一種礦熱爐二次側電參數測量系統及方法
【專利摘要】本發明提供一種礦熱爐二次側電參數測量方法及系統，該方法包括：根據礦熱爐變壓器二次側三相短網銅排中每相短網銅排的阻抗獲得其中兩相短網銅排分別與另一相短網銅排的阻抗比；測量得到所述每相短網銅排上兩處測量點的壓降，并對應所述阻抗比獲得兩相間短網壓降比；用所述短網壓降比除以所述阻抗比，得到以所述另一相的相電流為變量的二次側所述其中兩相的相電流，并基于所述得到的相電流計算電參數。通過本發明實現了二次參數的準確測量。
【專利說明】一種礦熱爐二次側電參數測量系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及礦熱爐供電控制【技術領域】，特別涉及一種礦熱爐二次側電參數測量系統及方法。
【背景技術】
[0002]礦熱爐是鐵合金生產的主要設備，它通過礦熱爐變壓器將高壓電轉換為低電壓、大電流，經短網將電能輸入到爐內，為鐵合金生產過程中的氧化還原反應提供能量。在礦熱爐生產過程中，供電控制是維持爐況穩定和保證冶煉質量的重要條件，其通過升降電極以及改變礦熱爐變壓器的二次電壓等級等手段來調節電極的輸入功率，從而實現三相熔池的功率均衡發展，并在礦熱爐變壓器容量允許的條件下盡可能的深插電極以提高輸入功率，從而提高能源利用率、降低礦石消耗。
[0003]根據礦熱爐冶煉機理，熔池區的功率平衡控制或操作電阻平衡控制是較為理想的供電控制方式。而生產過程中二次側電流高達數萬安培，電極電流這一關鍵電參數無法測量得到，從而使得其他電參數難以獲得，進而無法進行平衡控制。
[0004]雖然現有技術使用一次側電流平衡控制，但在使用的三相變壓器的礦熱爐中，短網結構的不對稱以及三相變壓器內的相間耦合打破了三相電路的對稱關系，使得控制一次側電流并使之平衡的狀態下無法準確的獲得平衡的電參數。
【發明內容】
[0005](一 )所要解決的技術問題
[0006]本發明提供了一種礦熱爐二次側電參數測量系統及方法，能夠獲得二次側電參數。
[0007]( 二 )技術方案
[0008]本發明提供一種礦熱爐變壓器二次側電參數測量方法，該方法包括:
[0009]根據礦熱爐變壓器二次側每相短網銅排的阻抗獲得其中兩相短網銅排分別與另一相短網銅排的阻抗比；
[0010]測量得到所述每相短網銅排上兩處測量點的壓降，并對應所述阻抗比獲得兩相間短網壓降比；
[0011]用所述短網壓降比除以所述阻抗比，得到以所述另一相的相電流為變量的二次側所述其中兩相的相電流，并基于所述得到的相電流計算二次側電參數。
[0012]其中，所述基于所述得到的相電流計算二次側電參數包括:
[0013]根據礦熱爐二次側電氣回路結構及所述得到的相電流，得到三相的電極電流表達式；
[0014]基于測量得到的三相的熔池相電壓和所述三相的電極電流表達式得到三相的熔池功率表達式和操作電阻,并求和得熔池功率總有功功率表達式；
[0015]求和得到三相短網總有功功率表達式；用一次側總有功功率減變壓器空載損耗及銅損得到二次側總有功功率表達式；
[0016]由所述熔池功率總有功功率表達式、短網總有功功率表達式以及所述二次側總有功功率表達式構成方程，得到所述另一相的相電流。
[0017]其中，所述測量得到所述每相短網銅排上兩處測量點的壓降包括:
[0018]選取礦熱爐二次側三角形接法的每相短網銅排的兩端為測量點，實現壓降的實時測量。
[0019]本發明還提供了一種礦熱爐二次側電參數測量系統，該系統包括:
[0020]短網壓降變送器，輸入端與礦熱爐變壓器二次側每相短網銅排的兩處測量點連接，用于測量所述側每相短網銅排的兩處測量點的壓降并轉換為PLC需要的標準輸入信號;
[0021]可編程控制器PLC，與所述短網壓降變送器輸出端連接，將所述壓降轉換的標準輸入信號輸入到工控機；
[0022]工控機，與所述可編程控制器PLC輸出端連接，計算獲得其中兩相短網銅排分別與另一相短網銅排的阻抗比，以及計算獲得對應所述阻抗比獲得兩相間短網壓降比，并得到以所述另一相的相電流為變量的二次側所述其中兩相的相電流，并基于所述得到的相電流計算二次側電參數。
[0023]其中，所述礦熱爐變壓器二次側采用三角形解法連接星形負載的結構，工控機基于所述結構進行線電流計算。
[0024]其中，還包括，熔池中心點電路，輸入端與礦熱爐熔池連接，輸出端連接熔池電壓變送器輸入端，熔池電壓變送器輸出端與可編程控制器PLC連接，所述溶池電壓變送器通過熔池中心點電路獲得熔池相電壓并轉換為可編程控制器PLC需要的標準輸入信號，通過所述可編程控制器PLC輸入工控機進行計算。
