一種雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，其包括均連接于站外電源和第二站用變壓器之間的輸電線路上的電流互感器和電壓互感器，以獲取本端電流測量量和本端電壓測量量；輸入端分別與電流互感器和電壓互感器輸出端相連的電能計量模塊，以獲取本端功率因數(shù)實時數(shù)字值；切換開關，其包括設置于第一站用變壓器和調(diào)節(jié)負荷之間的第一切換開關以及設置于第二站用變壓器和調(diào)節(jié)負荷之間的第二切換開關；比較電路，用于將本端功率因數(shù)實時數(shù)字值與閾值上限和閾值下限進行比較。本實用新型可以有效的平衡站用電負荷的分配，確保站外電源功率因數(shù)在合理范圍內(nèi)，進而提高電能質(zhì)量，避免考核費用，節(jié)約用電成本。
【專利說明】一種雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及換流站領域，特別是涉及一種高壓直流換流站或交流變電站站用 雙路供電系統(tǒng)的功率因數(shù)調(diào)整裝置。

【背景技術】
[0002] 為提高供電可靠性，大型高壓直流換流站（交流變電站）站用電系統(tǒng)通常采用雙 路電源供電，其中一路電源經(jīng)站用變壓器引自站內(nèi)高壓母線，另一路電源通過IlOkv線路 取自近區(qū)IlOkV變電站。站內(nèi)電源消耗直流輸電系統(tǒng)功率，屬于內(nèi)部用電，成本較低；站外 電源所消耗電能需向當?shù)毓╇娖髽I(yè)繳納電費，屬于工業(yè)用電，費用較貴。因此，多數(shù)電站都 采用將大量負荷接至站內(nèi)電源的方式，這就使得負荷分配不均衡，站外電源輕載，導致功率 因數(shù)下降，同時會產(chǎn)生較高的考核電費，這樣既影響了站外電源的電能質(zhì)量又增加了企業(yè) 電費支出。
[0003] 對于站外電源，IlOkV線路對地電容產(chǎn)生容性無功功率，線路電流產(chǎn)生感性無功功 率。當線路電流較?。凑就怆娫垂╇娯摵傻停r，線路所產(chǎn)生的感性無功功率較小，不足 以抵消對地容性無功功率，從而使得功率因數(shù)降低，產(chǎn)生考核費用。針對此種情況，一種簡 單的解決辦法就是通過增大站外電源供電負荷，進而增大線路電流，使得線路產(chǎn)生的感性 無功功率增加，以抵消過多的容性無功功率，從而提高功率因數(shù)，減少或者避免考核費用。 實用新型內(nèi)容
[0004] 為了解決上述問題，本實用新型專利提供一種雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置， 可以有效的平衡站用電負荷的分配，確保站外電源功率因數(shù)在合理范圍內(nèi)。
[0005] 為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采取的技術方案是：
[0006] 一種雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，所述雙路供電系統(tǒng)包括站內(nèi)電源、站外電 源、第一站用變壓器、第二站用變壓器、調(diào)節(jié)負荷，其中，所述站內(nèi)電源和站外電源分別通過 第一站用變壓器、第二站用變壓器與調(diào)節(jié)負荷電性連接，所述雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整 裝置包括：
[0007] 均連接于站外電源和第二站用變壓器之間的輸電線路上的電流互感器和電壓互 感器，以獲取本端電流測量量和本端電壓測量量；
[0008] 輸入端分別與電流互感器和電壓互感器輸出端相連的電能計量模塊，以獲取本端 功率因數(shù)實時數(shù)字值；
[0009] 切換開關，其包括設置于第一站用變壓器和調(diào)節(jié)負荷之間的第一切換開關以及設 置于第二站用變壓器和調(diào)節(jié)負荷之間的第二切換開關，用于對站內(nèi)電源和站外電源對調(diào)節(jié) 負荷的輸出進行控制；
[0010] 比較電路，用于將本端功率因數(shù)實時數(shù)字值與閾值上限和閾值下限進行比較，以 在所述本端功率因數(shù)實時數(shù)字值大于閾值上限時，控制第一切換開關導通而第二切換開關 斷開，在所述本端功率因數(shù)實時數(shù)字值大于閾值上限時，控制第一切換開關斷開而第二切 換開關導通。
[0011] 所述第一切換開關和第二切換開關分別為第一開關管和第二開關管。
[0012] 所述比較電路為單片機，所述單片機的輸入端與電能計量模塊的輸出端相連，用 于獲取本端功率因數(shù)實時數(shù)字值，該單片機的輸出端與第一開關管和第二開關管的控制端 分別電性連接，以將本端功率因數(shù)實時數(shù)字值與閾值上限和閾值下限的比較結(jié)構(gòu)送至第一 開關管和第二開關管。
