2013年电力仪表业电能质量改善及节能控制产品技术

      （1）无功补偿技术

     我国无功补偿技术起始于上世纪60 年代左右，至目前经历了如下的几个发展阶段：

     第一阶段：同步调相机技术。同步调相机在过励磁或欠励磁的情况下，能够分别发出不同大小的容性或感性无功功率，从而能对系统中的无功进行补偿，但运行中的损耗和噪声都比较大，维护复杂，而且响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求，目前已很少使用，属于淘汰技术。

     第二阶段：纯电容器无功补偿技术。自20 世纪70 年代末以来，电容器无功补偿技术得到很大的发展，依据采用投切开关的不同，这一技术又可以分为接触器投切纯电力电容器组技术（静态无功补偿技术）和可控硅或复合开关投切电容器技术（动态无功补偿）。

     静态无功补偿技术由于用断路器作为接触器，其开关速度较慢，约为10s～30s，不能快速跟踪负载无功功率的变化，且在正常工作时会引起较为严重的冲击涌流和操作过电压，放大谐波，容易产生系统谐振，对电能质量产生危害。随着电力电子技术的发展，可控硅或复合开关投切技术能更好的解决无功补偿时的投切问题，使开关响应速度更快，可以达到毫秒级的水平，且在投切时不会产生涌流，但仍存在放大系统中的谐波问题，易产生系统谐振的风险，对电能质量影响较大。

     第三阶段：具有谐波抑制功能的无功补偿技术（消谐式无功补偿技术）。由于纯电容补偿无功会放大谐波，且有可能会产生谐振，对电能质量影响较大，因此自本世纪以来，通过将电容器与电抗器组合在一起的方式进行无功补偿能很好地抑制或者滤除系统中的谐波，在补偿无功的同时还能对电能质量有一定的改善，为无功补偿技术发展的主流方向，近年来市场规模不断扩大，增长迅速。与纯电容器无功补偿技术类似，装置投切也有接触器投切和可控硅投切两种方式，基于投切方式的不同，前者称为静态消谐无功补偿装置，后者称为动态消谐无功补偿装置。相比较，前者相应速度较慢，适用于无功变化较为稳定且需要进行谐波治理的场合；后者响应速度快，能实现过零投切，做到投切无涌流，滤波效果好，适用于无功变化较快的场合。

     目前，我国采用第二代纯电力电容器补偿技术的无功补偿装置还比较普遍，但随着对电能质量的日益重视，具有滤波功能的无功补偿技术逐渐成为市场的主流技术。我国对电能质量较为重视的沿海地区，如江苏省电力公司已明确规定在有谐波滤波要求时，要采用具有滤波功能的无功补偿装置，具有滤波功能的无功补偿装置未来市场规模将迅速扩大。

     （2）智能节电技术

     在电机节电领域，变频调速技术和调压技术为我国目前所普遍采用的技术，两种技术有其各自的特点和适用领域。

     变频调速技术在我国节能领域中的应用已经比较广泛，节电效果较为明显。但在实际应用中其使用范围亦受到限制，只适用于电机转速可调节的场合，对于需保持恒速运行的电动机、风机和水泵等，包括中轻载、重载、满载和超载以及功率因数较高的运行状态，无明显节电效果，且变频调速技术产生的谐波和瞬变浪涌比较严重，对电能质量产生不良的影响。

     调压技术突出特点是不改变电机的转速，通过调整电机运行过程中的电压与电流，保证电机的输出转矩与实际负荷需求精确匹配，实现“所供即所需”，消除“大马拉小车”现象。调压技术可以分为电磁调压和可控硅调压两种，电磁调压的特点是运行过程中不产生谐波，但不能实现输出电压/电流的无级调节；可控硅调节技术的特点是可以实现对输出电压/电流的连续调节，但运行过程中有产生谐波的缺点。

     在照明类节电领域，主要有可控硅斩波调压技术、电磁控制技术、电磁控制与可控硅过零切换技术、磁放大技术。其中可控硅斩波调压技术会产生谐波、电压不稳、灯具易生产闪烁现象，进而影响灯具的使用寿命；电磁控制技术可实现无谐波，但同样面临灯具闪烁的现象；电磁控制与可控硅过零切换技术可实现无谐波，在切换过程种中实现高压点灯、低压运行；磁放大技术则能够实现电压连续可调、达到稳压状态。

     由于工业企业生产工况各异，用电设备的特性要求各不相同，因此难以有通用性的节电技术可以适用于所有的工业企业，在可预计的未来，智能节电技术仍将在变频调速技术、调压技术以及磁放大技术的大方向上发展，朝着智能化程度更高、节电效率更好的方向前进。

     （3）电动机保护控制技术

     电动机保护控制技术在我国的推广应用起始于20 世纪50 年代，至目前经历了如下的几个发展阶段：

     第一阶段：热继电技术。20 世纪50 年代，我国引进前苏联的JR 系列热继电器在电子工业还未发展成熟的时代，热继电器曾是电动机过载保护的首选产品，但由于该技术保护功能少，重复性能差、大电流过载或短路故障后不能再次使用、调整误差大、易受环境温度的影响误动或拒动、功耗大、耗材多、性能指标落后等众多不足，原国家经贸委早在1994 年就明确要立即淘汰JR0—16 系列热继电器，属于淘汰技术。

     第二阶段：模拟电子技术。在上世纪70-80 年代，随着半导体模拟器件的兴起和普及，模拟电子技术开始在电动机保护控制器行业得到大规模的应用。基于模拟电子技术的电动机保护控制器与上一代技术相比最突出的优点是保护功能有所增加，可靠性有所提高。但同时，模拟电子技术仍具有整定精度不高、采样精度不高、无法实现具有多种保护功能于一体的全保护等缺点，目前处于逐步淘汰的阶段。

     第三阶段：数字电子技术。自本世纪以来，随着电子信息技术的不断发展，电动机保护控制器进入数字电子技术时代。这一阶段电动机保护控制器技术上的显著特征是以单片机作为控制器，从而可以实现电机的综合智能保护，将多种保护功能集合于一体；在采样和整定精度上与以前相比有质的飞跃，可随时设定和显示各种系统参数；同时还可以实现远程通讯的功能。由于技术上的先进性，我国目前正大力推广基于该技术的电动机保护控制器产品的市场应用。