребната компенсација. Прво, се утврдува почетниот фактор на мощност (cosφ) на системот под услови без компенсација.

$P$ и $Q$ се вредностите на активната и реактивната мощност, соодветно, кога мрежата работи на полна оптовареност;
$\α$ е годишниот просечен фактор на активна оптовареност на системот за енергија (или мрежата), обично во опсег од 0,70 до 0,75;
$\β$ е годишниот просечен фактор на реактивна оптовареност на системот за енергија (или мрежата), обично се зема 0,76.

Ако системот за енергија веќе работи нормално, историските податоци за консумација на енергија можат да се користат за пресметка. Во овој случај:

каде:
W_m е месечната просечна консумација на активна енергија на системот за енергија;
W_rm е месечната просечна консумација на реактивна енергија на системот за енергија.

На основа на споменатиот целен фактор на мощност, реалната компенсационата капацитет на електричниот кондензатор може да се одреди со следнава формула:

2.1.2 Методи за поврзување на банките на електрични кондензатори

Токму во нормална работа на системот за енергија, банките на електрични кондензатори обично се користат две основни методи за поврзување: делта (Δ) поврзување и Y (звезда) поврзување. Повеќе, зависно од локацијата на уредите за превклучување во цепта, можат да се класифицираат како внатрешни или надворешни конфигурации за превклучување.

Делта поврзувањето овозможува брзо, синхронизирано тритефазно компенсирање, ефективно намалувајќи продолжителноста на несбалансираноста на линиите и подобрувајќи ефикасноста на компенсирањето. Меѓутоа, тоа е обично прифатливо само за системи со относително сбалансирана тритефазна оптовареност и не може да достигне прецизна компенсација на мрежата.

Y поврзувањето овозможува независна и точна компенсација за секоја фаза на банката на кондензатори. Меѓутоа, може да доведе до понисок или превисок напон во една фаза и типички вклучува поголеми трошоци за имплементација.

Затоа, овој труд предлага хибридни пристап кој комбинира предности на двете методи за поврзување, приспособувајќи ги бројот и капацитетот на групите на кондензатори според реалните услови на оптовареност.

2.1.3 Конфигурација на групирање на електричните кондензатори

Конфигурацијата на групирање на електричните кондензатори обично вклучува равни капацитети и неравни капацитети.

При групирање со равни капацитети, целокупната банка на кондензатори се дели на групи со исти капацитети, со бројот на групи одреден на основа на потребниот капацитет. Овој метод овозможува едноставна монтажа и едноставна логика за контрола на превклучување. Меѓутоа, поради помал број на групи и поголеми индивидуални капацитети, доведува до груби кораци на компенсација, што прави прецизното компенсирање тешко. Чести превклучувања исто така можат да забрзат износувањето на опремата и да зголемат трошоците за одржување.

При групирање со неравни капацитети, капацитетите на кондензаторите се распределуваат според предефинирано соодношение (на пример, 1∶2∶4∶8). Овој пристап овозможува поголема точност и гибкост, овозможувајќи прецизно регулирање на реактивната мощност. Меѓутоа, вклучува комплексен дизајн на системот и логика за контрола, што ограничува неговата скалабилност. Повеќе, помали кондензатори можат да испратат прекомерни операции на превклучување, што влијае на долгосрочната надежност.

После целостна евалуација, овој труд го применува методот на групирање со равни капацитети. Меѓутоа, капацитетот на заедничката група за компенсација е лагано поголем од капацитетот на групата за раздельна компенсација. Оваа конфигурација подобрува поддршка на циклични операции на превклучување, подобрува и точноста и брзината на одговор, намалува сложеноста на контролата, скратува временскиот период на компенсација и подобрува целокупната ефикасност.

2.2 Оптимизација на стратегијата за компенсација на реактивна мощност

Добро дизајнирана стратегија за компенсација на реактивна мощност осигурува ефективна компенсација под различни услови на работа. Токму во нормална работа на системот, реалната состојба на системот за компенсација може да се подели на зони – како што се зоната за вклучување, стабилна зона и зона за исклучување – на основа на параметри како активна и реактивна мощност.

Оптимизацијата на стратегијата за компенсација е критичен аспект на дизајнирањето на системот, директно влијајќи на перформансите на компенсацијата. Традиционалните стратегии за контрола со еден параметар се фокусираат само на една променлива, што ги прави недовољни за управување со комплексни или динамични услови. Ова често доведува до прекомерна компенсација или прекомерни превклучувања, што зголемува трошоците за работа и одржување.

Затоа, овој труд го применува многопараметарски составен пристап за контрола. Еден параметар се користи како основен критериум за решение, додека неколку други служат како помошни фактори. Системот евалуира повеќе параметри истовремено, извршува целостни пресметки за одредување на потребите за превклучување, и извршува операции за превклучување според тоа, подобрувајќи точноста и стабилноста на контролата.

2.3 Функционирање и одржување на опремата за компенсација

За подобрување на стабилноста и отпорноста на интерференцијата на опремата за компенсација, треба да се имплементира вграден софтверски систем за заштита. Ова гарантира дека уредот може да функционира нормално или да се одлучи на безбедно исклучување под различни аномални услови, што подобрува надежноста и безопасноста на функционирањето.

Повеќе, професионални техници треба редовно да провежуваат инсталација, комисионирање и инспекции за идентификација на потенцијални опасности во опремата и своевремено јачање.

Системите за компенсација на реактивна мощност типично се опремени со функции за заштита како прекомерен стројм, прекомерен напон и недостаток на напон. За да се осигура дека овие заштити правилно реагираат на повреди, потребно е редовно тестирање на нивната оперативна перформанса. Повеќе, треба да се имплементираат прекомерен стројм и температурска заштита за брзо откривање на аномалии и спречување на ескалација на повреди.