[0013] 所述比較電路包括：
[0014] 第一撥碼開關和第二撥碼開關，分別用于獲得閾值上限和閾值下限的數(shù)字量；
[0015] 數(shù)字比較器，所述數(shù)字比較器的三個輸入端分別連接電能計量模塊、第一撥碼開 關和第二撥碼開關的輸出端，用于將本端功率因數(shù)實時數(shù)字值與閾值上限的數(shù)字量進行比 較，并通過數(shù)字比較器的第一輸出端輸出比較結(jié)果；將本端功率因數(shù)實時數(shù)字值與閾值下 限的數(shù)字量進行比較，并通過數(shù)字比較器的第二輸出端輸出比較結(jié)果；
[0016] D觸發(fā)器，所述D觸發(fā)器的S端和R端分別與數(shù)字比較器的第一輸出端和第二輸出 端相連，其D端和時鐘端均接地，該D觸發(fā)器的Q輸出端與第一開關管的控制端相連，Q輸 出端與第二開關管相連。
[0017] 所述第一撥碼開關和第二撥碼開關均為八位撥碼開關。
[0018] 所述數(shù)字比較器為74LS系列八位數(shù)值比較器。
[0019] 所述電能計量模塊為ADE7763。
[0020] 所述閾值上限為0. 88,所述閾值下限為0. 80。
[0021] 所述站外電源為IlOkv變電站，所述輸電線路為IlOkv輸電線路。
[0022] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比，其有益效果在于：本發(fā)明雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào) 整裝置在高壓直流換流站（交流變電站）站用電系統(tǒng)的應用，可以有效的平衡站用電負荷 的分配，確保站外電源功率因數(shù)在合理范圍內(nèi)，進而提高電能質(zhì)量，避免考核費用，節(jié)約用 電成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)節(jié)裝置的實施例一的電路原理圖；
[0024] 圖2為本實用新型雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)節(jié)裝置的實施例二的電路原理圖。
[0025] 附圖標記：1、站內(nèi)電源；2、站用變壓器；3、站外電源；4、輸電線路；5、站用變壓器； 6、切換開關；61、開關管；62、開關管；7、調(diào)節(jié)負荷；8、電流互感器；9、電壓互感器；10、電能 計量模塊；11、單片機；12、撥碼開關；13、撥碼開關；14、數(shù)字比較器；15、D觸發(fā)器。

【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的內(nèi)容做進一步詳細說明。
[0027] 實施例
[0028] 實施例一
[0029] 請參照圖1所示，一種雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，雙路供電系統(tǒng)包括站內(nèi) 電源1、站外電源3、站用變壓器2、站用變壓器5、調(diào)節(jié)負荷7。其中，站用變壓器2的初級繞 組通過站內(nèi)母線與站內(nèi)電源1相連，其次級繞組連接至調(diào)節(jié)負荷7 ;站用變壓器5的初級繞 組通過輸電線路4與站外電源3相連，其次級繞組連接至調(diào)節(jié)負荷7,以此形成雙路供電系 統(tǒng)，在本實用新型實施例中，站外電源3為I IOkv變電站，因此，輸電線路4為I IOkv輸電線 路。
[0030] 《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》規(guī)定，當功率因數(shù)低于0. 85時就進行電費考核，此時就 需要將站內(nèi)相關負荷電源切換至站外電源以提高功率因數(shù)，直到高于0.85。在實際工程中， 為防止功率因數(shù)波動而導致負荷開關頻繁切換，故將設置一個0. 08的調(diào)節(jié)裕度，即功率因 數(shù)低于0. 80時切換負荷開關至站外電源，功率因數(shù)高于0. 88時切換負荷開關至站內(nèi)電源。