[0025]其中，還包括電流、電壓互感器，輸入端分別與礦熱爐一次側連接，輸出端分別與一次電流變送器、一次電壓變送器及一次功率因素變送器輸入端連接，所述一次電流變送器、一次電壓變送器及一次功率因素變送器輸出端分別與可編程控制器PLC連接，所述一次電流變送器、一次電壓變送器將所述電流、電壓互感器測量獲得的一次側相電流和線電壓轉換為可編程控制器PLC需要的標準輸入信號經PLC輸入工控機，一次功率因素變送器用于采集礦熱爐變壓器一次側的功率因素。
[0026]其中，選取所述礦熱爐變壓器二次側每相短網銅排的兩端處為測量點，分別用耐高溫電纜引至短網壓降變送器，實現壓降的實時測量。
[0027](三)有益效果
[0028]本發明提供了一種礦熱爐二次側電參數測量方法及系統，通過獲得其中兩相短網銅排分別與另一相短網銅排的阻抗比，并用對應所述阻抗比獲得兩相間短網壓降比除以所述阻抗比，得到以所述另一相的相電流為變量的二次側所述其中兩相的相電流，其中阻抗為計算所得，壓降比較好測量，該相電流通過比例關系相除得到，消除了參數計算中由不確定因素造成的誤差，如溫度，材料，互感等都可對參數的計算帶來誤差，使獲得的相電流值更加準確。基于此相電流計算獲得其它電參數，使用這些二次側的電參數進行平衡控制，避免了由于短網結構的不對稱以及三相變壓器內的相間耦合導致的三相電路的不對稱關系，造成的控制一次側電流并使之平衡的狀態下無法獲得平衡的熔池功率或操作電阻，使得三相熔池區大小及位置難以均衡發展的情況，進而避免了爐況波動、電極燒結不好且無法深插、產品質量不穩定、冶煉噸電耗遠高于國家標準等問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明實施例方法步驟圖；
[0030]圖2為本發明實施例中方法具體步驟流程圖；
[0031]圖3為本發明實施例系統電路圖；
[0032]圖4為每相短網銅排上測量點的選取示例圖；
[0033]圖5為變壓器二次側的等效電路圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0035]本發明提供一種礦熱爐二次側電參數測量方法，如圖1所述步驟，該方法包括:
[0036]步驟101、根據礦熱爐變壓器二次側每相短網銅排的阻抗獲得其中兩相短網銅排分別與另一相短網銅排的阻抗比；
[0037]步驟102、測量得到所述每相短網銅排上兩處測量點的壓降，并對應所述阻抗比獲得兩相間短網壓降比；
[0038]步驟103、用所述短網壓降比除以所述阻抗比，得到以所述另一相的相電流為變量的二次側所述其中兩相的相電流，并基于所述得到的相電流計算二次側電參數。
[0039]通過獲得其中兩相短網銅排分別與另一相短網銅排的阻抗比，并用對應所述阻抗比獲得兩相間短網壓降比除以所述阻抗比，得到以所述另一相的相電流為變量的二次側所述其中兩相的相電流，其中阻抗為計算所得，壓降比較好測量，該相電流通過比例關系相除得到，消除了參數計算中由不確定因素造成的誤差，如溫度，材料，互感等都可對參數的計算帶來誤差，使獲得的相電流值更加準確。基于此相電流計算獲得其他電參數，使用這些二次側的電參數進行平衡控制，避免了由于短網結構的不對稱以及三相變壓器內的相間耦合導致的三相電路的不對稱關系，造成的控制一次側電流并使之平衡的狀態下無法獲得平衡的熔池功率或操作電阻，使得三相熔池區大小及位置難以均衡發展的情況，進而避免了爐況波動、電極燒結不好且無法深插、產品質量不穩定、冶煉噸電耗遠高于國家標準等問題。
[0040]本方法一實施例中,基于所述得到的相電流計算電參數包括:
[0041]根據礦熱爐二次側電氣回路結構及所述得到的相電流，得到三相的電極電流表達式；
[0042]基于測量得到的三相的熔池相電壓和所述三相的電極電流表達式得到三相的熔池功率表達式和操作電阻,并求和得熔池功率總有功功率表達式；
[0043]求和得到三相短網總有功功率表達式；用一次側總有功功率減變壓器空載損耗及銅損得到二次側總有功功率表達式；
[0044]由所述熔池功率總有功功率表達式、短網總有功功率表達式以及所述二次側總有功功率表達式構成方程，得到所述另一相的相電流。
[0045]本實施例可以測量計算得到二次側電極電流、熔池功率及操作電阻，為熱礦爐生產過程控制提供電參數，可幫助實現熔池區功率平衡控制等多種先進控制手段。[0046]本方法另實施例中所述測量得到所述每相短網銅排上兩處測量點的壓降包括:
[0047]選取礦熱爐二次側三角形接法的每相短網銅排的兩端為測量點，實現壓降的實時測量。測量點的設置方法充分利用了短網銅排的可測量范圍，從而可獲得最大的短網銅排壓降，以降低測量誤差對參數計算的影響。
[0048]下面以一種具體的測量計算方法來詳細說明本發明的步驟，如圖2所示:
[0049]步驟201、根據計算所得的礦熱爐變壓器二次側所選取的用作壓降測量的三相短網銅排中每相短網銅排的阻抗，獲得位于A、B兩相的短網銅排分別與位于C相的短網銅排的阻抗比KAC，Kbc;其中，
[0050]Kac=Xcba / Xcbc, Kbc=Xcbb / Xcbc, Xcba, Xcbb, Xcbc 分別為 A、B、C 相的短網銅排的阻抗。
[0051]步驟202、測量得到所述每相短網銅排上兩處測量點的壓降，并對應所述阻抗比獲得兩相間短網壓降比，用所述短網壓降比除以對應的阻抗比，獲得以二次側C相相電流為變量的二次側A相及B相相電流的表達式，\lB ;其中，
[0052]
【權利要求】
1.一種礦熱爐二次側電參數測量方法，其特征在于，該方法包括: 根據礦熱爐變壓器二次側每相短網銅排的阻抗獲得其中兩相短網銅排分別與另一相短網銅排的阻抗比； 測量得到所述每相短網銅排上兩處測量點的壓降，并對應所述阻抗比獲得兩相間短網壓降比； 用所述短網壓降比除以所述阻抗比，得到以所述另一相的相電流為變量的二次側所述其中兩相的相電流，并基于所述得到的相電流計算二次側電參數。
2.如權利要求1所述方法，其特征在于，所述基于所述得到的相電流計算二次側電參數包括: 根據礦熱爐二次側電氣回路結構及所述得到的相電流，得到三相的電極電流表達式； 基于測量得到的三相的熔池相電壓和所述三相的電極電流表達式得到三相的熔池功率表達式和操作電阻,并求和得熔池功率總有功功率表達式； 求和得到三相短網總有功功率表達式；用一次側總有功功率減變壓器空載損耗及銅損得到二次側總有功功率表達式； 由所述熔池功率總有功功率表達式、短網總有功功率表達式以及所述二次側總有功功率表達式構成方程，得到所述另一相的相電流。
3.如權利要求1所述 方法，其特征在于，所述測量得到所述每相短網銅排上兩處測量點的壓降包括: 選取礦熱爐二次側三角形接法的每相短網銅排的兩端為測量點，實現壓降的實時測量。
4.一種礦熱爐二次側電參數測量系統，其特征在于，該系統包括: 短網壓降變送器，輸入端與礦熱爐變壓器二次側每相短網銅排的兩處測量點連接，用于測量所述側每相短網銅排的兩處測量點的壓降并轉換為PLC需要的標準輸入信號； 可編程控制器PLC，與所述短網壓降變送器輸出端連接，將所述壓降轉換的標準輸入信號輸入到工控機； 工控機，與所述可編程控制器PLC輸出端連接，計算獲得其中兩相短網銅排分別與另一相短網銅排的阻抗比，以及計算獲得對應所述阻抗比獲得兩相間短網壓降比，并得到以所述另一相的相電流為變量的二次側所述其中兩相的相電流，并基于所述得到的相電流計算二次側電參數。
5.如權利要求4所述系統，其特征在于，所述礦熱爐變壓器二次側采用三角形接法連接星形負載的結構，工控機基于所述結構進行三相的線電流計算。
6.如權利要求4所述系統，其特征在于，還包括，熔池中心點電路，輸入端與礦熱爐熔池連接，輸出端連接熔池電壓變送器輸入端，熔池電壓變送器輸出端與可編程控制器PLC連接，所述熔池電壓變送器通過熔池中心點電路獲得熔池相電壓并轉換為可編程控制器PLC需要的標準輸入信號，通過所述可編程控制器PLC輸入工控機進行計算。
7.如權利要求4所述系統，其特征在于，還包括電流、電壓互感器，輸入端分別與礦熱爐一次側連接，輸出端分別與一次電流變送器、一次電壓變送器及一次功率因素變送器輸入端連接，所述一次電流變送器、一次電壓變送器及一次功率因素變送器輸出端分別與可編程控制器PLC連接，所述一次電流變送器、一次電壓變送器將所述電流、電壓互感器測量獲得的一次側相電流和線電壓轉換為可編程控制器PLC需要的標準輸入信號經PLC輸入工控機，一次功率因素變送器用于采集礦熱爐變壓器一次側的功率因素。
8.如權利要求4或5所述系統，其特征在于，選取所述礦熱爐變壓器二次側每相短網銅排的兩端處為測量點，分別`用耐高溫電纜引至短網壓降變送器，實現壓降的實時測量。
【文檔編號】G01R15/12GK103529265SQ201310456426
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】李沛, 陽春華, 桂衛華, 賀建軍, 謝永芳 申請人:中南大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
