一種用于礦熱爐低壓側(cè)的非線性大容量無(wú)功補(bǔ)償控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于礦熱爐低壓側(cè)的非線性大容量無(wú)功補(bǔ)償控制器，采用電壓互感器、電流互感器、DSP系統(tǒng)，電壓互感器和電流互感器與DSP系統(tǒng)配接，DSP系統(tǒng)包括信號(hào)部分和驅(qū)動(dòng)部分，信號(hào)部分由電能質(zhì)量采集模塊、監(jiān)控保護(hù)模塊、信號(hào)接口模塊、GPRS無(wú)線通訊模塊、DSP處理器、LCD人機(jī)界面組成，DSP處理器分別配接電能質(zhì)量采集模塊、監(jiān)控保護(hù)模塊、信號(hào)接口模塊、GPRS無(wú)線通訊模塊、LCD人機(jī)界面；驅(qū)動(dòng)部分由驅(qū)動(dòng)接口模塊、保護(hù)機(jī)制模塊和電容器組組成，驅(qū)動(dòng)接口模塊與保護(hù)機(jī)制模塊配接，保護(hù)機(jī)制模塊與電容器組配接。DSP系統(tǒng)通過(guò)電壓互感器和電流互感器采集礦熱爐變壓器進(jìn)線端電壓和電流，對(duì)短網(wǎng)無(wú)功變化量實(shí)時(shí)監(jiān)控和計(jì)算，進(jìn)行無(wú)功量補(bǔ)償。
【專利說(shuō)明】一種用于礦熱爐低壓側(cè)的非線性大容量無(wú)功補(bǔ)償控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及非線性大容量感性負(fù)荷控制領(lǐng)域，尤其是一種用于礦熱爐低壓側(cè)的非線性大容量無(wú)功補(bǔ)償控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著中國(guó)冶金行業(yè)的高速發(fā)展，礦熱爐冶煉在整個(gè)行業(yè)中的用電比重日益增加。由于大部分礦熱爐的功率因數(shù)都在0.7 — 0.8之間，其用電的效率成為業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的問(wèn)題，因?yàn)檩^低的功率因數(shù)不僅使變壓器的效率下降，而且會(huì)使整個(gè)短網(wǎng)系統(tǒng)的線損大幅提高，給電網(wǎng)輸送網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)電力污染，將影響整個(gè)電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性，最終的結(jié)果是會(huì)造成大量的電能浪費(fèi)。
[0003]通常，解決礦熱爐的用電效率問(wèn)題是采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。據(jù) 申請(qǐng)人:所知，現(xiàn)有的用于礦熱爐的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)分為高壓無(wú)功補(bǔ)償和低壓無(wú)功補(bǔ)償兩類。然而，高壓無(wú)功補(bǔ)償不能降低損耗和提高變壓器的輸出功率，它僅能夠提高供電側(cè)的功率因數(shù)，避免供電公司的罰款。降低礦熱爐的耗電量和采用有效的技術(shù)措施以提高礦熱爐使用的變壓器容量的利用率，是目前改善鋼鐵冶金行業(yè)中普遍使用的礦熱爐的用電現(xiàn)狀的有力措施。 申請(qǐng)人:通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，低壓無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠顯著降低礦熱爐的耗電量并提高礦熱爐的變壓器容量的利用率，將低壓無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)用于礦熱爐的供電領(lǐng)域，將為冶金企業(yè)進(jìn)行節(jié)能改造提供有力的技術(shù)支撐。
[0004]中國(guó)專利文獻(xiàn)CN202004463U公開了《一種基于DSP的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制器》(申請(qǐng)?zhí)?201120089588.4)，其采用電流互感器，電壓互感器與濾波放大器相連，濾波放大器同時(shí)與信號(hào)調(diào)理器、鎖相倍頻器、電流采樣信號(hào)器相連，其信號(hào)調(diào)理器、鎖相倍頻器、電流采樣信號(hào)器的另一端都與控制器的CPU相連，其信號(hào)調(diào)理器與控制器的CPU上的ADCInA (0-2)，ADCInB (0-2)六個(gè)接入口相連，鎖相倍頻器與控制器的CPU上的EVB接入口相連，電流采樣信號(hào)器與控制器的CPU上的EVA接入口相連，其控制器的CPU的輸出口 PWM(l-6)與晶閥管觸發(fā)系統(tǒng)相連。其具有的有益效果是，降低生產(chǎn)成本，避免電路中因電壓波動(dòng)以及閃變導(dǎo)致?lián)p失。