[0031] 為了有效的平衡站用電負荷的分配，確保站外電源功率因數(shù)在合理范圍內(nèi)，進而 提高電能質(zhì)量，避免考核費用，節(jié)約用電成本，在本實用新型較佳的實施例中，增加在雙路 供電系統(tǒng)中增加功率因數(shù)調(diào)整裝置，其具體包括電流互感器8、電壓互感器9、電能計量模 塊10、比較電路。其中，比較電路采用單片機11。切換開關6包括連接于站用變壓器2和 調(diào)節(jié)負荷7之間的開關管61 (開關管可以采用三極管、MOS管等）以及連接于站用變壓器 5和調(diào)節(jié)負荷7之間的開關管62,電流互感器8和電壓互感器9均與輸電線路4相連，分別 測量本端電流測量量和本端電壓測量量，然后將測量的本端電流測量量和本端電壓測量量 送給電能計量模塊10計算得到本端功率因數(shù)實時數(shù)字值（例如8位二進制），電能計量模 塊10可以采用ADE7763實現(xiàn)，再然后將該本端功率因數(shù)實時數(shù)字值輸送給單片機11，單片 機11將本端功率因數(shù)實時數(shù)字值與閾值上限和閾值下限進行比較，輸出高電平或低電平 給到切換開關6,例如單片機11設置二個輸出端口，第一個輸出端口用于本端功率因數(shù)實 時數(shù)字值與閾值上限的比較，第二輸出端口用于本端功率因數(shù)實時數(shù)字值與閾值下限的比 較，并分別將這第一個輸出端口和第二輸出端口分別連接于開關管61和開關管62,當本端 功率因數(shù)實時數(shù)字值大于0. 88時，則第一輸出端口輸出高電平，第二輸出端口輸出為低電 平，站內(nèi)電源1與調(diào)節(jié)負荷7構(gòu)成通路，站外電源3與調(diào)節(jié)負荷7則斷開，而當本端功率因 數(shù)實時數(shù)字值小于〇. 80時，則第一輸出端口輸出低電平，第二輸出端口輸出為高電平，站 內(nèi)電源1與調(diào)節(jié)負荷7斷開，站外電源3與調(diào)節(jié)負荷7則構(gòu)成通路，在本端功率因數(shù)實時數(shù) 字值介于〇. 80和0. 88之間時，第一個輸出端口和第二輸出端口不輸出，切換開關6保持原 有動作。需要說明的是單片機11進行數(shù)值之間的比較輸出高電平或低電平的方法為單片 機最基本、最常規(guī)的功能，屬于現(xiàn)有技術，本實用新型只是利用其高電平或低電平的輸出結(jié) 果。
[0032] 實施例二
[0033] 實施例二與實施例一的區(qū)別在于比較電路采用數(shù)字比較器14和D觸發(fā)器15的結(jié) 合來取代單片機11，具體請參照圖2所示。比較電路包括撥碼開關12、撥碼開關13、數(shù)字比 較器14和D觸發(fā)器15。撥碼開關12和撥碼開關13分別用于搭建閾值上限0. 88和閾值 下限0. 80的數(shù)字量，撥碼開關12和撥碼開關13均采用八位撥碼開關，通過八位撥碼開關 的開和關輸出〇和1的二進制數(shù)值，將閾值上限〇. 88和閾值下限0. 80的數(shù)字量搭建出來。 數(shù)字比較器14的三個輸入端分別連接電能計量模塊10的輸出端、撥碼開關12的輸出端和 撥碼開關13的輸出端，將本端功率因數(shù)實時數(shù)字值與閾值上限的數(shù)字量進行比較，并通過 數(shù)字比較器14的第一輸出端輸出比較結(jié)果（高電平或低電平）；將本端功率因數(shù)實時數(shù)字 值與閾值下限的數(shù)字量進行比較，并通過數(shù)字比較器14的第二輸出端輸出比較結(jié)果，對應 八位數(shù)字信號，數(shù)字比較器14為74LS系列任意八位數(shù)值比較器即可。這里用到的D觸發(fā) 器15只用到S(SET)端和R(RESET)端和輸出端，因此將其D輸入端和時鐘端均接地。D觸 發(fā)器15的S端和R端分別與數(shù)字比較器14的第一輸出端和第二輸出端相連，該D觸發(fā)器 15的Q輸出端與開關管61的控制端相連，Q輸出端與開關管62相連。
[0034] 其工作原理是：當本端功率因數(shù)實時數(shù)字值大于0. 88時，數(shù)字比較器14的第一輸 出端輸出高電平，而數(shù)字比較器14的第二輸出端輸出低電平，則Q輸出端輸出高電平，G輸 出端輸出低電平；在本端功率因數(shù)實時數(shù)字值小于〇. 80時，數(shù)字比較器14的第一輸出端輸 出低電平，而數(shù)字比較器14的第二輸出端輸出高電平，則Q輸出端輸出低電平，Q輸出端輸 出高電平；在本端功率因數(shù)實時數(shù)字值介于〇. 80和0. 88之間時，D觸發(fā)器輸入信號為二個 低電平，則D觸發(fā)器保持原有操作。
