CN204230911U - 一种双路供电系统功率因数调整装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双路供电系统功率因数调整装置，其包括均连接于站外电源和第二站用变压器之间的输电线路上的电流互感器和电压互感器，以获取本端电流测量量和本端电压测量量；输入端分别与电流互感器和电压互感器输出端相连的电能计量模块，以获取本端功率因数实时数字值；切换开关，其包括设置于第一站用变压器和调节负荷之间的第一切换开关以及设置于第二站用变压器和调节负荷之间的第二切换开关；比较电路，用于将本端功率因数实时数字值与阈值上限和阈值下限进行比较。本实用新型可以有效的平衡站用电负荷的分配，确保站外电源功率因数在合理范围内，进而提高电能质量，避免考核费用，节约用电成本。

Description

一种双路供电系统功率因数调整装置

技术领域

本实用新型涉及换流站领域，特别是涉及一种高压直流换流站或交流变电站站用双路供电系统的功率因数调整装置。

背景技术

为提高供电可靠性，大型高压直流换流站(交流变电站)站用电系统通常采用双路电源供电，其中一路电源经站用变压器引自站内高压母线，另一路电源通过110kV线路取自近区110kV变电站。站内电源消耗直流输电系统功率，属于内部用电，成本较低；站外电源所消耗电能需向当地供电企业缴纳电费，属于工业用电，费用较贵。因此，多数电站都采用将大量负荷接至站内电源的方式，这就使得负荷分配不均衡，站外电源轻载，导致功率因数下降，同时会产生较高的考核电费，这样既影响了站外电源的电能质量又增加了企业电费支出。

对于站外电源，110kV线路对地电容产生容性无功功率，线路电流产生感性无功功率。当线路电流较小(即站外电源供电负荷低)时，线路所产生的感性无功功率较小，不足以抵消对地容性无功功率，从而使得功率因数降低，产生考核费用。针对此种情况，一种简单的解决办法就是通过增大站外电源供电负荷，进而增大线路电流，使得线路产生的感性无功功率增加，以抵消过多的容性无功功率，从而提高功率因数，减少或者避免考核费用。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型专利提供一种双路供电系统功率因数调整装置，可以有效的平衡站用电负荷的分配，确保站外电源功率因数在合理范围内。

为实现以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种双路供电系统功率因数调整装置，所述双路供电系统包括站内电源、站外电源、第一站用变压器、第二站用变压器、调节负荷，其中，所述站内电源和站外电源分别通过第一站用变压器、第二站用变压器与调节负荷电性连接，所述双路供电系统功率因数调整装置包括：

均连接于站外电源和第二站用变压器之间的输电线路上的电流互感器和电压互感器，以获取本端电流测量量和本端电压测量量；

输入端分别与电流互感器和电压互感器输出端相连的电能计量模块，以获取本端功率因数实时数字值；

切换开关，其包括设置于第一站用变压器和调节负荷之间的第一切换开关以及设置于第二站用变压器和调节负荷之间的第二切换开关，用于对站内电源和站外电源对调节负荷的输出进行控制；

比较电路，用于将本端功率因数实时数字值与阈值上限和阈值下限进行比较，以在所述本端功率因数实时数字值大于阈值上限时，控制第一切换开关导通而第二切换开关断开，在所述本端功率因数实时数字值大于阈值上限时，控制第一切换开关断开而第二切换开关导通。

所述第一切换开关和第二切换开关分别为第一开关管和第二开关管。

所述比较电路为单片机，所述单片机的输入端与电能计量模块的输出端相连，用于获取本端功率因数实时数字值，该单片机的输出端与第一开关管和第二开关管的控制端分别电性连接，以将本端功率因数实时数字值与阈值上限和阈值下限的比较结构送至第一开关管和第二开关管。

所述比较电路包括：

第一拨码开关和第二拨码开关，分别用于获得阈值上限和阈值下限的数字量；

数字比较器，所述数字比较器的三个输入端分别连接电能计量模块、第一拨码开关和第二拨码开关的输出端，用于将本端功率因数实时数字值与阈值上限的数字量进行比较，并通过数字比较器的第一输出端输出比较结果；将本端功率因数实时数字值与阈值下限的数字量进行比较，并通过数字比较器的第二输出端输出比较结果；

D触发器，所述D触发器的S端和R端分别与数字比较器的第一输出端和第二输出端相连，其D端和时钟端均接地，该D触发器的Q输出端与第一开关管的控制端相连，输出端与第二开关管相连。