不足之處是在面臨礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償電流達(dá)到10萬(wàn)安培、環(huán)境溫度惡劣、電極電流波動(dòng)較大工況下無(wú)法自動(dòng)標(biāo)定、建立無(wú)功量補(bǔ)償最優(yōu)模型，無(wú)法滿足礦熱爐短網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是，針對(duì)現(xiàn)有礦熱爐在冶煉過(guò)程中功率因數(shù)偏低，易造成大量電能浪費(fèi)的問(wèn)題，進(jìn)行改進(jìn)，提出并研究一種基于非線性大容量礦熱爐低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償控制器。本實(shí)用新型能夠自動(dòng)根據(jù)礦熱爐的短網(wǎng)系統(tǒng)的無(wú)功負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)無(wú)功補(bǔ)償容量，通過(guò)智能標(biāo)定、自動(dòng)建立補(bǔ)償模型、安全保護(hù)機(jī)制等功能，提高礦熱爐的變壓器的效率，優(yōu)化礦熱爐短網(wǎng)線路的電能質(zhì)量，減低礦熱爐在生產(chǎn)過(guò)程中的電耗。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:采用電壓互感器、電流互感器、DSP系統(tǒng)，電壓互感器和電流互感器與DSP系統(tǒng)配接，其特征在于，DSP系統(tǒng)包括信號(hào)部分和驅(qū)動(dòng)部分，信號(hào)部分由電能質(zhì)量采集模塊、監(jiān)控保護(hù)模塊、信號(hào)接口模塊、GPRS無(wú)線通訊模塊、DSP處理器、IXD人機(jī)界面組成，DSP處理器分別配接電能質(zhì)量采集模塊、監(jiān)控保護(hù)模塊、信號(hào)接口模塊、GPRS無(wú)線通訊模塊、IXD人機(jī)界面；驅(qū)動(dòng)部分由驅(qū)動(dòng)接口模塊、保護(hù)機(jī)制模塊和電容器組組成，驅(qū)動(dòng)接口模塊與保護(hù)機(jī)制模塊配接，保護(hù)機(jī)制模塊與電容器組配接；信號(hào)部分的信號(hào)接口模塊配接驅(qū)動(dòng)部分的驅(qū)動(dòng)接口模塊；DSP系統(tǒng)通過(guò)電壓互感器和電流互感器與礦熱爐變壓器配連的高壓進(jìn)線相連，采集礦熱爐變壓器的高壓進(jìn)線端電壓和電流，通過(guò)監(jiān)控保護(hù)模塊進(jìn)行電能質(zhì)量分析，對(duì)短網(wǎng)無(wú)功變化量實(shí)時(shí)監(jiān)控和計(jì)算，進(jìn)行無(wú)功量補(bǔ)償。
[0007]其特征在于，DSP處理器采用DSP28335微處理器。
[0008]其特征在于，電壓互感器采用高壓電壓互感器。
[0009]其特征在于，電容器組采用若干個(gè)電容器組成。
[0010]本實(shí)用新型作為整個(gè)礦熱爐短網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹醒胩幚硐到y(tǒng)，通過(guò)DSP系統(tǒng)的DSP處理器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算、分析能力，通過(guò)電壓互感器和電流互感器采樣短網(wǎng)內(nèi)各相電能參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控短網(wǎng)負(fù)荷運(yùn)行的工況，分析并記憶無(wú)功變化曲線，準(zhǔn)確的計(jì)算各相的無(wú)功需求量，實(shí)現(xiàn)電容器的安全、穩(wěn)定投切，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)功負(fù)荷的需求。
[0011]本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)在于，1、DSP處理器采用了高性能、高精度的DSP28335微處理器，從而使得本實(shí)用新型不僅發(fā)揮其信號(hào)處理能力強(qiáng)的功能和實(shí)時(shí)性高的特點(diǎn)，而且能夠更好地適應(yīng)于礦熱爐的短網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償工況所要求的實(shí)時(shí)、穩(wěn)定、安全的需求。2、當(dāng)?shù)V熱爐正常投產(chǎn)時(shí)，投入本實(shí)用新型這樣的低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，通過(guò)電流互感器、電壓互感器采集礦熱爐變壓器進(jìn)線端的電壓和電流，對(duì)礦熱爐的系統(tǒng)工況進(jìn)行電能質(zhì)量分析，并自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)定、存儲(chǔ)，同時(shí)分析礦熱爐的短網(wǎng)系統(tǒng)的無(wú)功需量的變化趨勢(shì)，實(shí)時(shí)與標(biāo)定值進(jìn)行評(píng)估與判斷，通過(guò)信號(hào)接口模塊和驅(qū)動(dòng)接口模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電容器組中的電容器投切。