[0035] 上列詳細說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制 本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均應包含于本案的 專利范圍中。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，所述雙路供電系統(tǒng)包括站內(nèi)電源（I)、站外 電源（3)、第一站用變壓器（2)、第二站用變壓器（5)、調(diào)節(jié)負荷（7)，其中，所述站內(nèi)電源（1) 和站外電源（3)分別通過第一站用變壓器（2)、第二站用變壓器（5)與調(diào)節(jié)負荷（7)電性連 接，其特征在于，所述雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置包括： 均連接于站外電源（3)和第二站用變壓器（5)之間的輸電線路（4)上的電流互感器 (8)和電壓互感器（9)，以獲取本端電流測量量和本端電壓測量量； 輸入端分別與電流互感器（8)和電壓互感器（9)輸出端相連的電能計量模塊（10)，以 獲取本端功率因數(shù)實時數(shù)字值； 切換開關（6)，其包括設置于第一站用變壓器（2)和調(diào)節(jié)負荷（7)之間的第一切換開 關以及設置于第二站用變壓器（5)和調(diào)節(jié)負荷（7)之間的第二切換開關，用于對站內(nèi)電源 (1)和站外電源（3)對調(diào)節(jié)負荷（7)的輸出進行控制； 比較電路，用于將本端功率因數(shù)實時數(shù)字值與閾值上限和閾值下限進行比較，以在所 述本端功率因數(shù)實時數(shù)字值大于閾值上限時，控制第一切換開關導通而第二切換開關斷 開，在所述本端功率因數(shù)實時數(shù)字值大于閾值上限時，控制第一切換開關斷開而第二切換 開關導通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，其特征在于，所述第一切 換開關和第二切換開關分別為第一開關管（61)和第二開關管（62)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，其特征在于，所述比較電 路為單片機（11)，所述單片機（11)的輸入端與電能計量模塊（10)的輸出端相連，用于獲取 本端功率因數(shù)實時數(shù)字值，該單片機（11)的輸出端與第一開關管（61)和第二開關管（62) 的控制端分別電性連接，以將本端功率因數(shù)實時數(shù)字值與閾值上限和閾值下限的比較結(jié)構(gòu) 送至第一開關管（61)和第二開關管（62)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，其特征在于，所述比較電 路包括： 第一撥碼開關（12)和第二撥碼開關（13)，分別用于獲得閾值上限和閾值下限的數(shù)字 量； 數(shù)字比較器（14)，所述數(shù)字比較器（14)的三個輸入端分別連接電能計量模塊（10)、第 一撥碼開關（12)和第二撥碼開關（13)的輸出端，用于將本端功率因數(shù)實時數(shù)字值與閾值 上限的數(shù)字量進行比較，并通過數(shù)字比較器（14)的第一輸出端輸出比較結(jié)果；將本端功率 因數(shù)實時數(shù)字值與閾值下限的數(shù)字量進行比較，并通過數(shù)字比較器（14)的第二輸出端輸 出比較結(jié)果； D觸發(fā)器（15)，所述D觸發(fā)器（15)的S端和R端分別與數(shù)字比較器（14)的第一輸出 端和第二輸出端相連，其D端和時鐘端均接地，該D觸發(fā)器（15)的Q輸出端與第一開關管 (61)的控制端相連，Q輸出端與第二開關管（62)相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，其特征在于，所述第一撥 碼開關（12)和第二撥碼開關（13)均為八位撥碼開關。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，其特征在于，所述數(shù)字比 較器（14)為74LS系列八位數(shù)值比較器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，其特征在于，所述電能計 量模塊為ADE7763。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，其特征在于，所述閾值上 限為0. 88,所述閾值下限為0. 80。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路供電系統(tǒng)功率因數(shù)調(diào)整裝置，其特征在于，所述站外電 源⑶為IlOkv變電站，所述輸電線路⑷為IlOkv輸電線路。
【文檔編號】H02J3/18GK204230911SQ201420621805
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】王志恩, 李豹, 包威, 熊雙成, 馬業(yè)林, 龍建華, 賴桂森, 李果明 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司廣州局