所述第一拨码开关和第二拨码开关均为八位拨码开关。

所述数字比较器为74LS系列八位数值比较器。

所述电能计量模块为ADE7763。

所述阈值上限为0.88，所述阈值下限为0.80。

所述站外电源为110kv变电站，所述输电线路为110kv输电线路。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：本发明双路供电系统功率因数调整装置在高压直流换流站(交流变电站)站用电系统的应用，可以有效的平衡站用电负荷的分配，确保站外电源功率因数在合理范围内，进而提高电能质量，避免考核费用，节约用电成本。

附图说明

图1为本实用新型双路供电系统功率因数调节装置的实施例一的电路原理图；

图2为本实用新型双路供电系统功率因数调节装置的实施例二的电路原理图。

附图标记：1、站内电源；2、站用变压器；3、站外电源；4、输电线路；5、站用变压器；6、切换开关；61、开关管；62、开关管；7、调节负荷；8、电流互感器；9、电压互感器；10、电能计量模块；11、单片机；12、拨码开关；13、拨码开关；14、数字比较器；15、D触发器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。

实施例

实施例一

请参照图1所示，一种双路供电系统功率因数调整装置，双路供电系统包括站内电源1、站外电源3、站用变压器2、站用变压器5、调节负荷7。其中，站用变压器2的初级绕组通过站内母线与站内电源1相连，其次级绕组连接至调节负荷7；站用变压器5的初级绕组通过输电线路4与站外电源3相连，其次级绕组连接至调节负荷7，以此形成双路供电系统，在本实用新型实施例中，站外电源3为110kv变电站，因此，输电线路4为110kv输电线路。

《功率因数调整电费办法》规定，当功率因数低于0.85时就进行电费考核，此时就需要将站内相关负荷电源切换至站外电源以提高功率因数，直到高于0.85。在实际工程中，为防止功率因数波动而导致负荷开关频繁切换，故将设置一个0.08的调节裕度，即功率因数低于0.80时切换负荷开关至站外电源，功率因数高于0.88时切换负荷开关至站内电源。

为了有效的平衡站用电负荷的分配，确保站外电源功率因数在合理范围内，进而提高电能质量，避免考核费用，节约用电成本，在本实用新型较佳的实施例中，增加在双路供电系统中增加功率因数调整装置，其具体包括电流互感器8、电压互感器9、电能计量模块10、比较电路。其中，比较电路采用单片机11。切换开关6包括连接于站用变压器2和调节负荷7之间的开关管61(开关管可以采用三极管、MOS管等)以及连接于站用变压器5和调节负荷7之间的开关管62，电流互感器8和电压互感器9均与输电线路4相连，分别测量本端电流测量量和本端电压测量量，然后将测量的本端电流测量量和本端电压测量量送给电能计量模块10计算得到本端功率因数实时数字值(例如8位二进制)，电能计量模块10可以采用ADE7763实现，再然后将该本端功率因数实时数字值输送给单片机11，单片机11将本端功率因数实时数字值与阈值上限和阈值下限进行比较，输出高电平或低电平给到切换开关6，例如单片机11设置二个输出端口，第一个输出端口用于本端功率因数实时数字值与阈值上限的比较，第二输出端口用于本端功率因数实时数字值与阈值下限的比较，并分别将这第一个输出端口和第二输出端口分别连接于开关管61和开关管62，当本端功率因数实时数字值大于0.88时，则第一输出端口输出高电平，第二输出端口输出为低电平，站内电源1与调节负荷7构成通路，站外电源3与调节负荷7则断开，而当本端功率因数实时数字值小于0.80时，则第一输出端口输出低电平，第二输出端口输出为高电平，站内电源1与调节负荷7断开，站外电源3与调节负荷7则构成通路，在本端功率因数实时数字值介于0.80和0.88之间时，第一个输出端口和第二输出端口不输出，切换开关6保持原有动作。需要说明的是单片机11进行数值之间的比较输出高电平或低电平的方法为单片机最基本、最常规的功能，属于现有技术，本实用新型只是利用其高电平或低电平的输出结果。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于比较电路采用数字比较器14和D触发器15的结合来取代单片机11，具体请参照图2所示。比较电路包括拨码开关12、拨码开关13、数字比较器14和D触发器15。拨码开关12和拨码开关13分别用于搭建阈值上限0.88和阈值下限0.80的数字量，拨码开关12和拨码开关13均采用八位拨码开关，通过八位拨码开关的开和关输出0和1的二进制数值，将阈值上限0.88和阈值下限0.80的数字量搭建出来。数字比较器14的三个输入端分别连接电能计量模块10的输出端、拨码开关12的输出端和拨码开关13的输出端，将本端功率因数实时数字值与阈值上限的数字量进行比较，并通过数字比较器14的第一输出端输出比较结果(高电平或低电平)；将本端功率因数实时数字值与阈值下限的数字量进行比较，并通过数字比较器14的第二输出端输出比较结果，对应八位数字信号，数字比较器14为74LS系列任意八位数值比较器即可。这里用到的D触发器15只用到S(SET)端和R(RESET)端和输出端，因此将其D输入端和时钟端均接地。D触发器15的S端和R端分别与数字比较器14的第一输出端和第二输出端相连，该D触发器15的Q输出端与开关管61的控制端相连，输出端与开关管62相连。