3、本實(shí)用新型中的信號(hào)部分與驅(qū)動(dòng)部分采用模塊化設(shè)計(jì)，采用接口方式通訊，有效避免驅(qū)動(dòng)側(cè)大電流情況下電磁場(chǎng)、諧波等因素對(duì)本實(shí)用新型的DSP處理器的工作造成的影響，提高DSP處理器工作的穩(wěn)定性。4、本實(shí)用新型通過(guò)完善的保護(hù)機(jī)制，避免諧振、過(guò)補(bǔ)、欠補(bǔ)、溫升等工況，通過(guò)人機(jī)界面以及GPRS無(wú)線通訊模塊顯示現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)與工況，穩(wěn)定有序的為短網(wǎng)提供無(wú)功量的需求，從而提高整個(gè)礦熱系統(tǒng)的功率因數(shù)，最終達(dá)到節(jié)約電費(fèi)，提高產(chǎn)能，優(yōu)化電網(wǎng)的目的。
[0012]本實(shí)用新型的具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、智能標(biāo)定功能:在設(shè)備初次投入系統(tǒng)時(shí)對(duì)短網(wǎng)工況進(jìn)行標(biāo)定，并快速預(yù)估無(wú)功量變化趨勢(shì)，作出準(zhǔn)確的投切判斷。
[0014]2、自動(dòng)建立補(bǔ)償模型:在系統(tǒng)標(biāo)定工作完成后，本實(shí)用新型會(huì)進(jìn)入運(yùn)行模式，建立無(wú)功補(bǔ)償模型，實(shí)時(shí)的分析短網(wǎng)系統(tǒng)的變化，通過(guò)特殊的算法，與標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而確定電容投切容量。
[0015]3、安全保護(hù)功能:1)具有過(guò)補(bǔ)緊急切除功能，通常礦熱爐投產(chǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)大、隨時(shí)都會(huì)出現(xiàn)補(bǔ)償容量大于負(fù)荷無(wú)功需求量，產(chǎn)生過(guò)補(bǔ)，導(dǎo)致短網(wǎng)電壓過(guò)高，嚴(yán)重時(shí)損壞設(shè)備，本實(shí)用新型通過(guò)專用的監(jiān)控保護(hù)模塊，快速準(zhǔn)確的作出判斷，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行；2)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，本實(shí)用新型能夠有效地配合后臺(tái)中心設(shè)置的礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的工作，后臺(tái)中心設(shè)置的礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)接收本實(shí)用新型的GPRS無(wú)線通訊模塊的數(shù)據(jù)，能實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況，并在緊急情況下可以控制本實(shí)用新型的電容器的投切。從而使礦熱爐用電管理實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化。3)智能的人機(jī)對(duì)話功能；本實(shí)用新型具有人機(jī)對(duì)話功能，LCD人機(jī)界面采用液晶觸摸屏，LCD人機(jī)界面采用MODBUS通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，接收液晶屏的設(shè)置和控制，同時(shí)在屏上顯示礦熱爐電網(wǎng)系統(tǒng)所有信息和狀態(tài)；4)溫度保護(hù)功能:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各相電容柜各個(gè)模塊電容器的溫度，若出現(xiàn)某一支路電容器溫度過(guò)高，系統(tǒng)自動(dòng)退出該電容器的投切，并通過(guò)報(bào)警方式回傳人機(jī)界面與后臺(tái)監(jiān)控中心；5)諧振監(jiān)控功能:實(shí)時(shí)監(jiān)控短網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的電流、電壓相位，如若出現(xiàn)諧振趨勢(shì)，快速退出電容器組。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1、傳統(tǒng)的高壓無(wú)功補(bǔ)償回路電流走向示意圖。
[0017]圖2、傳統(tǒng)的短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償回路電流走向示意圖。
[0018]圖3、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面，結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。