其工作原理是：当本端功率因数实时数字值大于0.88时，数字比较器14的第一输出端输出高电平，而数字比较器14的第二输出端输出低电平，则Q输出端输出高电平，输出端输出低电平；在本端功率因数实时数字值小于0.80时，数字比较器14的第一输出端输出低电平，而数字比较器14的第二输出端输出高电平，则Q输出端输出低电平，输出端输出高电平；在本端功率因数实时数字值介于0.80和0.88之间时，D触发器输入信号为二个低电平，则D触发器保持原有操作。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (9)

1.一种双路供电系统功率因数调整装置，所述双路供电系统包括站内电源(1)、站外电源(3)、第一站用变压器(2)、第二站用变压器(5)、调节负荷(7)，其中，所述站内电源(1)和站外电源(3)分别通过第一站用变压器(2)、第二站用变压器(5)与调节负荷(7)电性连接，其特征在于，所述双路供电系统功率因数调整装置包括：

均连接于站外电源(3)和第二站用变压器(5)之间的输电线路(4)上的电流互感器(8)和电压互感器(9)，以获取本端电流测量量和本端电压测量量；

输入端分别与电流互感器(8)和电压互感器(9)输出端相连的电能计量模块(10)，以获取本端功率因数实时数字值；

切换开关(6)，其包括设置于第一站用变压器(2)和调节负荷(7)之间的第一切换开关以及设置于第二站用变压器(5)和调节负荷(7)之间的第二切换开关，用于对站内电源(1)和站外电源(3)对调节负荷(7)的输出进行控制；

比较电路，用于将本端功率因数实时数字值与阈值上限和阈值下限进行比较，以在所述本端功率因数实时数字值大于阈值上限时，控制第一切换开关导通而第二切换开关断开，在所述本端功率因数实时数字值大于阈值上限时，控制第一切换开关断开而第二切换开关导通。

2.根据权利要求1所述的双路供电系统功率因数调整装置，其特征在于，所述第一切换开关和第二切换开关分别为第一开关管(61)和第二开关管(62)。

3.根据权利要求2所述的双路供电系统功率因数调整装置，其特征在于，所述比较电路为单片机(11)，所述单片机(11)的输入端与电能计量模块(10)的输出端相连，用于获取本端功率因数实时数字值，该单片机(11)的输出端与第一开关管(61)和第二开关管(62)的控制端分别电性连接，以将本端功率因数实时数字值与阈值上限和阈值下限的比较结构送至第一开关管(61)和第二开关管(62)。

4.根据权利要求2所述的双路供电系统功率因数调整装置，其特征在于，所述比较电路包括：

第一拨码开关(12)和第二拨码开关(13)，分别用于获得阈值上限和阈值下限的数字量；

数字比较器(14)，所述数字比较器(14)的三个输入端分别连接电能计量模块(10)、第一拨码开关(12)和第二拨码开关(13)的输出端，用于将本端功率因数实时数字值与阈值上限的数字量进行比较，并通过数字比较器(14)的第一输出端输出比较结果；将本端功率因数实时数字值与阈值下限的数字量进行比较，并通过数字比较器(14)的第二输出端输出比较结果；

D触发器(15)，所述D触发器(15)的S端和R端分别与数字比较器(14)的第一输出端和第二输出端相连，其D端和时钟端均接地，该D触发器(15)的Q输出端与第一开关管(61)的控制端相连，输出端与第二开关管(62)相连。

5.根据权利要求4所述的双路供电系统功率因数调整装置，其特征在于，所述第一拨码开关(12)和第二拨码开关(13)均为八位拨码开关。

6.根据权利要求4所述的双路供电系统功率因数调整装置，其特征在于，所述数字比较器(14)为74LS系列八位数值比较器。

7.根据权利要求1所述的双路供电系统功率因数调整装置，其特征在于，所述电能计量模块为ADE7763。

8.根据权利要求1所述的双路供电系统功率因数调整装置，其特征在于，所述阈值上限为0.88，所述阈值下限为0.80。

9.根据权利要求1所述的双路供电系统功率因数调整装置，其特征在于，所述站外电源(3)为110kv变电站，所述输电线路(4)为110kv输电线路。