[0020]傳統(tǒng)的高壓無(wú)功補(bǔ)償回路和傳統(tǒng)的短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償回路，如圖1、圖2所示。其中，高壓網(wǎng)路電抗包括高壓線路的電阻和感抗二部分，短網(wǎng)網(wǎng)路電抗包括短網(wǎng)路的電阻和感抗二部分，從圖中反映的高壓無(wú)功補(bǔ)償和低壓無(wú)功補(bǔ)償時(shí)的無(wú)功功率的電流流動(dòng)方向，可以清晰的看出高壓無(wú)功補(bǔ)償不能降低損耗和減少變壓器出力的原因，其僅能夠提高供電側(cè)的功率因數(shù)，從而使用電單位避免供電公司的罰款。低壓無(wú)功補(bǔ)償才是正確而有效的措施。
[0021]如圖3所示，本實(shí)用新型采用電壓互感器、電流互感器、DSP系統(tǒng)，電壓互感器和電流互感器與DSP系統(tǒng)配接。DSP系統(tǒng)包括信號(hào)部分和驅(qū)動(dòng)部分。信號(hào)部分由電能質(zhì)量采集模塊、監(jiān)控保護(hù)模塊、信號(hào)接口模塊、GPRS無(wú)線通訊模塊、DSP處理器、IXD人機(jī)界面組成。其中，DSP處理器分別配接電能質(zhì)量采集模塊、監(jiān)控保護(hù)模塊、信號(hào)接口模塊、GPRS無(wú)線通訊模塊、IXD人機(jī)界面。驅(qū)動(dòng)部分由驅(qū)動(dòng)接口模塊、保護(hù)機(jī)制模塊和電容器組組成，驅(qū)動(dòng)接口模塊與保護(hù)機(jī)制模塊配接，保護(hù)機(jī)制模塊與電容器組配接；信號(hào)部分和驅(qū)動(dòng)部分配接。信號(hào)部分的信號(hào)接口模塊配接驅(qū)動(dòng)部分的驅(qū)動(dòng)接口模塊。DSP系統(tǒng)通過(guò)電壓互感器和電流互感器與礦熱爐變壓器配連的高壓進(jìn)線相連，DSP系統(tǒng)通過(guò)與其配接的電壓互感器和電流互感器采集礦熱爐變壓器的高壓進(jìn)線端電壓和電流，本實(shí)用新型通過(guò)監(jiān)控保護(hù)模塊進(jìn)行電能質(zhì)量分析，對(duì)短網(wǎng)無(wú)功變化量實(shí)時(shí)監(jiān)控和計(jì)算，進(jìn)行無(wú)功量補(bǔ)償。DSP處理器采用DSP28335微處理器。電壓互感器采用高壓電壓互感器。電容器組采用若干個(gè)電容器組成。礦熱爐變壓器配連礦熱爐的電極。礦熱爐的高壓進(jìn)線端設(shè)置有高壓計(jì)量。高壓進(jìn)線的端電壓為35kV—llOkV。
[0022]本實(shí)用新型為了方便整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試與維修，采用的模塊具有手動(dòng)調(diào)試模式，匹配LCD人機(jī)界面來(lái)進(jìn)行操作。
【權(quán)利要求】
1.一種用于礦熱爐低壓側(cè)的非線性大容量無(wú)功補(bǔ)償控制器，采用電壓互感器、電流互感器、DSP系統(tǒng)，電壓互感器和電流互感器與DSP系統(tǒng)配接，其特征在于，DSP系統(tǒng)包括信號(hào)部分和驅(qū)動(dòng)部分，信號(hào)部分由電能質(zhì)量采集模塊、監(jiān)控保護(hù)模塊、信號(hào)接口模塊、GPRS無(wú)線通訊模塊、DSP處理器、IXD人機(jī)界面組成，DSP處理器分別配接電能質(zhì)量采集模塊、監(jiān)控保護(hù)模塊、信號(hào)接口模塊、GPRS無(wú)線通訊模塊、IXD人機(jī)界面；驅(qū)動(dòng)部分由驅(qū)動(dòng)接口模塊、保護(hù)機(jī)制模塊和電容器組組成，驅(qū)動(dòng)接口模塊與保護(hù)機(jī)制模塊配接，保護(hù)機(jī)制模塊與電容器組配接；信號(hào)部分的信號(hào)接口模塊配接驅(qū)動(dòng)部分的驅(qū)動(dòng)接口模塊；DSP系統(tǒng)通過(guò)電壓互感器和電流互感器與礦熱爐變壓器配連的高壓進(jìn)線相連，采集礦熱爐變壓器的高壓進(jìn)線端電壓和電流，通過(guò)監(jiān)控保護(hù)模塊進(jìn)行電能質(zhì)量分析，對(duì)短網(wǎng)無(wú)功變化量實(shí)時(shí)監(jiān)控和計(jì)算，進(jìn)行無(wú)功量補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于礦熱爐低壓側(cè)的非線性大容量無(wú)功補(bǔ)償控制器，其特征在于，DSP處理器采用DSP28335微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于礦熱爐低壓側(cè)的非線性大容量無(wú)功補(bǔ)償控制器，其特征在于，電壓互感器采用高壓電壓互感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于礦熱爐低壓側(cè)的非線性大容量無(wú)功補(bǔ)償控制器，其特征在于，電容器組采用若干個(gè)電容器組成。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK203645333SQ201320568372
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】祝亞峰, 喻曉煒, 付念先 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司